江蘇專用2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第12章熱學(xué)第3節(jié)熱力學(xué)定律與能量守恒定律學(xué)案

PAGE11-第3節(jié)熱力學(xué)定律與能量守恒定律一、熱力學(xué)第肯定律1．變更物體內(nèi)能的兩種方式(1)做功；(2)熱傳遞。2．熱力學(xué)第肯定律(1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和。(2)表達(dá)式：ΔU＝Q＋W。(3)正、負(fù)號(hào)法則：物理量WQΔU＋外界對(duì)物體做功物體汲取熱量?jī)?nèi)能增加－物體對(duì)外界做功物體放出熱量?jī)?nèi)能削減二、能量守恒定律1．內(nèi)容能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消逝，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。2．條件性能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，某一種形式的能是否守恒是有條件的。3．第一類永動(dòng)機(jī)是不行能制成的，它違反了能量守恒定律。三、熱力學(xué)其次定律1．熱力學(xué)其次定律的兩種表述(1)克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。(2)開(kāi)爾文表述：不行能從單一熱庫(kù)汲取熱量，使之完全變勝利，而不產(chǎn)生其他影響?；虮硎鰹椤捌浯晤愑绖?dòng)機(jī)是不行能制成的”。2．熱力學(xué)其次定律的微觀意義一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行。3．其次類永動(dòng)機(jī)不行能制成的緣由是違反了熱力學(xué)其次定律。1．思索辨析(正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”)(1)外界壓縮氣體做功20J，氣體的內(nèi)能可能不變。 (√)(2)給自行車打氣時(shí)，發(fā)覺(jué)打氣筒的溫度上升，這是因?yàn)榇驓馔矎耐饨缥鼰帷?(×)(3)可以從單一熱源汲取熱量，使之完全變勝利。 (√)(4)熱機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能可以全部變?yōu)闄C(jī)械能而不引起其他變更。 (×)(5)自由搖擺的秋千搖擺幅度越來(lái)越小，能量正在消逝。 (×)(6)利用河水的能量使船逆水航行的設(shè)想，符合能量守恒定律。 (√)2．(人教版選修3－3P61T2)下列現(xiàn)象中不能夠發(fā)生的是()A．一杯熱茶在打開(kāi)杯蓋后，茶會(huì)自動(dòng)變得更熱B．蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能部分轉(zhuǎn)化成機(jī)械能C．桶中混濁的泥水在靜置一段時(shí)間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動(dòng)分別D．電冰箱通電后把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體A[由熱力學(xué)其次定律可知，一切自發(fā)進(jìn)行與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程，都具有方向性，A錯(cuò)誤；熱機(jī)的工作效率不行能達(dá)到100%，B正確；泥沙下沉，系統(tǒng)的重力勢(shì)能削減，沒(méi)有違反熱力學(xué)其次定律，C正確；冰箱通過(guò)壓縮機(jī)的工作，把熱量從低溫物體傳到高溫物體，該過(guò)程消耗了電能，沒(méi)有違反熱力學(xué)其次定律，D正確。]3．下列敘述和熱力學(xué)定律相關(guān)，其中正確的是()A．第一類永動(dòng)機(jī)不行能制成，是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)其次定律B．能量耗散過(guò)程中能量不守恒C．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，違反了熱力學(xué)其次定律D．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性D[第一類永動(dòng)機(jī)不行能制成，是因?yàn)檫`反了能量守恒定律，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；能量耗散過(guò)程中能量仍舊守恒，只是將能量從高度有用的形式降級(jí)為不大可用的形式，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是利用壓縮機(jī)做功，引起了其他變更，不違反熱力學(xué)其次定律，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性，選項(xiàng)D正確。]4．對(duì)于熱力學(xué)第肯定律和熱力學(xué)其次定律的理解，下列說(shuō)法正確的是()A．肯定質(zhì)量的氣體膨脹對(duì)外做功100J，同時(shí)從外界汲取120J的熱量，則它的內(nèi)能削減20JB．物體從外界汲取熱量，其內(nèi)能肯定增加；物體對(duì)外界做功，其內(nèi)能肯定削減C．凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體D．其次類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)其次定律，沒(méi)有違反熱力學(xué)第肯定律D[依據(jù)熱力學(xué)第肯定律知ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，內(nèi)能增加20J，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q，可知物體從外界汲取熱量，其內(nèi)能不肯定增加，物體對(duì)外界做功，其內(nèi)能不肯定削減，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；通過(guò)做功的方式可以讓熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，如電冰箱，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；其次類永動(dòng)機(jī)沒(méi)有違反能量守恒定律，熱力學(xué)第肯定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在熱學(xué)中的反映，因此其次類永動(dòng)機(jī)沒(méi)有違反熱力學(xué)第肯定律，不能制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)其次定律，故選項(xiàng)D正確。]熱力學(xué)第肯定律與能量守恒定律eq\o([依題組訓(xùn)練])1．下列說(shuō)法正確的是()A．物體放出熱量，其內(nèi)能肯定減小B．物體對(duì)外做功，其內(nèi)能肯定減小C．物體汲取熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能增加D．物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能不變C[由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q可知，若物體放出熱量，但外界對(duì)物體做正功，則ΔU不肯定為負(fù)值，即內(nèi)能不肯定減小，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；同理可分析出，B項(xiàng)和D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。]2．關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是()A．氣體吸熱后溫度肯定上升B．對(duì)氣體做功可以變更其內(nèi)能C．志向氣體等壓膨脹過(guò)程肯定放熱D．熱量可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B[依據(jù)熱力學(xué)定律，氣體吸熱后假如對(duì)外做功，則溫度不肯定上升，說(shuō)法A錯(cuò)誤；變更物體內(nèi)能的方式有做功和傳熱，對(duì)氣體做功可以變更其內(nèi)能，說(shuō)法B正確；志向氣體等壓膨脹對(duì)外做功，依據(jù)eq\f(pV,T)＝恒量知，膨脹過(guò)程肯定吸熱，說(shuō)法C錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)其次定律，熱量不行能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，說(shuō)法D錯(cuò)誤。]3．如圖所示，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有志向氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空。現(xiàn)將隔板抽開(kāi)，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來(lái)的體積。假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣。下列說(shuō)法不正確的是()A．氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B．氣體在被壓縮的過(guò)程中內(nèi)能增大C．在自發(fā)擴(kuò)散過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功D．氣體在被壓縮的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功C[氣體向真空膨脹時(shí)不受阻礙，氣體不對(duì)外做功，由于汽缸是絕熱的，沒(méi)有熱交換，所以氣體擴(kuò)散后內(nèi)能不變，選項(xiàng)A正確；氣體被壓縮的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功，且沒(méi)有熱交換，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，氣體的內(nèi)能增大，選項(xiàng)B、D正確；氣體在真空中自發(fā)擴(kuò)散的過(guò)程中不對(duì)外做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。]4．(2024·全國(guó)卷Ⅰ)某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為志向氣體。初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同，壓強(qiáng)大于外界?，F(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng)，直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同。此時(shí)，容器中空氣的溫度________(選填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度，容器中空氣的密度________(選填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度。[解析]由于初始時(shí)封閉在容器中的空氣的壓強(qiáng)大于外界壓強(qiáng)，容器和活塞絕熱性能良好，容器中空氣與外界沒(méi)有熱量交換，容器中的空氣推動(dòng)活塞對(duì)外做功，由熱力學(xué)第肯定律可知，空氣內(nèi)能減小。依據(jù)志向氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)可知，活塞緩慢移動(dòng)后容器中空氣的溫度降低，即容器中的空氣溫度低于外界溫度。因壓強(qiáng)與氣體溫度和分子的密集程度有關(guān)，當(dāng)容器中的空氣壓強(qiáng)與外界壓強(qiáng)相同時(shí)，容器中空氣溫度小于外界空氣溫度，故容器中空氣的密度大于外界空氣密度。[答案]低于大于1．對(duì)熱力學(xué)第肯定律的理解(1)做功和熱傳遞在變更系統(tǒng)內(nèi)能上是等效的。(2)外界對(duì)系統(tǒng)做功是其他形式能量與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化。(3)熱傳遞是外界與系統(tǒng)之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。2．熱力學(xué)第肯定律的三種特別狀況(1)若過(guò)程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。(2)若過(guò)程中不做功，則W＝0，Q＝ΔU，物體汲取的熱量等于物體內(nèi)能的增加。(3)若過(guò)程的始、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，則W＋Q＝0，即物體汲取的熱量全部用來(lái)對(duì)外做功，或外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量。3．應(yīng)用熱力學(xué)第肯定律的三點(diǎn)留意(1)做功看體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對(duì)氣體做功，W為正。氣體向真空中自由膨脹，對(duì)外界不做功，W＝0。(2)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)Q＝0。(3)由于志向氣體沒(méi)有分子勢(shì)能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變更時(shí)，體現(xiàn)在分子動(dòng)能的變更上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生的變更。熱力學(xué)其次定律的理解及應(yīng)用eq\o([依題組訓(xùn)練])1．關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是()A．為了增加物體的內(nèi)能，必需對(duì)物體做功或向它傳遞熱量B．對(duì)某物體做功，必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加C．不行以從單一熱源汲取熱量，使之完全變?yōu)楣．不行能使熱量從低溫物體傳向高溫物體A[內(nèi)能的變更可以通過(guò)做功或熱傳遞進(jìn)行，故A對(duì)；對(duì)某物體做功，若物體向外放熱，則物體的內(nèi)能不肯定增加，B錯(cuò)；在引起其他變更的狀況下，從單一熱源汲取熱量可以將其全部變?yōu)楣Γ珻錯(cuò)；在引起其他變更的狀況下，可以將熱量從低溫物體傳向高溫物體，D錯(cuò)。]2．下列說(shuō)法正確的是()A．壓縮氣體總能使氣體的溫度上升B．能量耗散過(guò)程中能量是不守恒的C．第一類永動(dòng)機(jī)不行能制成，是因?yàn)檫`反了能量守恒定律D．其次類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第肯定律C[內(nèi)能的變更取決于做功和熱傳遞兩個(gè)方面，壓縮氣體并不肯定能使氣體溫度上升，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由能量守恒定律可知，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；第一類永動(dòng)機(jī)是指不消耗能量卻可以不斷向外做功的機(jī)器，違反了能量守恒定律，選項(xiàng)C正確；其次類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)其次定律，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]3．下列關(guān)于熱力學(xué)其次定律的說(shuō)法中正確的是()A．全部符合能量守恒定律的宏觀過(guò)程都能真的發(fā)生B．部分與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程是不行逆的C．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能無(wú)法全部用來(lái)做功而轉(zhuǎn)化成機(jī)械能D．氣體向真空的自由膨脹是可逆的C[符合能量守恒定律，但違反熱力學(xué)其次定律的宏觀過(guò)程不能發(fā)生，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是不行逆的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能無(wú)法全部用來(lái)做功而轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，選項(xiàng)C正確；氣體向真空的自由膨脹是不行逆的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]4．如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖。壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)。在蒸發(fā)器中制冷劑汽化汲取箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過(guò)冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外。(1)下列說(shuō)法正確的是()A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因?yàn)槠湎牧穗娔蹸．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)其次定律D．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第肯定律(2)電冰箱的制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)汲取的熱量與釋放到外界的熱量相比，有怎樣的關(guān)系？[解析](1)熱力學(xué)第肯定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能量守恒定律的詳細(xì)表現(xiàn)，適用于全部的熱學(xué)過(guò)程，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；由熱力學(xué)其次定律可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，除非有外界的影響或幫助，電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，須要壓縮機(jī)的幫助并消耗電能，故B項(xiàng)正確，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)由熱力學(xué)第肯定律可知，電冰箱制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)汲取了熱量，同時(shí)消耗了電能，釋放到外界的熱量比從冰箱內(nèi)汲取的熱量多。[答案](1)B(2)見(jiàn)解析1．對(duì)熱力學(xué)其次定律關(guān)鍵詞的理解在熱力學(xué)其次定律的表述中，“自發(fā)地”“不產(chǎn)生其他影響”的含義。(1)“自發(fā)地”指明白熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不須要借助外界供應(yīng)能量的幫助。(2)“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過(guò)程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)四周環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響。如吸熱、放熱、做功等。2．熱力學(xué)其次定律的實(shí)質(zhì)自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性。如3．兩類永動(dòng)機(jī)的比較分類第一類永動(dòng)機(jī)其次類永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求不須要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功的機(jī)器從單一熱源汲取熱量，使之完全變勝利，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器不行能制成的緣由違反能量守恒定律不違反能量守恒定律，違反熱力學(xué)其次定律熱力學(xué)第肯定律與圖象的綜合應(yīng)用eq\o([依題組訓(xùn)練])1．如圖所示，肯定量的志向氣體從狀態(tài)a變更到狀態(tài)b，其過(guò)程如p-V圖中從a到b的直線所示。在此過(guò)程中不正確的是()A．氣體溫度始終降低B．氣體內(nèi)能始終增加C．氣體始終對(duì)外做功D．氣體始終從外界吸熱A[肯定量的志向氣體從a到b的過(guò)程，由志向氣體狀態(tài)方程eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)可知，Tb>Ta，即氣體的溫度始終上升，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；依據(jù)志向氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知?dú)怏w的內(nèi)能始終增加，選項(xiàng)B正確；由于從a到b的過(guò)程中氣體的體積增大，所以氣體始終對(duì)外做功，選項(xiàng)C正確；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，從a到b的過(guò)程中，氣體始終從外界吸熱，選項(xiàng)D正確。]2．如圖所示，肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先，經(jīng)驗(yàn)過(guò)程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e。對(duì)此氣體，下列說(shuō)法正確的是()A．過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)漸漸減小B．過(guò)程②中外界對(duì)氣體做功C．過(guò)程④中氣體從外界汲取了熱量D．狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等D[由志向氣體狀態(tài)方程eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)可知，pb>pa，即過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)漸漸增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于過(guò)程②中氣體體積增大，所以過(guò)程②中氣體對(duì)外做功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；過(guò)程④中氣體體積不變，氣體對(duì)外做功為零，溫度降低，內(nèi)能減小，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，過(guò)程④中氣體放出熱量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于狀態(tài)c、d的溫度相等，志向氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等，選項(xiàng)D正確。]3．肯定量的志向氣體從狀態(tài)a起先，經(jīng)驗(yàn)等溫或等壓過(guò)程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p-T圖象如圖所示，其中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)O。下列推斷正確的是()A．氣體在a、c兩狀態(tài)時(shí)的體積Va>VcB．氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能C．在過(guò)程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功D．在過(guò)程da中氣體從外界汲取的熱量小于氣體對(duì)外界做的功B[由ac的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)O知，直線Oca為一條等容線，氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；志向氣體的內(nèi)能由其溫度確定，故在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能，選項(xiàng)B正確；過(guò)程cd是等溫變更，氣體內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第肯定律知，氣體對(duì)外放出的熱量等于外界對(duì)氣體做的功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；過(guò)程da氣體內(nèi)能增大，從外界汲取的熱量大于氣體對(duì)外界做的功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]4．(2024·江蘇高考)如圖所示，肯定質(zhì)量志向氣體經(jīng)驗(yàn)A→B的等壓過(guò)程，B→C的絕熱過(guò)程(氣體與外界無(wú)熱量交換)，其中B→C過(guò)程中內(nèi)能削減900J。求A→B→C過(guò)程中氣體對(duì)外界做的總功。[解析]由題意可知，A→B過(guò)程為等壓膨脹，所以氣體對(duì)外做功為：W1＝－p(VB－VA)B→C過(guò)程：由熱力學(xué)第肯定律得：W2＝ΔU則氣體對(duì)外界做的總功為：W＝－(W1＋W2)代入數(shù)據(jù)解得：W＝1500J。[答案]W＝1500J推斷志向氣體內(nèi)能變更的兩種方法(1)肯定質(zhì)量的志向氣體，內(nèi)能的變更完全由溫度變更確定，溫度上升，內(nèi)能增大。(2)若吸、放熱和做功狀況已知，可由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q來(lái)確定。熱力學(xué)第肯定律與氣體試驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用eq\o([講典例示法])[典例示法]如圖所示，一根兩端開(kāi)口、橫截面積為S＝2cm2足夠長(zhǎng)的玻璃管豎直插入水銀槽中并固定(插入水銀槽中的部分足夠深)。管中有一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的光滑活塞，活塞下封閉著長(zhǎng)L＝21cm的氣柱，氣體的溫度為t1＝7℃，外界大氣壓取p0＝1.0×105Pa(相當(dāng)于75cm高汞柱壓強(qiáng))。(1)若在活塞上放一個(gè)質(zhì)量為m＝0.1kg的砝碼，保持氣體的溫度t1不變，則平衡后氣柱為多長(zhǎng)；(g＝10m/s2)(2)若保持砝碼的質(zhì)量不變，對(duì)氣體加熱，使其溫度上升到t2＝77℃，此時(shí)氣柱為多長(zhǎng)；(3)若在(2)過(guò)程中，氣體汲取的熱量為10J，則氣體的內(nèi)能增加多少？[解析](1)被封閉氣體的初狀態(tài)為p1＝p0＝1.0×105Pa，V1＝LS＝42cm3，T1＝280K末狀態(tài)壓強(qiáng)p2＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.05×105Pa，V2＝L2S，T2＝T1＝280K依據(jù)玻意耳定律，有p1V1＝p2V2，即p1LS＝p2L2S，得L2＝20cm。(2)對(duì)氣體加熱后，氣體的壓強(qiáng)不變，p3＝p2，V3＝L3S，T3＝350K依據(jù)蓋—呂薩克定律，有eq\f(V2,T2)＝eq\f(V3,T3)，即eq\f(L2S,T2)＝eq\f(L3S,T3)，得L3＝25cm。(3)氣體對(duì)外做的功W＝p2Sh＝p2S(L3－L2)＝1.05J依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W得ΔU＝10J＋(－1.05J)＝8.95J，即氣體的內(nèi)能增加了8.95J。[答案](1)20cm(2)25cm(3)8.95J求解氣體試驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合問(wèn)題的通用思路[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．(2024·衡水中學(xué)模擬)如圖所示，內(nèi)壁光滑、足夠高的圓柱形汽缸豎直放置，內(nèi)有一質(zhì)量為m的活塞封閉肯定質(zhì)量的志向氣體。已知活塞橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為p0，缸內(nèi)氣體溫度為T1?，F(xiàn)對(duì)汽缸內(nèi)氣體緩慢加熱，使氣體體積由V1增大到V2，該過(guò)程中氣體汲取的熱量為Q1，停止加熱并保持體積V2不變，使其降溫到T1，已知重力加速度為g，求：(1)停止加熱時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度；(2)降溫過(guò)程中氣體