高考物理總復(fù)習(xí)第十三章熱學(xué)第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律

第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律一、熱力學(xué)第一定律1．改變物體內(nèi)能的兩種方式(1)做功。(2)熱傳遞。2．熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。(2)表達(dá)式：ΔU＝Q＋W。(3)ΔU＝Q＋W中正、負(fù)號(hào)法則：物理量意義符號(hào)WQΔU＋外界對物體做功物體吸收熱量內(nèi)能增加－物體對外界做功物體放出熱量內(nèi)能減少【自測1一定質(zhì)量的理想氣體在某一過程中，外界對氣體做功7.0×104J，氣體內(nèi)能減少1.3×105J，則此過程()A．氣體從外界吸收熱量2.0×105JB．氣體向外界放出熱量2.0×105JC．氣體從外界吸收熱量6.0×104JD．氣體向外界放出熱量6.0×104J答案B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)憑空消失，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)是不可能制成的，它違背了能量守恒定律。三、熱力學(xué)第二定律1．熱力學(xué)第二定律的兩種表述(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)開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。2．能量耗散：分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大，它只不過能使地球大氣稍稍變暖一點(diǎn)，卻再也不能自動(dòng)聚集起來驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功了。3．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第二定律。【自測2(多選)下列現(xiàn)象中能夠發(fā)生的是()A．一杯熱茶在打開杯蓋后，茶會(huì)自動(dòng)變得更熱B．蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(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)分離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答案CD命題點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用1．熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系。如果研究對象是理想氣體，因理想氣體忽略分子勢能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí)，主要體現(xiàn)在分子動(dòng)能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化。2．三種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU。(2)若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU。(3)若過程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q?！纠?(多選)如圖1所示，兩端開口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸，用兩個(gè)輕質(zhì)絕熱活塞(截面積分別為S1和S2)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦。在左端活塞上緩慢加細(xì)沙，活塞從A下降h高度到B位置時(shí)，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為m。在此過程中，用外力F作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變。整個(gè)過程環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)p0保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為g。下列說法正確的是()圖1A．整個(gè)過程，外力F做功大于0，小于mghB．整個(gè)過程，理想氣體的分子平均動(dòng)能保持不變C．整個(gè)過程，理想氣體的內(nèi)能增大D．整個(gè)過程，理想氣體向外界釋放的熱量小于(p0S1h＋mgh)答案BD解析整個(gè)過程中右邊活塞的位置始終不變，外力F不做功，A錯(cuò)誤；整個(gè)過程中系統(tǒng)的溫度不變，所以一定質(zhì)量的理想氣體的分子平均動(dòng)能不變，內(nèi)能不變，B正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)左邊活塞到達(dá)B位置時(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)最大，最大壓強(qiáng)p＝eq\f(mg,S1)＋p0，所以外界對氣體做的功小于p0S1h＋mgh，由于內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律知，理想氣體向外界釋放的熱量小于(p0S1h＋mgh)，D正確?！菊骖}示例2(2021·河北卷，15)兩個(gè)內(nèi)壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B，汽缸內(nèi)用輕質(zhì)絕熱活塞封閉完全相同的理想氣體，如圖2所示?，F(xiàn)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙，若A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，重新平衡后，汽缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能________(填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能。圖3為重新平衡后A、B汽缸中氣體分子速率分布圖像，其中曲線________(填圖像中曲線標(biāo)號(hào))表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律。答案大于①解析當(dāng)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙時(shí)，活塞緩慢下降，外界對汽缸內(nèi)氣體做功；當(dāng)A、B活塞上表面加入的細(xì)沙質(zhì)量相同時(shí)，A、B汽缸內(nèi)的氣體體積相同，由于A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，則重新平衡時(shí)A中氣體的體積小，汽缸A中活塞和細(xì)沙對汽缸內(nèi)氣體做功多，由于活塞和汽缸都是絕熱的，則由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，汽缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能大于汽缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能。一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，故汽缸A內(nèi)氣體的溫度更高；溫度升高，大多數(shù)氣體分子的速率增大，氣體分子的速率分布圖線的峰值向速率大的方向移動(dòng)，故曲線①表示汽缸B內(nèi)氣體分子的速率分布規(guī)律?！踞槍τ?xùn)練1】(2021·山東濟(jì)南市模擬)泉城濟(jì)南，以泉聞名。小張同學(xué)在濟(jì)南七十二名泉之一的珍珠泉游覽時(shí)，發(fā)現(xiàn)清澈幽深的泉池底部，不斷有氣泡生成，上升至水面破裂。假設(shè)水恒溫，則氣泡在泉水中上升過程中，以下判斷正確的是()A．氣泡對泉水做正功，氣泡吸收熱量B．氣泡對泉水做正功，氣泡放出熱量C．泉水對氣泡做正功，氣泡吸收熱量D．泉水對氣泡做正功，氣泡放出熱量答案A解析氣泡上升的過程中，外部的壓強(qiáng)逐漸減小，氣泡膨脹對外做功，由于外部恒溫，在上升過程中氣泡內(nèi)空氣的溫度始終等于外界溫度，則內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知，氣泡內(nèi)能不變，同時(shí)對外做功，所以必須從外界吸收熱量，且吸收的熱量等于對外界所做的功，故A正確。命題點(diǎn)二熱力學(xué)第一定律與圖像的結(jié)合處理熱力學(xué)第一定律與氣體圖像問題的思路(1)根據(jù)氣體圖像的特點(diǎn)判斷氣體的溫度、體積的變化情況，從而判斷氣體與外界的吸、放熱關(guān)系及做功關(guān)系。(2)在p－V圖像中，圖線與V軸圍成的面積表示氣體對外界或外界對氣體做的功。(3)結(jié)合熱力學(xué)第一定律判斷有關(guān)問題。【真題示例3(2020·山東卷，6)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)a→b、b→c、c→a三個(gè)過程后回到初始狀態(tài)a，其p－V圖像如圖4所示。已知三個(gè)狀態(tài)的坐標(biāo)分別為a(V0，2p0)、b(2V0，p0)、c(3V0，2p0)。以下判斷正確的是()圖4A．氣體在a→b過程中對外界做的功小于在b→c過程中對外界做的功B．氣體在a→b過程中從外界吸收的熱量大于在b→c過程中從外界吸收的熱量C．在c→a過程中，外界對氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量D．氣體在c→a過程中內(nèi)能的減少量大于b→c過程中內(nèi)能的增加量答案C解析氣體在a→b過程中體積增大，氣體對外做功，在b→c過程中體積增大，氣體對外做功，根據(jù)p－V圖像與橫軸所圍的面積表示做的功可知，在這兩個(gè)過程中氣體對外做的功相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；氣體在a→b過程中體積增大，氣體對外做功，由理想氣體狀態(tài)方程可知，a、b兩個(gè)狀態(tài)溫度相等，內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知吸收的熱量等于氣體對外做的功；氣體在b→c過程中體積增大，氣體對外做功，由理想氣體狀態(tài)方程可知，c狀態(tài)的溫度高于b狀態(tài)的溫度，內(nèi)能增加，由熱力學(xué)第一定律可知吸收的熱量等于氣體對外做的功與內(nèi)能增加量之和，即氣體在a→b過程中吸收的熱量小于氣體在b→c過程中吸收的熱量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氣體在c→a的過程中，體積減小，溫度降低，外界對氣體做功，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，外界對氣體做的功小于氣體放出的熱量，選項(xiàng)C正確；由理想氣體狀態(tài)方程可知，a、b兩個(gè)狀態(tài)溫度相等，內(nèi)能相等，所以氣體在c→a的過程中內(nèi)能的減少量等于氣體在b→c過程中內(nèi)能的增加量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！踞槍τ?xùn)練2】(多選)(2021·福建龍巖市質(zhì)檢)某容器中一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A開始發(fā)生狀態(tài)變化，經(jīng)狀態(tài)B、C回到狀態(tài)A，其狀態(tài)變化的p－V圖像如圖5所示，設(shè)A、B、C三個(gè)狀態(tài)對應(yīng)的溫度分別是TA、TB、TC，則()圖5A．TA>TBB．TA＝TCC．從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B過程氣體吸熱D．從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C回到狀態(tài)A的過程氣體先吸熱后放熱答案CD解析從A到B是等壓膨脹，由蓋－呂薩克定律可知溫度升高，故TA＜TB，A錯(cuò)誤；從B到C是等容升壓，溫度升高，TB＜TC，所以TA＜TC，B錯(cuò)誤；從A到B，氣體溫度升高，內(nèi)能增加，體積膨脹，氣體對外做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，氣體一定吸收熱量，C正確；整個(gè)過程氣體的內(nèi)能不變，體積變化為0，外界做的總功為0，從A到B吸收熱量，從B到C，體積不變，溫度升高，繼續(xù)吸收熱量，所以從C回到A狀態(tài)，溫度降低，內(nèi)能減少，壓強(qiáng)和體積都減小，外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律知?dú)怏w應(yīng)該放出熱量，D正確。命題點(diǎn)三熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用解題步驟【真題示例4(2021·山東卷，2)如圖6所示，密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高。一開口向下、導(dǎo)熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣。擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開后，小瓶緩慢上浮，上浮過程中，小瓶內(nèi)氣體()圖6A．內(nèi)能減少B．對外界做正功C．增加的內(nèi)能大于吸收的熱量D．增加的內(nèi)能等于吸收的熱量答案B解析由于越接近礦泉水瓶口，水的溫度越高，因此小瓶上浮的過程中，小瓶內(nèi)氣體溫度升高，內(nèi)能增加，A錯(cuò)誤；在小瓶上升的過程中，小瓶內(nèi)氣體的溫度逐漸升高，壓強(qiáng)逐漸減小，根據(jù)eq\f(pV,T)＝C知?dú)怏w體積增大，氣體對外界做正功，B正確；小瓶上升過程，小瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加，氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知吸收的熱量大于增加的內(nèi)能，C、D錯(cuò)誤?！菊骖}示例5(2020·天津卷，5)水槍是孩子們喜愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲(chǔ)水罐示意如圖7。從儲(chǔ)水罐充氣口充入氣體，達(dá)到一定壓強(qiáng)后，關(guān)閉充氣口?？蹌?dòng)扳機(jī)將閥門M打開，水即從槍口噴出。若在水不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則氣體()圖7A．壓強(qiáng)變大 B．對外界做功C．對外界放熱 D．分子平均動(dòng)能變大答案B解析在水向外不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體體積增大，根據(jù)玻意耳定律可知，罐內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于罐內(nèi)氣體溫度不變，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸熱，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；根據(jù)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志可知，溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。【針對訓(xùn)練3】(多選)[2020·全國Ⅲ卷，33(1)]如圖8，一開口向上的導(dǎo)熱汽缸內(nèi)，用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦。現(xiàn)用外力作用在活塞上，使其緩慢下降。環(huán)境溫度保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)。在活塞下降過程中()圖8A．氣體體積逐漸減小，內(nèi)能增加B．氣體壓強(qiáng)逐漸增大，內(nèi)能不變C．氣體壓強(qiáng)逐漸增大，放出熱量D．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能不變E．外界對氣體做功，氣體吸收熱量答案BCD解析外力使活塞緩慢下降的過程中，由于溫度保持不變，則氣體的內(nèi)能保持不變，氣體的體積逐漸減小，外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，氣體向外界放出熱量，又由玻意耳定律可知，氣體體積減小，氣體的壓強(qiáng)增大，B、C、D正確，A、E錯(cuò)誤。

命題點(diǎn)四熱力學(xué)第二定律1．熱力學(xué)第二定律的含義(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助。(2)“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響，如吸熱、放熱、做功等。在產(chǎn)生其他影響的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如氣體的等溫膨脹過程。2．熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。3．熱力學(xué)過程的方向性實(shí)例4．兩類永動(dòng)機(jī)的比較第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對外做功的機(jī)器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器不可能制成的原因違背能量守恒定律不違背能量守恒定律，違背熱力學(xué)第二定律【真題示例6[2020·全國Ⅱ卷，33(1)]下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違背熱力學(xué)第一定律的有________，不違背熱力學(xué)第一定律、但違背熱力學(xué)第二定律的有________。A．汽車通過燃燒汽油獲得動(dòng)力并向空氣中散熱B．冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低C．某新型熱機(jī)工作時(shí)將從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響D．冰箱的制冷機(jī)工作時(shí)從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)答案BC解析汽車通過燃燒汽油獲得動(dòng)力并向空氣中散熱既不違背熱力學(xué)第一定律也不違背熱力學(xué)第二定律；冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低，違背了熱力學(xué)第一定律；熱機(jī)工作時(shí)吸收的熱量不可能全部用來對外做功，而不產(chǎn)生其他影響，顯然C選項(xiàng)遵循熱力學(xué)第一定律，但違背了熱力學(xué)第二定律；冰箱的制冷機(jī)工作時(shí)，從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)，既不違背熱力學(xué)第一定律也不違背熱力學(xué)第二定律，綜上所述，第一個(gè)空選B，第二個(gè)空選C。對點(diǎn)練熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用1．(2021·山東濰坊市高考模擬)蛟龍?zhí)柹顫撈髟趫?zhí)行某次實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)，外部攜帶一裝有氧氣的汽缸，汽缸導(dǎo)熱良好，活塞與缸壁間無摩擦且與海水相通。已知海水溫度隨深度增加而降低，則深潛器下潛過程中，下列說法正確的是()A．每個(gè)氧氣分子的動(dòng)能均減小B．氧氣放出的熱量等于其內(nèi)能的減少量C．氧氣分子單位時(shí)間撞擊缸壁單位面積的次數(shù)增加D．氧氣分子每次對缸壁的平均撞擊力增大答案C解析海水溫度隨深度增加而降低，汽缸導(dǎo)熱良好，氧氣分子平均動(dòng)能減小，但不是每個(gè)氧氣分子的動(dòng)能均減小，A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，內(nèi)能的減少量等于氧氣放出的熱量和外界對氧氣做功之和，B錯(cuò)誤；根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p＝ρgh，可知隨下潛深度增加，海水壓強(qiáng)增大，由于活塞與缸壁間無摩擦且與海水相通，氧氣壓強(qiáng)增加，即氧氣分子單位時(shí)間撞擊缸壁單位面積的次數(shù)增加，C正確；溫度降低，氧氣分子平均動(dòng)能減小，氧氣分子每次對缸壁的平均撞擊力減小，D錯(cuò)誤。2．(2021·天津市等級考模擬)對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是()A．氣體壓強(qiáng)只與氣體分子的密集程度有關(guān)B．氣體溫度升高，每一個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大C．氣體的溫度升高，氣體內(nèi)能一定增大D．若氣體膨脹對外做功50J，則內(nèi)能一定減少50J答案C解析氣體壓強(qiáng)與氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和氣體分子的密集程度有關(guān)，A錯(cuò)誤；氣體溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，但是每一個(gè)分子動(dòng)能不一定都增大，B錯(cuò)誤；氣體的溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，理想氣體內(nèi)能只由分子動(dòng)能決定，所以氣體內(nèi)能一定增大，C正確；由熱力學(xué)第一定律可知，當(dāng)氣體膨脹對外做功50J，若沒有吸收或者放出熱量時(shí)，內(nèi)能減少50J，D錯(cuò)誤。3．(2021·山東泰安模擬)如圖1所示，在豎直放置的導(dǎo)熱性能良好的圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封一部分理想氣體，活塞能無摩擦地滑動(dòng)，容器的橫截面積為S。整個(gè)裝置放在大氣壓為p0的室內(nèi)，穩(wěn)定時(shí)活塞與容器底的距離為h0。現(xiàn)把容器移至大氣壓仍為p0的室外，活塞緩慢上升d后再次平衡，重力加速度大小為g。若此過程中氣體吸收的熱量為Q，則密閉氣體的內(nèi)能()圖1A．減少了Q－(mg＋p0S)dB．減少了Q＋(mg＋p0S)dC．增加了Q－(mg＋p0S)dD．增加了Q＋(mg＋p0S)d答案C解析活塞緩慢上升，外界對氣體做功W＝－(mg＋p0S)d，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得，密閉氣體的內(nèi)能增加了ΔU＝Q－(mg＋p0S)d，故C正確。對點(diǎn)練熱力學(xué)第一定律和圖像的結(jié)合4．(2021·山東泰安市檢測)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)M經(jīng)歷過程1或者過程2到達(dá)狀態(tài)N，其p－V圖像如圖2所示。在過程1中，氣體始終與外界無熱量交換；在過程2中，氣體先經(jīng)歷等容變化再經(jīng)歷等壓變化。狀態(tài)M、N的溫度分別為TM、TN，在過程1、2中氣體對外做功分別為W1、W2，則()圖2A．TM＝TN B．TM<TNC．W1>W2 D．W1<W2答案C解析在過程1中，從M到N，體積變大，外界對氣體做負(fù)功，由于與外界無熱交換，由熱力學(xué)第一定律可知內(nèi)能減小，溫度降低，即TM>TN，A、B錯(cuò)誤；根據(jù)W＝pΔV可知?dú)怏w對外做的功等于p－V圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積大小，由圖像可知W1>W2，C正確，D錯(cuò)誤。5．(多選)(2021·湖北武漢市4月質(zhì)檢)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)a→b→c→a回到初始狀態(tài)a，其p－V圖像如圖3所示。下列說法正確的是()圖3A．在a→b過程中氣體的內(nèi)能保持不變B．在b→c過程中外界對氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量C．在c→a過程中氣體吸收的熱量等于b→c過程中氣體向外界放出的熱量D．在a→b→c→a過程中氣體做的功為2p0V0答案BD解析根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知，在a→b過程中氣體的溫度先升高后降低，故內(nèi)能先增大后減小，故A錯(cuò)誤；在b→c過程中，溫度降低，內(nèi)能減小，體積變小，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，在b→c過程中外界對氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量，故B正確；a、b兩點(diǎn)溫度相同，在c→a過程中氣體做功為零，而b→c過程中外界對氣體做功，兩次內(nèi)能變化量大小相同，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，在c→a過程中氣體吸收的熱量不等于b→c過程中氣體向外界放出的熱量，故C錯(cuò)誤；根據(jù)圖像與橫軸圍成面積代表功可知，在a→b→c→a過程中氣體做的功為W＝eq\f(1,2)×2p0×2V0＝2p0V0，故D正確。6．(多選)某汽車的四沖程內(nèi)燃機(jī)利用奧托循環(huán)進(jìn)行工作。該循環(huán)由兩個(gè)絕熱過程和兩個(gè)等容過程組成，如圖4所示為一定質(zhì)量的理想氣體所經(jīng)歷的奧托循環(huán)，則該氣體()圖4A．在狀態(tài)a和c時(shí)的內(nèi)能可能相等B．在a→b過程中，外界對其做的功全部用于增加內(nèi)能C．b→c過程中增加的內(nèi)能大于d→a過程中減少的內(nèi)能D．在一次循環(huán)過程中吸收的熱量等于放出的熱量答案BC解析從c到d為絕熱膨脹，有Q＝0，W<0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可知ΔU<0，溫度降低；從d到a，體積不變，由查理定律eq\f(p,T)＝C可知壓強(qiáng)減小時(shí)，溫度降低，則狀態(tài)c的溫度高于狀態(tài)a的溫度，根據(jù)一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能由溫度決定，狀態(tài)a的內(nèi)能小于狀態(tài)c的內(nèi)能，A錯(cuò)誤；a→b過程為絕熱壓縮，外界對氣體做功W>0，Q＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可知ΔU＝W，即外界對其做的功全部用于增加內(nèi)能，B正確；從b→c過程系統(tǒng)從外界吸收熱量，從c→d系統(tǒng)對外做功，從d→a系統(tǒng)放出熱量，從a→b外界對系統(tǒng)做功，根據(jù)p－V圖像“面積”即為氣體做功大小，可知c到d過程中氣體對外界做功，圖像中b→c→d→a圍成的圖形的面積為氣體對外做的功，整個(gè)過程氣體內(nèi)能變化為零，則W＝ΔQ，即Q吸－Q放＝W>0，即在一次循環(huán)過程中氣體吸收的熱量大于放出的熱量，則b→c過程中增加的內(nèi)能大于d→a過程中減少的內(nèi)能，C正確，D錯(cuò)誤。7．如圖5所示，a、b、c為一定質(zhì)量的理想氣體變化過程中的三個(gè)不同狀態(tài)，下列說法正確的是()圖5A．a(chǎn)、b、c三個(gè)狀態(tài)的壓強(qiáng)相等B．從a到c氣體的內(nèi)能減小C．從a到b氣體吸收熱量D．從a到b與從b到c氣體對外界做功的數(shù)值相等答案C解析如圖所示，V－T圖線的斜率的倒數(shù)表示壓強(qiáng)的大小，所以pa＜pb＜pc，A錯(cuò)誤；從a到c，溫度升高，氣體的內(nèi)能增加，B錯(cuò)誤；從a到b，體積增大，氣體對外做功，W＜0；溫度升高，內(nèi)能增加，ΔU＞0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知，Q＞0，即吸收熱量，C正確；從a到b與從b到c，體積變化相同，但壓強(qiáng)一直增大，氣體對外界做功的數(shù)值W＝pΔV不相等，D錯(cuò)誤。對點(diǎn)練熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用8．(多選)(2021·廣東佛山市南海區(qū)摸底)如圖6所示，在乘坐飛機(jī)時(shí)，密封包裝的食品從地面上帶到空中時(shí)包裝袋會(huì)發(fā)生膨脹現(xiàn)象，在此過程中溫度不變，把袋內(nèi)氣體視為理想氣體，則以下說法正確的是()圖6A．袋內(nèi)空氣分子的平均距離一定增大B．袋內(nèi)空氣分子的平均動(dòng)能一定增大C．袋內(nèi)空氣壓強(qiáng)一定增大D．袋內(nèi)空氣一定從外界吸收熱量答案AD解析氣體膨脹，體積增大，所以袋內(nèi)空氣分子的平均距離一定增大，A正確；溫度不變，所以袋內(nèi)空氣分子的平均動(dòng)能一定不變，B錯(cuò)誤；根據(jù)公式eq\f(pV,T)＝C，溫度不變，氣體體積增大，所以壓強(qiáng)減小，C錯(cuò)誤；對于理想氣體，溫度不變，內(nèi)能不變，氣體膨脹對外做功，所以袋內(nèi)空氣一定從外界吸收熱量，D正確。9．(多選)(2021·山東日照市模擬)蛟龍?zhí)柺俏覈着_(tái)自主研制的作業(yè)型深海載人潛水器，下潛深度已突破7000m。已知在深度3000m以下，海水溫度基本不變。若蛟龍?zhí)栐趫?zhí)行某次任務(wù)時(shí)，外部攜帶一裝有氧氣(可看作理想氣體)的小型汽缸，汽缸及活塞導(dǎo)熱性能良好，活塞與汽缸間無摩擦，若蛟龍?zhí)枏?000m深度下潛到5000m深度的過程中，氣體質(zhì)量不變，則()圖7A．每個(gè)氧氣分子的動(dòng)能均不變B．5000m深度時(shí)氧氣的體積為4000m深度時(shí)體積的eq\f(4,5)C．外界對氧氣做的功大于氧氣放出的熱量D．氧氣分子單位時(shí)間撞擊汽缸壁單位面積的次數(shù)增加答案BD解析每個(gè)氧氣分子的運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的，其動(dòng)能無法確定，溫度不變是分子的平均動(dòng)能不變，A錯(cuò)誤；根據(jù)玻意耳定律有p1V1＝p2V2，p1＝p0＋ρgh1，p2＝p0＋ρgh2，代入數(shù)據(jù)可得eq\f(V1,V2)＝eq\f(p2,p1)＝eq\f(p0＋ρgh2,p0＋ρgh1)＝eq\f(1.0×105＋1.0×103×10×5000,1.0×105＋1.0×103×10×4000)≈eq\f(5,4)，所以5000m深度時(shí)氧氣的體積為4000m深度時(shí)體積的eq\f(4,5)，B正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，由于溫度不變，氣體的內(nèi)能不變，ΔU＝0，氣體壓強(qiáng)增大，體積減小，外界對氣體做正功，W＞0，則氧氣放出熱量，并且外界對氧氣做的功等于氧氣放出的熱量，C錯(cuò)誤；氣體壓強(qiáng)增大，體積減小，但是溫度不變，氣體分子的平均動(dòng)能不變，則氧氣分子單位時(shí)間撞擊汽缸壁單位面積的次數(shù)增加，壓強(qiáng)才會(huì)增大，D正確。10．(2021·天津南開區(qū)模擬)新冠肺炎疫情期間，某班級用于消毒的噴壺示意圖如圖8所示。閉合閥門K，向下壓壓桿A可向瓶內(nèi)儲(chǔ)氣室充氣，多次充氣后按下按柄B打開閥門K，消毒液會(huì)自動(dòng)經(jīng)導(dǎo)管從噴嘴處噴出。儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體可視為理想氣體，充氣和噴液過程中溫度均保持不變，則下列說法正確的是()圖8A．充氣過程中儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體分子數(shù)增多且分子運(yùn)動(dòng)劇烈程度增加B．噴液過程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體對外界做功并吸收熱量C．充氣過程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體內(nèi)能不變D．噴液過程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體分子對器壁單位面積的平均作用力增大答案B解析充氣過程中儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體分子數(shù)增多，但是充氣過程中氣體溫度保持不變，則分子運(yùn)動(dòng)劇烈程度不變，A錯(cuò)誤；噴液過程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體對外界做功，W＜0，噴液過程中溫度保持不變，則氣體的內(nèi)能保持不變，ΔU＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知Q＞0，則氣體吸收熱量，B正確；充氣過程中，儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體內(nèi)能增大，因?yàn)闅怏w的質(zhì)量增大，分子數(shù)增大，總動(dòng)能增大，則內(nèi)能增大，C錯(cuò)誤；噴液過程中，根據(jù)等溫變化，可知?dú)怏w的體積增大，壓強(qiáng)減小，則儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體分子對器壁單位面積的平均作用力減小，D錯(cuò)誤。11．(2021·1月遼寧適應(yīng)性測