高考物理一輪復(fù)習(xí)13.4熱學(xué)-熱力學(xué)定律與能量守恒定律(原卷版+解析)

考點43熱力學(xué)定律與能量守恒定律新課程標(biāo)準(zhǔn)1．知道熱力學(xué)第一定律。通過有關(guān)史實，了解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程，體會科學(xué)探索中的挫折和失敗對科學(xué)發(fā)現(xiàn)的意義。2．理解能量守恒定律，能用能量守恒的觀點解釋自然現(xiàn)象。體會能量守恒定律是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一。3．通過自然界中宏觀過程的方向性，了解熱力學(xué)第二定律。命題趨勢考查的題目難度中等或中等偏下，考查的內(nèi)容主要體現(xiàn)對物理觀念的認(rèn)識、模型建構(gòu)等物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。選擇題多考查熱力學(xué)定律等，計算題多考查氣體實驗定律、理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用。試題情境生活實踐類霧霾天氣、高壓鍋、氣壓計、蛟龍?zhí)柹詈Ｌ綔y器、噴霧器、拔罐、保溫杯、輸液瓶、測溫電子天平等學(xué)習(xí)探究類氣體實驗定律、熱力學(xué)定律考向一熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用考向二熱力學(xué)第一定律與圖像的綜合應(yīng)用考向三熱力學(xué)第一定律與氣體實驗定律的綜合應(yīng)用考向四熱力學(xué)第二定律的理解及應(yīng)用考向一熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用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)表達(dá)式中的正、負(fù)號法則：物理量＋－W外界對物體做功物體對外界做功Q物體吸收熱量物體放出熱量ΔU內(nèi)能增加內(nèi)能減少3．能量守恒定律(1)內(nèi)容能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(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)第一類永動機(jī)是不可能制成的，它違背了能量守恒定律．4．熱力學(xué)第一定律的理解(1)內(nèi)能的變化都要用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行綜合分析．(2)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對氣體做功，W為正．(3)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時Q＝0.(4)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，體現(xiàn)在分子動能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化．5．三種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加；(2)若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加；(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，外界對物體做的功等于物體放出的熱量．【典例1】（2022年山東省普通高中學(xué)業(yè)水平等級性考試5）如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱氣缸內(nèi)用絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，初始時氣缸開口向上放置，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，將氣缸緩慢轉(zhuǎn)動過程中，缸內(nèi)氣體（）A.內(nèi)能增加，外界對氣體做正功B.內(nèi)能減小，所有分子熱運動速率都減小C.溫度降低，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例減少D.溫度升高，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例增加【答案】C【解析】初始時氣缸開口向上，活塞處于平衡狀態(tài)，氣缸內(nèi)外氣體對活塞的壓力差與活塞的重力平衡，則有氣缸在緩慢轉(zhuǎn)動的過程中，氣缸內(nèi)外氣體對活塞的壓力差大于重力沿氣缸壁的分力，故氣缸內(nèi)氣體緩慢的將活塞往外推，最后氣缸水平，缸內(nèi)氣壓等于大氣壓。AB．氣缸、活塞都是絕熱的，故缸內(nèi)氣體與外界沒有發(fā)生熱傳遞，氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)作用將活塞往外推，氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：氣體內(nèi)能減小，故缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運動的平均速率減小，并不是所有分子熱運動的速率都減小，AB錯誤；CD．氣體內(nèi)能減小，缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運動的平均速率減小，故速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例減小，C正確，D錯誤。故選C。【典例2】（2022年河北省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試）15.如圖，絕熱密閉容器中裝有一定質(zhì)量的某種理想氣體和一個充有同種氣體的氣球。容器內(nèi)溫度處處相同。氣球內(nèi)部壓強(qiáng)大于外部壓強(qiáng)。氣球慢慢漏氣后，容器中氣球外部氣體的壓強(qiáng)將______（填“增大”“減小”或“不變”）；溫度將______（填“升高”“降低”或“不變”）。

【答案】①.增大②.升高【解析】[1]氣體溫度升高，根據(jù)理想氣體實驗定律可知氣體壓強(qiáng)增大。[2]假設(shè)氣球內(nèi)部氣體和氣球外部氣體的溫度不變，當(dāng)氣球內(nèi)部的氣體緩慢釋放到氣球外部，氣球內(nèi)部氣體壓強(qiáng)大于外部氣體壓強(qiáng)，根據(jù)玻意爾定律可知氣球內(nèi)的氣體釋放到外部時體積增大，相當(dāng)于容器的體積增大；而容器的體積無法改變，所以將假設(shè)擴(kuò)大體積的容器絕熱壓縮到原來容器的體積即可，氣體絕熱壓縮，與外界無熱交換，即，外界對氣體做功，即，根據(jù)絕熱情況下的熱力學(xué)第一定律可知氣體內(nèi)能增加，溫度升高；練習(xí)1、（多選）（2021年湖南省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試）如圖，兩端開口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸，用兩個輕質(zhì)絕熱活塞（截面積分別為和）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，活塞從下降高度到位置時，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為。在此過程中，用外力作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變。整個過程環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為。下列說法正確的是__________。（填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）A.整個過程，外力做功大于0，小于B.整個過程，理想氣體的分子平均動能保持不變C.整個過程，理想氣體的內(nèi)能增大D.整個過程，理想氣體向外界釋放的熱量小于E.左端活塞到達(dá)位置時，外力等于【答案】BCE【解析】本題考查理想氣體、熱力學(xué)第一定律及其相關(guān)知識點，主要考查綜合分析能力.由于是在左側(cè)活塞上緩慢加細(xì)沙，右側(cè)活塞位置不變，所以整個過程中，外力對氣體做功等于0，選項A錯誤；由于氣缸導(dǎo)熱，氣體溫度不變，所以整個過程中理想氣體的分子平均動能保持不變，選項B正確；由于理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以理想氣體內(nèi)能增大，選項C正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，整個過程中。理想氣體向外界釋放的熱量等于外力做功，選項D錯誤；對左側(cè)活塞，由平衡條件，pS1=mg，對右側(cè)活塞，由平衡條件，pS2=F，聯(lián)立解得：F=mgS2/S1，選項E正確。練習(xí)2、（多選）（2021年天津市普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試6．）列車運行的平穩(wěn)性與車廂的振動密切相關(guān)，車廂底部安裝的空氣彈簧可以有效減振，空氣彈簧主要由活塞、氣缸及內(nèi)封的一定質(zhì)量的氣體構(gòu)成．上下乘客及劇烈顛簸均能引起車廂振動，上下乘客時氣缸內(nèi)氣體的體積變化緩慢，氣體與外界有充分的熱交換；劇烈顛簸時氣缸內(nèi)氣體的體積變化較快，氣體與外界來不及熱交換．若氣缸內(nèi)氣體視為理想氣體，在氣體壓縮的過程中（）A．上下乘客時，氣體的內(nèi)能不變B．上下乘客時，氣體從外界吸熱C．劇烈顛簸時，外界對氣體做功D．劇烈顛簸時，氣體的溫度不變【答案】AC【解析】上下乘客時，氣缸內(nèi)氣體的體積變化緩慢，氣體與外界有充分的熱交換，在氣體壓縮的過程中，外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能不變，向外界散熱，選項A正確B錯誤；劇烈顛簸時，在氣體壓縮的過程中，外界對氣體做功，氣體的溫度升高，選項C正確D錯誤?！厩蓪W(xué)妙記】應(yīng)用熱力學(xué)第一定律的三點注意應(yīng)用熱力學(xué)第一定律的三點注意(1)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對外做功，W為負(fù)；體積減小，外界對氣體做功，W為正。(2)與外界絕熱，則不與外界發(fā)生熱傳遞，此時Q＝0。(3)如果研究對象是理想氣體，由于理想氣體沒有分子勢能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時，體現(xiàn)為分子平均動能的變化，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化?？枷蚨崃W(xué)第一定律與圖像的綜合應(yīng)用特點示例等溫過程p－VpV＝CT(其中C為恒量)，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠(yuǎn)p－eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高等容過程p－Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小等壓過程V－TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強(qiáng)越小二、對一定量理想氣體的內(nèi)能變化，吸熱還是放熱及外界對氣體如何做功等問題，可按下面方法判定：1.做功情況看體積體積V減小→外界對氣體做功→W>0；體積V增大→氣體對外界做功→W<0；無阻礙地自由膨脹→W＝0。2.內(nèi)能變化看溫度溫度T升高→內(nèi)能增加→ΔU>0；溫度T降低→內(nèi)能減少→ΔU<0。3.吸熱還是放熱，一般題目中會告知，或由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，知道W和ΔU后確定Q。三、思路1.氣體的狀態(tài)變化可由圖象直接判斷或結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C分析。2.氣體的做功情況、內(nèi)能變化及吸放熱關(guān)系可由熱力學(xué)第一定律分析。(1)由體積變化分析氣體做功的情況(2)由溫度變化判斷氣體內(nèi)能變化(3)由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W判斷氣體是吸熱還是放熱?！镜淅?】(多選)(2022·天津市部分區(qū)高三上期末)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p－T圖像如圖所示，其中對角線ac的延長線過原點O.下列判斷正確的是()A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B．氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能C．在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功D．在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做的功E．在過程bc中外界對氣體做的功等于在過程da中氣體對外界做的功【答案】ABE【解析】由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C得，p＝eq\f(C,V)T，由題圖可知，Va＝Vc，選項A正確；理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定，而Ta>Tc，故氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于在狀態(tài)c時的內(nèi)能，選項B正確；由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W知，cd過程溫度不變，內(nèi)能不變，則Q＝－W，選項C錯誤；da過程溫度升高，即內(nèi)能增大，則吸收的熱量大于對外界做的功，選項D錯誤；由理想氣體狀態(tài)方程知：eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)＝eq\f(pcVc,Tc)＝eq\f(pdVd,Td)＝C，即paVa＝CTa，pbVb＝CTb，pcVc＝CTc，pdVd＝CTd.設(shè)過程bc中壓強(qiáng)為p1＝pb＝pc，過程da中壓強(qiáng)為p2＝pd＝pa.由外界對氣體做功W＝p·ΔV知，過程bc中外界對氣體做的功Wbc＝p1(Vb－Vc)＝C(Tb－Tc)，過程da中氣體對外界做的功Wda＝p2(Va－Vd)＝C(Ta－Td)，Ta＝Tb，Tc＝Td，故Wbc＝Wda，選項E正確．【典例4】（湖北省2022年普通高中學(xué)業(yè)水平等級考試）3.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變?yōu)闋顟B(tài)c，其過程如p—V圖中a→c直線段所示，狀態(tài)b對應(yīng)該線段的中點。下列說法正確的是（）A.a→b是等溫過程B.a→b過程中氣體吸熱C.a→c過程中狀態(tài)b的溫度最低D.a→c過程中外界對氣體做正功【答案】B【解析】AB．根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可知a→b氣體溫度升高，內(nèi)能增加，且體積增大氣體對外界做功，則W<0，由熱力學(xué)第一定律U=W+Q可知a→b過程中氣體吸熱，A錯誤、B正確；C．根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可知，p—V圖像的坐標(biāo)值的乘積反映溫度，a狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標(biāo)值的乘積相等，而中間狀態(tài)的坐標(biāo)值乘積更大，a→c過程的溫度先升高后降低，且狀態(tài)b的溫度最高，C錯誤；D．a(chǎn)→c過程氣體體積增大，外界對氣體做負(fù)功，D錯誤。故選B。練習(xí)3、（多選）（2022年全國高考乙卷物理試題13）.一定量的理想氣體從狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變化到狀態(tài)c，其過程如圖上的兩條線段所示，則氣體在（）

A.狀態(tài)a處的壓強(qiáng)大于狀態(tài)c處的壓強(qiáng)B.由a變化到b的過程中，氣體對外做功C.由b變化到c的過程中，氣體的壓強(qiáng)不變D.由a變化到b的過程中，氣體從外界吸熱E.由a變化到b的過程中，從外界吸收的熱量等于其增加的內(nèi)能【答案】ABD【解析】AC．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知即圖像的斜率為，故有故A正確，C錯誤；B．理想氣體由a變化到b的過程中，因體積增大，則氣體對外做功，故B正確；DE．理想氣體由a變化到b的過程中，溫度升高，則內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律有而，，則有可得，即氣體從外界吸熱，且從外界吸收的熱量大于其增加的內(nèi)能，故D正確，E錯誤；故選ABD。練習(xí)4、（2021年江蘇省普通高等學(xué)校招生適應(yīng)性考試）9.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)由兩個絕熱過程和兩個等容過程組成。如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體所經(jīng)歷的奧托循環(huán)，則該氣體（）A.在狀態(tài)a和c時的內(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)能小于d→a過程中減少的內(nèi)能D.在一次循環(huán)過程中吸收的熱量小于放出的熱量【答案】B【解析】A．從c到d為絕熱膨脹，則Q=0，W<0，則內(nèi)能減小?U<0，溫度降低；從d到a，體積不變，壓強(qiáng)減小，則溫度降低，則狀態(tài)c的溫度高于a態(tài)溫度，選項A錯誤；B．在a→b過程中為絕熱壓縮，外界對氣體做功W>0，Q=0，則?U=W，即外界對其做的功全部用于增加內(nèi)能，選項B正確；CD．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圖象下面積即為氣體做功大小，可知c到d過程氣體做功：圖象中b→c→d→a圍成的圖形的面積為氣體對外做的功，整個過程氣體能內(nèi)能變?yōu)闉榱?，則即在一次循環(huán)過程中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，故CD錯誤。故選B?！厩蓪W(xué)妙記】處理熱力學(xué)第一定律與氣體圖像的綜合問題的思路處理熱力學(xué)第一定律與氣體圖像的綜合問題的思路(1)根據(jù)氣體圖像的特點判斷氣體的溫度、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?？枷蛉裏崃W(xué)第一定律與氣體實驗定律的綜合應(yīng)用氣體實驗定律與熱力學(xué)第一定律的結(jié)合量是氣體的體積和溫度，當(dāng)溫度變化時，氣體的內(nèi)能變化，當(dāng)體積變化時，氣體將伴隨著做功，解題時可按以下思路：【典例5】（2021年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試）13．（8分）如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體被活塞封閉在氣缸中，活塞的面積為S，與氣缸底部相距L，氣缸和活塞絕熱性能良好，氣體的壓強(qiáng)、溫度與外界大氣相同，分別為和．現(xiàn)接通電熱絲加熱氣體，一段時間后斷開，活塞緩慢向右移動距離L后停止，活塞與氣缸間的滑動摩擦為f，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，整個過程中氣體吸收的熱量為Q，求該過程中（1）內(nèi)能的增加量；（2）最終溫度T．【解析】（1）活塞移動時受力平衡氣體對外界做功根據(jù)熱力學(xué)第一定律解得（2）活塞發(fā)生移動前，等容過程活塞向右移動了L，等壓過程且解得評分建議：本題共8分，每問4分【典例6】(2022·東北三省四市教研聯(lián)合體4月模擬二)如圖所示，一根兩端開口、橫截面積為S＝2cm2足夠長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)．管中有一個質(zhì)量不計的光滑活塞，活塞下封閉著長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高的汞柱的壓強(qiáng))．g取10m/s2.(1)若在活塞上放一個質(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？(2)若保持砝碼的質(zhì)量不變，對氣體加熱，使其溫度升高到t2＝77℃，此時氣柱為多長？(3)若在(2)過程中，氣體吸收的熱量為10J，則氣體的內(nèi)能增加多少？【答案】(1)20cm(2)25cm(3)8.95J【解析】(1)被封閉氣體的初狀態(tài)：p1＝p0＝1.0×105Pa，V1＝LS＝42cm3，T1＝280K末狀態(tài)：p2＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.05×105Pa，V2＝L2S，T2＝T1＝280K根據(jù)玻意耳定律，有p1V1＝p2V2，即p1L＝p2L2得L2＝eq\f(p1,p2)L＝20cm.(2)對氣體加熱后，氣體的壓強(qiáng)不變p3＝p2，V3＝L3S，T3＝350K根據(jù)蓋—呂薩克定律，有eq\f(V2,T2)＝eq\f(V3,T3)，即eq\f(L2,T2)＝eq\f(L3,T3)得L3＝eq\f(T3,T2)L2＝25cm.(3)氣體對外做的功W＝p2Sh＝p2S(L3－L2)＝1.05J根據(jù)熱力學(xué)第一定律得ΔU＝－W＋Q＝－1.05J＋10J＝8.95J即氣體的內(nèi)能增加8.95J.練習(xí)5、（2021年遼寧省普通高等學(xué)校招生適應(yīng)性考試）14.某民航客機(jī)在一萬米左右高空飛行時，需利用空氣壓縮機(jī)來保持機(jī)艙內(nèi)外氣體壓之比為4：1。機(jī)艙內(nèi)有一導(dǎo)熱氣缸，活塞質(zhì)量m=2kg、橫截面積S=10cm2，活塞與氣缸壁之間密封良好且無摩擦?？蜋C(jī)在地面靜止時，氣缸如圖（a）所示豎直放置，平衡時活塞與缸底相距=8cm；客機(jī)在高度h處勻速飛行時，氣缸如圖（b）所示水平放置，平衡時活塞與缸底相距=10cm。氣缸內(nèi)氣體可視為理想氣體，機(jī)艙內(nèi)溫度可認(rèn)為不變。已知大氣壓強(qiáng)隨高度的變化規(guī)律如圖（c）所示地面大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa，地面重力加速度g=10m/s2。(1)判斷氣缸內(nèi)氣體由圖（a）狀態(tài)到圖（b）狀態(tài)的過程是吸熱還是放熱，并說明原因；(2)求高度h處的大氣壓強(qiáng)，并根據(jù)圖（c）估測出此時客機(jī)的飛行高度。【答案】(1)吸熱；(2)，104m【解析】(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律由于氣體體積膨脹，對外做功，而內(nèi)能保持不變，因此吸熱。(2)初態(tài)封閉氣體的壓強(qiáng)根據(jù)可得機(jī)艙內(nèi)外氣體壓之比為4：1，因此艙外氣體壓強(qiáng)對應(yīng)表可知飛行高度為104m練習(xí)6、（2021年重慶市普通高等學(xué)校招生適應(yīng)性考試）16.如圖所示，密閉導(dǎo)熱容器A、B的體積均為V0，A、B浸在盛水容器中，達(dá)到熱平衡后，A中壓強(qiáng)為p0，溫度為T0，B內(nèi)為真空，將A中的氣體視為理想氣體。打開活栓C，A中部分氣體進(jìn)入B。（1）若再次達(dá)到平衡時，水溫未發(fā)生變化，求此時氣體的壓強(qiáng)；（2）若密閉氣體的內(nèi)能與溫度的關(guān)系為（k為大于0的已知常量，T1、T2分別為氣體始末狀態(tài)的溫度），在①所述狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將水溫升至1.2T0，重新達(dá)到平衡時，求氣體的壓強(qiáng)及所吸收的熱量?！敬鸢浮浚?）；（2），【解析】（1）容器內(nèi)的理想氣體從打開C到再次平衡時，發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意爾耳定律得解得此時氣體壓強(qiáng)（2）升高溫度，理想氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律得解得壓強(qiáng)為溫度改變，理想氣體的體積不變，則外界即不對理想氣體做功，理想氣體也不對外界做功，所以；升高溫度，內(nèi)能增量為根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體吸收的熱量為【巧學(xué)妙記】氣體實驗定律與熱力學(xué)定律的綜合問題的處理方法氣體實驗定律與熱力學(xué)定律的綜合問題的處理方法(1)氣體實驗定律的研究對象是一定質(zhì)量的理想氣體。(2)解決具體問題時，分清氣體的變化過程是求解問題的關(guān)鍵，根據(jù)不同的變化，找出相關(guān)的氣體狀態(tài)參量，利用相關(guān)規(guī)律解決。(3)對理想氣體，只要體積變化，外界對氣體(或氣體對外界)做功W＝pΔV；只要溫度發(fā)生變化，其內(nèi)能就發(fā)生變化。(4)結(jié)合熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q求解問題?？枷蛩臒崃W(xué)第二定律的理解及應(yīng)用一、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．熱力學(xué)第二定律的“熵”描述：在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小。3．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。4．熱力學(xué)第二定律的實質(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。5．熱力學(xué)第一、第二定律的比較熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律由定律揭示的問題從能量守恒的角度揭示了功、熱量和內(nèi)能改變量三者的定量關(guān)系自然界中出現(xiàn)的宏觀過程是有方向性的機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化當(dāng)摩擦力做功時，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能不可能在不引起其他變化的情況下完全變成機(jī)械能熱量的傳遞熱量可以從高溫物體自發(fā)傳向低溫物體熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體兩定律的關(guān)系在熱力學(xué)中，兩者既相互獨立，又互為補(bǔ)充，共同構(gòu)成了熱力學(xué)知識的理論基礎(chǔ)6．兩類永動機(jī)的比較第一類永動機(jī)第二類永動機(jī)設(shè)計要求不需要任何動力或燃料，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7．能源是有限的(1)每天我們使用的能源最后都轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，能源消耗使得周圍環(huán)境升溫。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，分散在環(huán)境中的內(nèi)能不能自動聚集起來驅(qū)動機(jī)器做功了。這樣的轉(zhuǎn)化過程叫作“能量耗散”。(2)所謂能源，其實是指具有高品質(zhì)的容易利用的儲能物質(zhì)，例如石油、天然氣、煤等。能源的使用過程中雖然能的總量保持守恒，但能量的品質(zhì)下降了。雖然能量總量不會減少，但能源會逐步減少，因此能源是有限的資源?！镜淅?】（多選）（湖南省2022年普通高中學(xué)業(yè)水平等級考試）15.利用“渦流效應(yīng)”可實現(xiàn)冷熱氣體的分離。如圖，一冷熱氣體分離裝置由噴嘴、渦流室、環(huán)形管、分離擋板和冷熱兩端管等構(gòu)成。高壓氮氣由噴嘴切向流入渦流室中，然后以螺旋方式在環(huán)形管中向右旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，分子熱運動速率較小的氣體分子將聚集到環(huán)形管中心部位，而分子熱運動速率較大的氣體分子將聚集到環(huán)形管邊緣部位。氣流到達(dá)分離擋板處時，中心部位氣流與分離擋板碰撞后反向，從A端流出，邊緣部位氣流從B端流出。下列說法正確的是（）

A.A端為冷端，B端為熱端B.A端流出的氣體分子熱運動平均速率一定小于B端流出的C.A端流出的氣體內(nèi)能一定大于B端流出的D.該裝置氣體進(jìn)出的過程滿足能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律E.該裝置氣體進(jìn)出的過程既滿足能量守恒定律，也滿足熱力學(xué)第二定律【答案】ABE【解析】A.依題意，中心部位為熱運動速率較低的氣體，與擋板相作用后反彈，從A端流出，而邊緣部份熱運動速率較高的氣體從B端流出；同種氣體分子平均熱運動速率較大、其對應(yīng)的溫度也就較高，所以A端為冷端、B端為熱端，故A正確；B．依題意，A端流出的氣體分子熱運動速率較小，B端流出的氣體分子熱運動速率較大，所以從A端流出的氣體分子熱運動平均速度小于從B端流出的，故B正確；C．A端流出氣體分子熱運動速率較小，B端流出的氣體分子熱運動速率較大，則從A端流出的氣體分子平均動能小于從B端流出的氣體分子平均動能，內(nèi)能的多少還與分子數(shù)有關(guān)；依題意，不能得出從A端流出的氣體內(nèi)能一定大于從B端流出的氣體內(nèi)能，故C錯誤；DE．該裝置將冷熱不均氣體的進(jìn)行分離，噴嘴處有高壓，即通過外界做功而實現(xiàn)的，并非是自發(fā)進(jìn)行的，沒有違背熱力學(xué)第二定律；溫度較低的從A端出、較高的從B端出，也符合能量守恒定律，故D錯誤，E正確。故選ABE?！镜淅?】(多選)(2022·山東省青島市高三下二模)氣閘艙是載人航天器中供航天員進(jìn)入太空或由太空返回時用的氣密性裝置；其原理圖如圖所示．座艙A與氣閘艙B之間裝有閥門K，座艙A中充滿空氣，氣閘艙B內(nèi)為真空．航天員由太空返回氣閘艙時，打開閥門K，A中的氣體進(jìn)入B中，最終達(dá)到平衡．假設(shè)此過程中系統(tǒng)與外界沒有熱交換，艙內(nèi)氣體可視為理想氣體，下列說法正確的是()A．氣體并沒有對外做功，氣體內(nèi)能不變B．B中氣體可自發(fā)地全部退回到A中C．氣體體積膨脹，對外做功，內(nèi)能減小D．氣體溫度不變，體積增大，壓強(qiáng)減小【答案】AD【解析】氣體自由擴(kuò)散，沒有對外做功，又因為整個系統(tǒng)與外界沒有熱交換，根據(jù)ΔU＝W＋Q可知內(nèi)能不變，A正確，C錯誤；根據(jù)熵增加原理可知一切宏觀熱現(xiàn)象均具有方向性，故B中氣體不可能自發(fā)地全部退回到A中，B錯誤；因為內(nèi)能不變，故溫度不變，平均動能不變，氣閘艙B內(nèi)為真空，根據(jù)玻意耳定律可知：pV＝C(定值)，可知擴(kuò)散后體積V增大，壓強(qiáng)p減小，所以氣體的密集程度減小，可知氣體分子單位時間內(nèi)與A艙壁單位面積的碰撞次數(shù)將減少，D正確．練習(xí)7、(2020·全國卷Ⅱ)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________。(填正確答案標(biāo)號)A．汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱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】汽車燃燒汽油產(chǎn)生的內(nèi)能一部分通過做功轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使汽車獲得動力，另一部分通過熱傳遞向空氣轉(zhuǎn)移，選項A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，杯和水組成的系統(tǒng)沒有對外做功，也沒有向外傳遞熱量，內(nèi)能不可能減少，即冷水和杯子的溫度不可能都變得更低，選項B違背熱力學(xué)第一定律；某新型熱機(jī)工作時將從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為功，必然產(chǎn)生其他影響，選項C不違背熱力學(xué)第一定律，但違背熱力學(xué)第二定律；冰箱的制冷機(jī)工作時從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)，發(fā)生了內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，同時也產(chǎn)生了其他影響(消耗電能)，選項D既不違背熱力學(xué)第一定律，也不違背熱力學(xué)第二定律。練習(xí)8、(2020·全國卷Ⅱ)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，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，第一個空選B，第二個空選C。【巧學(xué)妙記】1．在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”“不產(chǎn)生其他影響”的含義1．在熱力學(xué)第二定律的表述中，“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。2．熱力學(xué)第二定律的實質(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宏觀過程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)識到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。1.(2022·山東省濟(jì)南市高三下二模)下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律的說法正確的是()A．所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能發(fā)生B．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的C．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在不產(chǎn)生其他影響的情況下，內(nèi)能可以全部用來做功而轉(zhuǎn)化成機(jī)械能D．氣體向真空的自由膨脹是可逆的2.(多選)(2022·山東省泰安市高三下適應(yīng)性訓(xùn)練三)下列說法正確的是()A．一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量，則分子平均動能一定減少B．熱力學(xué)第二定律是反映宏觀自然過程的方向性的定律C．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%D．一定質(zhì)量的理想氣體膨脹時對外界做了功，它的內(nèi)能可能減少3.(2022·湖北省武漢市部分學(xué)校高三上質(zhì)量檢測)如圖所示，汽缸和活塞與外界均無熱交換，汽缸中間有一個固定的導(dǎo)熱性良好的隔板，封閉著兩部分氣體A和B，活塞處于靜止平衡狀態(tài)．現(xiàn)通過電熱絲對氣體A加熱一段時間，后來活塞達(dá)到新的平衡．不計氣體分子勢能，不計活塞與汽缸壁間的摩擦，大氣壓強(qiáng)保持不變．下列判斷正確的是()A．氣體A吸熱，內(nèi)能減少B．氣體B吸熱，對外做功，內(nèi)能不變C．氣體A分子的平均動能增大D．氣體A和氣體B內(nèi)每個分子的動能都增大4.(2022·廣東省深圳市高三3月第一次調(diào)研)如圖所示，A、B兩裝置，均由一支一端封閉、一端開口且?guī)в胁Ａ莸墓軤钊萜骱退y槽組成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他條件都相同．將兩管抽成真空后，開口向下豎直插入水銀槽中(插入過程沒有空氣進(jìn)入管內(nèi))，水銀柱上升至圖示位置停止．假設(shè)這一過程水銀與外界沒有熱傳遞，則下列說法正確的是()A．A中水銀的內(nèi)能增量大于B中水銀的內(nèi)能增量B．B中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量C．A和B中水銀體積相同，故內(nèi)能增量相同D．A和B中水銀溫度始終相同，故內(nèi)能增量相同5.(多選)(2022·河北省保定市高三一模)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B和C又回到狀態(tài)A。其壓強(qiáng)p隨體積V變化的圖線如圖3所示，其中A到B為絕熱過程，C到A為等溫過程。則下列說法正確的是()A.A狀態(tài)速率大的分子比例較B狀態(tài)的多B.A→B過程，氣體分子平均動能增大C.B→C過程，氣體對外做功D.B→C過程，氣體放熱6.（多選）(2022·河北省唐山市高三下3月第一次模擬考試)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，其V－t圖像如圖5所示，下列說法正確的有()A.A→B的過程中，氣體對外做功B.A→B的過程中，氣體放出熱量C.B→C的過程中，氣體壓強(qiáng)變大D.B→C的過程中，氣體內(nèi)能變大7.(2022·山東省等級考試第二次模擬卷)一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度T1和T2下的壓強(qiáng)p與體積V的關(guān)系曲線如圖6所示。氣體由狀態(tài)A等容變化到狀態(tài)B的過程中，下列說法正確的是()A.溫度降低，吸收熱量 B.溫度降低，放出熱量C.溫度升高，吸收熱量 D.溫度升高，放出熱量8.(2022·山東調(diào)研)如圖所示，水平放置的封閉絕熱汽缸，被一鎖定的絕熱活塞分為體積相等的a、b兩部分。已知a部分氣體為1mol氧氣，b部分氣體為2mol氧氣，兩部分氣體溫度相等，均可視為理想氣體。解除鎖定，活塞滑動一段距離后，兩部分氣體各自再次達(dá)到平衡態(tài)時，它們的體積分別為Va、Vb，溫度分別為Ta、Tb。下列說法正確的是()A．Va>Vb，Ta>Tb B．Va>Vb，Ta<TbC．Va<Vb，Ta<Tb D．Va<Vb，Ta>Tb9.(2022·山東省青島市高三質(zhì)量調(diào)研檢測一)在如圖所示的坐標(biāo)系中，一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過程：第一種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)B，外界對該氣體做功為6J；第二種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)C，該氣體從外界吸收的熱量為9J．圖線AC的反向延長線通過坐標(biāo)原點O，B、C兩狀態(tài)的溫度相同，理想氣體的分子勢能為零．求：(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程，該氣體對外界做的功W1和其內(nèi)能的增量ΔU1；(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程，該氣體內(nèi)能的增量ΔU2及其從外界吸收的熱量Q2.10、(2022河北承德一調(diào))一定質(zhì)量的理想氣體先從狀態(tài)A經(jīng)等壓變化到狀態(tài)B，后再經(jīng)等容變化到狀態(tài)C，變化過程的V-T圖像如圖所示，在狀態(tài)A時氣體的壓強(qiáng)pA＝3×105Pa，求：(1)氣體在狀態(tài)A時的體積和在狀態(tài)C時的壓強(qiáng)pC；(2)氣體在A→B→C過程中吸收的熱量Q.11、(2022·福建三明質(zhì)檢)如圖所示，一個質(zhì)量為m＝2kg的T形活塞在汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞體積可忽略不計，距汽缸底部h1＝10cm處連接一U形細(xì)管(管內(nèi)氣體的體積忽略不計)。初始時，封閉氣體溫度為T1＝360K，活塞距離汽缸底部為h2＝15cm，U形細(xì)管兩邊水銀柱存在高度差。已知大氣壓強(qiáng)為p0＝1×105Pa，汽缸橫截面積為S＝1×10－3m2，活塞豎直部分長為L＝12cm，重力加速度g取10m/s2，求：(1)通過制冷裝置緩慢降低氣體溫度，當(dāng)溫度為多少時U形細(xì)管兩邊水銀面恰好相平；(2)從開始至U形細(xì)管兩邊水銀面恰好相平的過程中，若氣體向外界放出的熱量為6J，氣體內(nèi)能的變化量ΔU。1.(多選)(2022·江西南昌月考)下列說法正確的是()A．第一類永動機(jī)不可能制成，是因為違背了熱力學(xué)第一定律B．能量耗散過程中能量不守恒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，違背了熱力學(xué)第二定律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程具有方向性2.(2022·遼寧省凌源市高三3月尖子生抽測)如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，氣體會自發(fā)擴(kuò)散至整個汽缸。待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設(shè)整個系統(tǒng)不漏氣。下列說法不正確的是()A．氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B．氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C．在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對外界做功D．氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功3.(多選)(2022·北京市朝陽區(qū)高三一模)根據(jù)熱學(xué)中的有關(guān)知識，判斷下列說法中正確的是()A．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來做功轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B．自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進(jìn)行的C．盡管技術(shù)不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)卻可以使溫度降到－293℃D．第一類永動機(jī)違背能量守恒定律，第二類永動機(jī)不違背能量守恒定律，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，第二類永動機(jī)可以被制造出來4.(多選)(2022·北京市西城區(qū)高三下統(tǒng)一測試)如圖所示描述了一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個狀態(tài)，圖中ab的延長線過原點，則下列說法正確的是()A.氣體從狀態(tài)a到b的過程，氣體體積不變B.氣體從狀態(tài)b到c的過程，一定從外界吸收熱量C.氣體從狀態(tài)c到d的過程，外界對氣體做功D.氣體從狀態(tài)d到a的過程，氣體的內(nèi)能減小5.(2022·山東省日照市二模)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a依次經(jīng)過狀態(tài)b、c和d再回到狀態(tài)a的過程，a→b是溫度為T1的等溫過程，c→d是溫度為T2的等溫過程，b→c和d→a為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)，這就是著名的“卡諾循環(huán)”?？ㄖZ循環(huán)構(gòu)建了從單一熱源吸收熱量用來做功的理想過程，符合卡諾循環(huán)的熱機(jī)的效率為η＝1－eq\f(T2,T1)。下列說法正確的是()A．a(chǎn)→b過程氣體對外界做功且吸收熱量B．b→c過程氣體對外做的功小于氣體內(nèi)能的減少量C．c→d過程單位時間內(nèi)碰撞器壁單位面積的分子數(shù)減少D．由卡諾循環(huán)可知熱機(jī)效率可能達(dá)到100%6.(多選)(2022·山東省青島市高三下二模)如圖所示是某噴水壺示意圖。未噴水時閥門K閉合，壓下壓桿A可向瓶內(nèi)儲氣室充氣。多次充氣后按下按柄B打開閥門K，水會自動經(jīng)導(dǎo)管從噴嘴噴出。儲氣室氣體可視為理想氣體，充氣和噴水過程溫度保持不變，則()A．充氣過程中，儲氣室內(nèi)氣體的內(nèi)能增大B．充氣過程中，儲氣室內(nèi)氣體分子平均動能減小C．噴水過程中，儲氣室內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小D．噴水過程中，儲氣室內(nèi)氣體放熱7.(2022·北京市豐臺區(qū)高三上期末)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B、C又回到狀態(tài)A.下列說法正確的是()A．A→B過程中氣體分子的平均動能增加，單位時間內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增加B．C→A過程中單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，單位時間內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)減少C．A→B過程中氣體吸收的熱量大于B→C過程中氣體放出的熱量D．A→B過程中氣體對外做的功小于C→A過程中外界對氣體做的功8.(2022·湖北省武漢市第二中學(xué)高三上模擬)如圖，各實線分別表示一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷的不同狀態(tài)變化過程，其中氣體放出熱量等于氣體內(nèi)能減少量的過程為()A．a(chǎn)→bB．b→aC．b→cD．d→b9.(多選)(2022·山東省日照市高三下二模)2020年初，新冠病毒來襲，我國人民萬眾一心、英勇抗“疫”，取得階段性勝利．為確保師生健康，各校都進(jìn)行了嚴(yán)格的消殺工作，圖為某同學(xué)設(shè)計的消殺噴藥裝置，內(nèi)部裝有8L藥液，上部密封1atm的空氣1L，保持閥門關(guān)閉，再充入1atm的空氣0.2L．設(shè)在所有過程中空氣可看成理想氣體，且溫度不變，下列說法正確的是()A．充氣后，密封氣體的壓強(qiáng)增大為1.2atmB．充氣后，密封氣體的分子平均動能不變C．打開閥門后，密封氣體對外界做正功D．打開閥門后，不再充氣也能把藥液噴光10.(2022·東北三省四市教研聯(lián)合體4月模擬二)如圖所示，絕熱汽缸倒扣放置，質(zhì)量為M的絕熱活塞在汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸間摩擦可忽略不計，活塞下部空間與外界連通，汽缸底部連接一U形細(xì)管(管內(nèi)氣體的體積忽略不計)．初始時，封閉氣體溫度為T0，活塞距離汽缸底部為h0，細(xì)管內(nèi)兩側(cè)水銀柱存在高度差．已知水銀密度為ρ，大氣壓強(qiáng)為p0，汽缸橫截面積為S，重力加速度為g.(1)求U形細(xì)管內(nèi)兩側(cè)水銀柱的高度差；(2)通過加熱裝置緩慢提升氣體溫度使活塞下降Δh0，求此時的溫度；此加熱過程中，若氣體吸收的熱量為Q，求氣體內(nèi)能的變化．11.(2021年8省聯(lián)考·遼寧卷)某民航客機(jī)在一萬米左右高空飛行時，需利用空氣壓縮機(jī)來保持機(jī)艙內(nèi)外氣體壓強(qiáng)之比為4∶1。機(jī)艙內(nèi)有一導(dǎo)熱汽缸，活塞質(zhì)量m＝2kg、橫截面積S＝10cm2，活塞與汽缸壁之間密封良好且無摩擦?？蜋C(jī)在地面靜止時，汽缸如圖(a)所示豎直放置，平衡時活塞與缸底相距l(xiāng)1＝8cm；客機(jī)在高度h處勻速飛行時，汽缸如圖(b)所示水平放置，平衡時活塞與缸底相距l(xiāng)2＝10cm。汽缸內(nèi)氣體可視為理想氣體，機(jī)艙內(nèi)溫度可認(rèn)為不變。已知大氣壓強(qiáng)隨高度的變化規(guī)律如圖(c)所示，地面大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，地面重力加速度g＝10m/s2。(1)判斷汽缸內(nèi)氣體由圖(a)狀態(tài)到圖(b)狀態(tài)的過程是吸熱還是放熱，并說明原因；(2)求高度h處的大氣壓強(qiáng)，并根據(jù)圖(c)估測出此時客機(jī)的飛行高度。12.(2022·葫蘆島高考一模)如圖所示，兩端開口內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸豎直固定放置，質(zhì)量分別為m和2m的兩個活塞A、B由長度為2L的輕桿相連，兩活塞的橫截面積分別為S和2S，兩活塞間封閉有一定質(zhì)量的理想氣體。開始時，活塞B距離較細(xì)汽缸底端為L，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。此時大氣壓強(qiáng)p0＝eq\f(5mg,S)，汽缸周圍溫度為127℃，現(xiàn)在活塞A上部緩慢倒入細(xì)沙，直到活塞A恰好位于較細(xì)汽缸底部。重力加速度為g。(1)求加入細(xì)沙的質(zhì)量；(2)保持細(xì)沙質(zhì)量不變，再緩慢降低氣體溫度，使活塞回到原來位置，內(nèi)能減少了ΔU，求此時封閉氣體的溫度及此過程中氣體放出的熱量。13、(2022·廣西桂林十八中模擬)如圖5所示，一排球球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0，體積為V0，溫度為T0，用打氣筒對排球充入壓強(qiáng)為p0，溫度為T0的氣體，使球內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)?p0，同時溫度升至2T0，充氣過程中氣體向外放出Q的熱量，假設(shè)排球體積不變，氣體內(nèi)能U與溫度的關(guān)系為U＝kT(k為正常數(shù))，求：(1)打氣筒對排球充入壓強(qiáng)為p0，溫度為T0的氣體的體積；(2)打氣筒對排球充氣過程中打氣筒對氣體做的功。14．(2022·湖北省新高考聯(lián)考協(xié)作體高三上12月聯(lián)考)如圖所示，上端開口、高度為3L、橫截面積為S的絕熱圓柱形汽缸放置在水平地面上，汽缸右側(cè)有加熱裝置(體積不計)，一厚度不計的絕熱輕質(zhì)活塞封閉1mol的單分子理想氣體。開始時活塞距底部的距離為L，氣體的熱力學(xué)溫度為T1。已知外界大氣壓為p0且保持恒定，1mol的單分子理想氣體內(nèi)能公式為U＝eq\f(3,2)RT(R是普適氣體恒量、T為熱力學(xué)溫度)，忽略一切摩擦?，F(xiàn)對氣體緩慢加熱，求：(1)活塞恰好上升到汽缸頂部時氣體的溫度和氣體吸收的熱量；(2)當(dāng)加熱到熱力學(xué)溫度為6T1時氣體的壓強(qiáng)。15、(2022四川達(dá)州一模)在如圖7甲所示的密閉汽缸內(nèi)裝有一定質(zhì)量的理想氣體，圖乙是它從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的V－T圖象。已知圖線AB的反向延長線通過坐標(biāo)原點，氣體在A點的壓強(qiáng)為p＝1.0×105Pa，在從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體吸收的熱量Q＝6.0×102J，求：(1)氣體在狀態(tài)B的體積VB；(2)此過程中氣體內(nèi)能的增量ΔU。16、(2022·江蘇南通市5月第二次模擬)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B，再從狀態(tài)B到狀態(tài)C，最后從狀態(tài)C回到狀態(tài)A。已知氣體在狀態(tài)A的體積VA＝3.0×10－3m3，從B到C過程中氣體對外做功1000J。求：(1)氣體在狀態(tài)C時的體積；(2)氣體在A→B→C→A的整個過程中氣體吸收的熱量。17.(2022·山東濟(jì)南市5月高考模擬)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p－V圖像如圖所示。已知氣體在狀態(tài)a的壓強(qiáng)為p0、體積為V0、溫度為T0，氣體在狀態(tài)b的溫度Tb＝1.5T0，氣體在狀態(tài)c的溫度Tc＝T0，求(1)氣體在狀態(tài)b時的體積；(2)分析說明氣體由狀態(tài)c到狀態(tài)a是吸熱還是放熱，并求出吸收或放出的熱量。18、[2021·1月重慶市學(xué)業(yè)水平選擇性考試適應(yīng)性測試，15(2)]如圖8所示，密閉導(dǎo)熱容器A、B的體積均為V0，A、B浸在盛水容器中，達(dá)到熱平衡后，A中壓強(qiáng)為p0，溫度為T0，B內(nèi)為真空，將A中的氣體視為理想氣體。打開活栓C，A中部分氣體進(jìn)入B。①若再次達(dá)到平衡時，水溫未發(fā)生變化，求此時氣體的壓強(qiáng)；②若密閉氣體的內(nèi)能與溫度的關(guān)系為ΔU＝k(T2－T1)(k為大于0的已知常量，T1、T2分別為氣體始末狀態(tài)的溫度)，在①所述狀態(tài)的基礎(chǔ)上，將水溫升至1.2T0，重新達(dá)到平衡時，求氣體的壓強(qiáng)及所吸收的熱量。1.（2022年遼寧省普通高中學(xué)業(yè)水平等級性考試）6.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其體積V和熱力學(xué)溫度T變化圖像如圖所示，此過程中該系統(tǒng)（）

A.對外界做正功 B.壓強(qiáng)保持不變C.向外界放熱D.內(nèi)能減少2.（多選）（2022年全國高考甲卷物理試題13.）一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如圖上從a到b的線段所示。在此過程中（）A.氣體一直對外做功B.氣體的內(nèi)能一直增加C.氣體一直從外界吸熱D.氣體吸收的熱量等于其對外做的功E.氣體吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量3、（多選）（2021年湖南省普通高等學(xué)校招生適應(yīng)性考試）15.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a等壓膨脹到狀態(tài)b，再等容增壓到狀態(tài)c，然后等溫膨脹到狀態(tài)d，最后經(jīng)過一個復(fù)雜的過程回到狀態(tài)a，其壓強(qiáng)p與體積V的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是（）A.從a到b，每個氣體分子的動能都增大B.從b到c，氣體溫度升高C.從c到d，氣體內(nèi)能不變D.從d到a，氣體對外界做正功E.從a經(jīng)過b、c、d，再回到a的過程，外界向氣體傳遞的熱量與氣體對外界所做的功相等4、（2022年廣東省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試）15.利用空調(diào)將熱量從溫度較低的室內(nèi)傳遞到溫度較高的室外環(huán)境，這個過程__________（選填“是”或“不是”）自發(fā)過程。該過程空調(diào)消耗了電能，空調(diào)排放到室外環(huán)境的熱量__________（選填“大于”“等于”或“小于”）從室內(nèi)吸收的熱量。5、（2021年山東省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試）2．如圖所示，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（）A．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6、（2021年福建省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試）10.（4分）如圖，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，該過程氣體對外__________“做正功”或“做負(fù)功”或“不做功”），氣體的溫度__________（填“升高”“降低”“先升高后降低”或“始終不變”）.7、（多選）（2021年全國普通高等學(xué)校招生乙卷）33.[選修3-3]（15分）（1）（5分）如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a（、、）經(jīng)熱力學(xué)過程ab、bc、ca后又回到狀態(tài)a。對于ab、bc、ca三個過程，下列說法正確的是________（填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每錯選1個扣3分，最低得分為0分） A.ab過程中，氣體始終吸熱 B.ca過程中，氣體始終放熱 C.ca過程中，氣體對外界做功 D.bc過程中，氣體的溫度先降低后升高 E.bc過程中，氣體的溫度先升高后降低8、（多選）（2021年海南省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試）12．如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程到達(dá)狀態(tài)c，直線過原點．則氣體（）A．在狀態(tài)c的壓強(qiáng)等于在狀態(tài)a的壓強(qiáng)B．在狀態(tài)b的壓強(qiáng)小于在狀態(tài)c的壓強(qiáng)C．在的過程中內(nèi)能保持不變D．在的過程對外做功9、（2021年廣東省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試）15.在高空飛行的客機(jī)上某乘客喝完一瓶礦泉水后，把瓶蓋擰緊。下飛機(jī)后發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶變癟了，機(jī)場地面溫度與高空客艙內(nèi)溫度相同。由此可判斷，高空客艙內(nèi)的氣體壓強(qiáng)______（選填“大于”、“小于”或“等于”）機(jī)場地面大氣壓強(qiáng)：從高空客艙到機(jī)場地面，礦泉水瓶內(nèi)氣體的分子平均動能______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。10、（多選）（2020年全國普通高等學(xué)校招生考試新課標(biāo)Ⅲ）13.如圖，一開口向上的導(dǎo)熱氣缸內(nèi)。用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與氣缸壁間無摩擦?，F(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（）A.氣體體積逐漸減小，內(nèi)能增知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11、（2020年天津市普通高中學(xué)業(yè)水平等級性考試物理）5.水槍是孩子們喜愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲水罐示意如圖。從儲水罐充氣口充入氣體，達(dá)到一定壓強(qiáng)后，關(guān)閉充氣口。扣動扳機(jī)將閥門M打開，水即從槍口噴出。若在不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則氣體（）A.壓強(qiáng)變大 B.對外界做功C.對外界放熱 D.分子平均動能變大12、（2020年山東省普通高等學(xué)校招生考試）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三個過程后回到初始狀態(tài)a，其p-V圖像如圖所示。已知三個狀態(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（）A.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13、（2020年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平等級性考試物理）17.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，其圖象如圖所示，求該過程中氣體吸收的熱量Q。14、（多選）（2019年海南省高考試題）15.一定量的理想氣體從狀態(tài)M出發(fā)，經(jīng)狀態(tài)N、P、Q回到狀態(tài)M，完成一個循環(huán)。從M到N、從P到Q是等溫過程；從N到P、從Q到M是等容過程；其體積—溫度圖像（V—T圖）如圖所示，下列說法正確的是（）A.從M到N是吸熱過程B.從N到P是吸熱過程C.從P到Q氣體對外界做功D.從Q到M是氣體對外界做功E.從Q到M氣體的內(nèi)能減少15、（多選）（2018年全國高考卷Ⅰ試題）13.如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷過程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e，對此氣體，下列說法正確的是_____A．過程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小B．過程②中氣體對外界做正功C．過程④中氣體從外界吸收了熱量D．狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等E．狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小16、（多選）（2018年海南省高考卷試題）(1)(4分)如圖，一定量的理想氣體，由狀態(tài)a等壓變化到狀態(tài)b，再從b等容變化到狀態(tài)c。a、c兩狀態(tài)溫度相等。下列說法正確的是。(填入正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分；有選錯的得0分)A．從狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中氣體吸熱B．氣體在狀態(tài)a的內(nèi)能等于在狀態(tài)c的內(nèi)能C．氣體在狀態(tài)b的溫度小于在狀態(tài)a的溫度D．從狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中氣體對外做正功17、（多選）（2018年全國高考卷Ⅲ試題）13.如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p-V圖中從a到b的直線所示。在此過程中______。A．氣體溫度一直降低B．氣體內(nèi)能一直增加C．氣體一直對外做功D．氣體一直從外界吸熱E．氣體吸收的熱量一直全部用于對外做功18、（2019年江蘇省高考試題）17.如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷A→B的等壓過程，B→C的絕熱過程（氣體與外界無熱量交換），其中B→C過程中內(nèi)能減少900J．求A→B→C過程中氣體對外界做的總功．考點43熱力學(xué)定律與能量守恒定律新課程標(biāo)準(zhǔn)1．知道熱力學(xué)第一定律。通過有關(guān)史實，了解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程，體會科學(xué)探索中的挫折和失敗對科學(xué)發(fā)現(xiàn)的意義。2．理解能量守恒定律，能用能量守恒的觀點解釋自然現(xiàn)象。體會能量守恒定律是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一。3．通過自然界中宏觀過程的方向性，了解熱力學(xué)第二定律。命題趨勢考查的題目難度中等或中等偏下，考查的內(nèi)容主要體現(xiàn)對物理觀念的認(rèn)識、模型建構(gòu)等物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。選擇題多考查熱力學(xué)定律等，計算題多考查氣體實驗定律、理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用。試題情境生活實踐類霧霾天氣、高壓鍋、氣壓計、蛟龍?zhí)柹詈Ｌ綔y器、噴霧器、拔罐、保溫杯、輸液瓶、測溫電子天平等學(xué)習(xí)探究類氣體實驗定律、熱力學(xué)定律考向一熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用考向二熱力學(xué)第一定律與圖像的綜合應(yīng)用考向三熱力學(xué)第一定律與氣體實驗定律的綜合應(yīng)用考向四熱力學(xué)第二定律的理解及應(yīng)用考向一熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用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)表達(dá)式中的正、負(fù)號法則：物理量＋－W外界對物體做功物體對外界做功Q物體吸收熱量物體放出熱量ΔU內(nèi)能增加內(nèi)能減少3．能量守恒定律(1)內(nèi)容能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(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)第一類永動機(jī)是不可能制成的，它違背了能量守恒定律．4．熱力學(xué)第一定律的理解(1)內(nèi)能的變化都要用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行綜合分析．(2)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對氣體做功，W為正．(3)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時Q＝0.(4)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，體現(xiàn)在分子動能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化．5．三種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加；(2)若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加；(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，外界對物體做的功等于物體放出的熱量．【典例1】（2022年山東省普通高中學(xué)業(yè)水平等級性考試5）如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱氣缸內(nèi)用絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，初始時氣缸開口向上放置，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，將氣缸緩慢轉(zhuǎn)動過程中，缸內(nèi)氣體（）A.內(nèi)能增加，外界對氣體做正功B.內(nèi)能減小，所有分子熱運動速率都減小C.溫度降低，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例減少D.溫度升高，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例增加【答案】C【解析】初始時氣缸開口向上，活塞處于平衡狀態(tài)，氣缸內(nèi)外氣體對活塞的壓力差與活塞的重力平衡，則有氣缸在緩慢轉(zhuǎn)動的過程中，氣缸內(nèi)外氣體對活塞的壓力差大于重力沿氣缸壁的分力，故氣缸內(nèi)氣體緩慢的將活塞往外推，最后氣缸水平，缸內(nèi)氣壓等于大氣壓。AB．氣缸、活塞都是絕熱的，故缸內(nèi)氣體與外界沒有發(fā)生熱傳遞，氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)作用將活塞往外推，氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：氣體內(nèi)能減小，故缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運動的平均速率減小，并不是所有分子熱運動的速率都減小，AB錯誤；CD．氣體內(nèi)能減小，缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運動的平均速率減小，故速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例減小，C正確，D錯誤。故選C?！镜淅?】（2022年河北省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試）15.如圖，絕熱密閉容器中裝有一定質(zhì)量的某種理想氣體和一個充有同種氣體的氣球。容器內(nèi)溫度處處相同。氣球內(nèi)部壓強(qiáng)大于外部壓強(qiáng)。氣球慢慢漏氣后，容器中氣球外部氣體的壓強(qiáng)將______（填“增大”“減小”或“不變”）；溫度將______（填“升高”“降低”或“不變”）。

【答案】①.增大②.升高【解析】[1]氣體溫度升高，根據(jù)理想氣體實驗定律可知氣體壓強(qiáng)增大。[2]假設(shè)氣球內(nèi)部氣體和氣球外部氣體的溫度不變，當(dāng)氣球內(nèi)部的氣體緩慢釋放到氣球外部，氣球內(nèi)部氣體壓強(qiáng)大于外部氣體壓強(qiáng)，根據(jù)玻意爾定律可知氣球內(nèi)的氣體釋放到外部時體積增大，相當(dāng)于容器的體積增大；而容器的體積無法改變，所以將假設(shè)擴(kuò)大體積的容器絕熱壓縮到原來容器的體積即可，氣體絕熱壓縮，與外界無熱交換，即，外界對氣體做功，即，根據(jù)絕熱情況下的熱力學(xué)第一定律可知氣體內(nèi)能增加，溫度升高；練習(xí)1、（多選）（2021年湖南省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試）如圖，兩端開口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸，用兩個輕質(zhì)絕熱活塞（截面積分別為和）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，活塞從下降高度到位置時，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為。在此過程中，用外力作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變。整個過程環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為。下列說法正確的是__________。（填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）A.整個過程，外力做功大于0，小于B.整個過程，理想氣體的分子平均動能保持不變C.整個過程，理想氣體的內(nèi)能增大D.整個過程，理想氣體向外界釋放的熱量小于E.左端活塞到達(dá)位置時，外力等于【答案】BCE【解析】本題考查理想氣體、熱力學(xué)第一定律及其相關(guān)知識點，主要考查綜合分析能力.由于是在左側(cè)活塞上緩慢加細(xì)沙，右側(cè)活塞位置不變，所以整個過程中，外力對氣體做功等于0，選項A錯誤；由于氣缸導(dǎo)熱，氣體溫度不變，所以整個過程中理想氣體的分子平均動能保持不變，選項B正確；由于理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以理想氣體內(nèi)能增大，選項C正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，整個過程中。理想氣體向外界釋放的熱量等于外力做功，選項D錯誤；對左側(cè)活塞，由平衡條件，pS1=mg，對右側(cè)活塞，由平衡條件，pS2=F，聯(lián)立解得：F=mgS2/S1，選項E正確。練習(xí)2、（多選）（2021年天津市普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試6．）列車運行的平穩(wěn)性與車廂的振動密切相關(guān)，車廂底部安裝的空氣彈簧可以有效減振，空氣彈簧主要由活塞、氣缸及內(nèi)封的一定質(zhì)量的氣體構(gòu)成．上下乘客及劇烈顛簸均能引起車廂振動，上下乘客時氣缸內(nèi)氣體的體積變化緩慢，氣體與外界有充分的熱交換；劇烈顛簸時氣缸內(nèi)氣體的體積變化較快，氣體與外界來不及熱交換．若氣缸內(nèi)氣體視為理想氣體，在氣體壓縮的過程中（）A．上下乘客時，氣體的內(nèi)能不變B．上下乘客時，氣體從外界吸熱C．劇烈顛簸時，外界對氣體做功D．劇烈顛簸時，氣體的溫度不變【答案】AC【解析】上下乘客時，氣缸內(nèi)氣體的體積變化緩慢，氣體與外界有充分的熱交換，在氣體壓縮的過程中，外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能不變，向外界散熱，選項A正確B錯誤；劇烈顛簸時，在氣體壓縮的過程中，外界對氣體做功，氣體的溫度升高，選項C正確D錯誤。【巧學(xué)妙記】應(yīng)用熱力學(xué)第一定律的三點注意應(yīng)用熱力學(xué)第一定律的三點注意(1)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對外做功，W為負(fù)；體積減小，外界對氣體做功，W為正。(2)與外界絕熱，則不與外界發(fā)生熱傳遞，此時Q＝0。(3)如果研究對象是理想氣體，由于理想氣體沒有分子勢能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時，體現(xiàn)為分子平均動能的變化，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化?？枷蚨崃W(xué)第一定律與圖像的綜合應(yīng)用特點示例等溫過程p－VpV＝CT(其中C為恒量)，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠(yuǎn)p－eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高等容過程p－Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小等壓過程V－TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強(qiáng)越小二、對一定量理想氣體的內(nèi)能變化，吸熱還是放熱及外界對氣體如何做功等問題，可按下面方法判定：1.做功情況看體積體積V減小→外界對氣體做功→W>0；體積V增大→氣體對外界做功→W<0；無阻礙地自由膨脹→W＝0。2.內(nèi)能變化看溫度溫度T升高→內(nèi)能增加→ΔU>0；溫度T降低→內(nèi)能減少→ΔU<0。3.吸熱還是放熱，一般題目中會告知，或由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，知道W和ΔU后確定Q。三、思路1.氣體的狀態(tài)變化可由圖象直接判斷或結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C分析。2.氣體的做功情況、內(nèi)能變化及吸放熱關(guān)系可由熱力學(xué)第一定律分析。(1)由體積變化分析氣體做功的情況(2)由溫度變化判斷氣體內(nèi)能變化(3)由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W判斷氣體是吸熱還是放熱?！镜淅?】(多選)(2022·天津市部分區(qū)高三上期末)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p－T圖像如圖所示，其中對角線ac的延長線過原點O.下列判斷正確的是()A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B．氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能C．在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功D．在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做的功E．在過程bc中外界對氣體做的功等于在過程da中氣體對外界做的功【答案】ABE【解析】由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C得，p＝eq\f(C,V)T，由題圖可知，Va＝Vc，選項A正確；理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定，而Ta>Tc，故氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于在狀態(tài)c時的內(nèi)能，選項B正確；由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W知，cd過程溫度不變，內(nèi)能不變，則Q＝－W，選項C錯誤；da過程溫度升高，即內(nèi)能增大，則吸收的熱量大于對外界做的功，選項D錯誤；由理想氣體狀態(tài)方程知：eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)＝eq\f(pcVc,Tc)＝eq\f(pdVd,Td)＝C，即paVa＝CTa，pbVb＝CTb，pcVc＝CTc，pdVd＝CTd.設(shè)過程bc中壓強(qiáng)為p1＝pb＝pc，過程da中壓強(qiáng)為p2＝pd＝pa.由外界對氣體做功W＝p·ΔV知，過程bc中外界對氣體做的功Wbc＝p1(Vb－Vc)＝C(Tb－Tc)，過程da中氣體對外界做的功Wda＝p2(Va－Vd)＝C(Ta－Td)，Ta＝Tb，Tc＝Td，故Wbc＝Wda，選項E正確．【典例4】（湖北省2022年普通高中學(xué)業(yè)水平等級考試）3.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變?yōu)闋顟B(tài)c，其過程如p—V圖中a→c直線段所示，狀態(tài)b對應(yīng)該線段的中點。下列說法正確的是（）A.a→b是等溫過程B.a→b過程中氣體吸熱C.a→c過程中狀態(tài)b的溫度最低D.a→c過程中外界對氣體做正功【答案】B【解析】AB．根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可知a→b氣體溫度升高，內(nèi)能增加，且體積增大氣體對外界做功，則W<0，由熱力學(xué)第一定律U=W+Q可知a→b過程中氣體吸熱，A錯誤、B正確；C．根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可知，p—V圖像的坐標(biāo)值的乘積反映溫度，a狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標(biāo)值的乘積相等，而中間狀態(tài)的坐標(biāo)值乘積更大，a→c過程的溫度先升高后降低，且狀態(tài)b的溫度最高，C錯誤；D．a(chǎn)→c過程氣體體積增大，外界對氣體做負(fù)功，D錯誤。故選B。練習(xí)3、（多選）（2022年全國高考乙卷物理試題13）.一定量的理想氣體從狀態(tài)a經(jīng)狀態(tài)b變化到狀態(tài)c，其過程如圖上的兩條線段所示，則氣體在（）

A.狀態(tài)a處的壓強(qiáng)大于狀態(tài)c處的壓強(qiáng)B.由a變化到b的過程中，氣體對外做功C.由b變化到c的過程中，氣體的壓強(qiáng)不變D.由a變化到b的過程中，氣體從外界吸熱E.由a變化到b的過程中，從外界吸收的熱量等于其增加的內(nèi)能【答案】ABD【解析】AC．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知即圖像的斜率為，故有故A正確，C錯誤；B．理想氣體由a變化到b的過程中，因體積增大，則氣體對外做功，故B正確；DE．理想氣體由a變化到b的過程中，溫度升高，則內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律有而，，則有可得，即氣體從外界吸熱，且從外界吸收的熱量大于其增加的內(nèi)能，故D正確，E錯誤；故選ABD。練習(xí)4、（2021年江蘇省普通高等學(xué)校招生適應(yīng)性考試）9.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)由兩個絕熱過程和兩個等容過程組成。如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體所經(jīng)歷的奧托循環(huán)，則該氣體（）A.在狀態(tài)a和c時的內(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)能小于d→a過程中減少的內(nèi)能D.在一次循環(huán)過程中吸收的熱量小于放出的熱量【答案】B【解析】A．從c到d為絕熱膨脹，則Q=0，W<0，則內(nèi)能減小?U<0，溫度降低；從d到a，體積不變，壓強(qiáng)減小，則溫度降低，則狀態(tài)c的溫度高于a態(tài)溫度，選項A錯誤；B．在a→b過程中為絕熱壓縮，外界對氣體做功W>0，Q=0，則?U=W，即外界對其做的功全部用于增加內(nèi)能，選項B正確；CD．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圖象下面積即為氣體做功大小，可知c到d過程氣體做功：圖象中b→c→d→a圍成的圖形的面積為氣體對外做的功，整個過程氣體能內(nèi)能變?yōu)闉榱?，則即在一次循環(huán)過程中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，故CD錯誤。故選B?！厩蓪W(xué)妙記】處理熱力學(xué)第一定律與氣體圖像的綜合問題的思路處理熱力學(xué)第一定律與氣體圖像的綜合問題的思路(1)根據(jù)氣體圖像的特點判斷氣體的溫度、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?？枷蛉裏崃W(xué)第一定律與氣體實驗定律的綜合應(yīng)用氣體實驗定律與熱力學(xué)第一定律的結(jié)合量是氣體的體積和溫度，當(dāng)溫度變化時，氣體的內(nèi)能變化，當(dāng)體積變化時，氣體將伴隨著做功，解題時可按以下思路：【典例5】（2021年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試）13．（8分）如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體被活塞封閉在氣缸中，活塞的面積為S，與氣缸底部相距L，氣缸和活塞絕熱性能良好，氣體的壓強(qiáng)、溫度與外界大氣相同，分別為和．現(xiàn)接通電熱絲加熱氣體，一段時間后斷開，活塞緩慢向右移動距離L后停止，活塞與氣缸間的滑動摩擦為f，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，整個過程中氣體吸收的熱量為Q，求該過程中（1）內(nèi)能的增加量；（2）最終溫度T．【解析】（1）活塞移動時受力平衡氣體對外界做功根據(jù)熱力學(xué)第一定律解得（2）活塞發(fā)生移動前，等容過程活塞向右移動了L，等壓過程且解得評分建議：本題共8分，每問4分【典例6】(2022·東北三省四市教研聯(lián)合體4月模擬二)如圖所示，一根兩端開口、橫截面積為S＝2cm2足夠長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)．管中有一個質(zhì)量不計的光滑活塞，活塞下封閉著長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高的汞柱的壓強(qiáng))．g取10m/s2.(1)若在活塞上放一個質(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？(2)若保持砝碼的質(zhì)量不變，對氣體加熱，使其溫度升高到t2＝77℃，此時氣柱為多長？(3)若在(2)過程中，氣體吸收的熱量為10J，則氣體的內(nèi)能增加多少？【答案】(1)20cm(2)25cm(3)8.95J【解析】(1)被封閉氣體的初狀態(tài)：p1＝p0＝1.0×105Pa，V1＝LS＝42cm3，T1＝280K末狀態(tài)：p2＝p