2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第12章熱學(xué)第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律學(xué)案

PAGE16-第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律學(xué)問點熱力學(xué)第肯定律Ⅰ1．變更物體內(nèi)能的兩種方式(1)eq\x(\s\up1(01))做功；(2)熱傳遞。2．熱力學(xué)第肯定律(1)內(nèi)容一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的eq\x(\s\up1(02))熱量與外界對它所做的功的和。(2)表達(dá)式：ΔU＝eq\x(\s\up1(03))Q＋W。(3)ΔU＝Q＋W中正、負(fù)號法則(4)ΔU＝Q＋W的三種特別狀況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eq\x(\s\up1(08))內(nèi)能的增加。②若外界對系統(tǒng)做功為0，即W＝0，則Q＝ΔU，物體汲取的熱量等于物體eq\x(\s\up1(09))內(nèi)能的增加。此處的W包含機(jī)械功、電流功等一切功。對于不涉及其他力做功的氣體的等容過程，W＝0，Q＝ΔU。③對于志向氣體，若過程是等溫的，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，eq\x(\s\up1(10))外界對物體做的功等于物體放出的熱量。學(xué)問點熱力學(xué)其次定律Ⅰ1．熱力學(xué)其次定律的三種表述(1)克勞修斯表述熱量不能eq\x(\s\up1(01))自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。(2)開爾文表述不行能從單一熱庫汲取熱量，使之完全變勝利，而eq\x(\s\up1(02))不產(chǎn)生其他影響?；虮硎鰹椤癳q\x(\s\up1(03))其次類永動機(jī)是不行能制成的?！?3)用熵的概念表示熱力學(xué)其次定律在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會eq\x(\s\up1(04))減小。(熵增加原理)2．熱力學(xué)其次定律的微觀意義一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的eq\x(\s\up1(05))無序性增大的方向進(jìn)行。學(xué)問點能量守恒定律Ⅰ1．能量守恒定律的內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消逝，它只能從一種形式eq\x(\s\up1(01))轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體eq\x(\s\up1(02))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。例如，機(jī)械能守恒定律具有適用條件，而能量守恒定律是無條件的，是一切自然現(xiàn)象都遵守的基本規(guī)律。3．兩類永動機(jī)(1)第一類永動機(jī)：不須要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機(jī)器。違反eq\x(\s\up1(03))能量守恒定律，因此不行能實現(xiàn)。(2)其次類永動機(jī)：從單一熱庫汲取熱量并把它全部用來對外做功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器。違反eq\x(\s\up1(04))熱力學(xué)其次定律，不行能實現(xiàn)。4．能源的利用(1)存在能量耗散和eq\x(\s\up1(05))品質(zhì)降低。(2)重視利用能源時對eq\x(\s\up1(06))環(huán)境的影響。(3)要開發(fā)新能源(如eq\x(\s\up1(07))太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、水能等)。一堵點疏通1．做功和熱傳遞的實質(zhì)是相同的。()2．絕熱過程中，外界壓縮氣體做功20J，氣體的內(nèi)能肯定削減20J。()3．依據(jù)熱力學(xué)其次定律可知，凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，在熱傳導(dǎo)中熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體。()4．一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進(jìn)行。()5．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－283℃。()6．對能源的過度消耗將使自然界的能量不斷削減，形成能源危機(jī)。()7．在給自行車打氣時，會發(fā)覺打氣筒的溫度上升，這是因為外界對氣體做功。()8．自由搖擺的秋千搖擺幅度越來越小，能量正在消逝。()9．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。()10．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。()答案1.×2.×3.√4.√5.×6.×7.√8.×9.√10.×二對點激活1．(人教版選修3－3·P56·T1改編)用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做了900J的功，同時汽缸向外散熱210J，汽缸里空氣的內(nèi)能()A．增加了1100J B.削減了1100JC．增加了690J D.削減了690J答案C解析由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q，得ΔU＝900J－210J＝690J，內(nèi)能增加690J，C正確。2．(人教版選修3－3·P61·T2改編)(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，茶會自動變得更熱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間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動分別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答案CD解析熱量只會自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，而不會自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，故A錯誤；機(jī)械能可以完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能卻不能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B錯誤；桶中混濁的泥水在靜置一段時間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動分別是因為泥沙的密度大于水，故可以分別，C正確；電冰箱通電后由于壓縮機(jī)做功從而將低溫物體的熱量傳到箱外的高溫物體，故D正確。3.(多選)肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先，經(jīng)驗三個過程(a到b、b到c、c到a)回到原狀態(tài)，其V－T圖象如圖所示，pa、pb、pc分別表示狀態(tài)a、b、c時氣體的壓強(qiáng)，下列說法正確的是()A．由a到b的過程中，氣體肯定吸熱B．pc>pb＝paC．由b到c的過程中，氣體放出的熱量肯定大于外界對氣體做的功D．由c到a的過程中，氣體分子的平均動能不變答案ACD解析由a到b的過程中，氣體溫度上升，依據(jù)肯定量的志向氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)可知，氣體內(nèi)能增大，又因為氣體體積不變，外界對氣體不做功，由熱力學(xué)第肯定律可知，氣體肯定吸熱，A正確；依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程可知，pa<pc＝pb，B錯誤；由b到c的過程中，氣體做等壓變更，氣體的體積從3V0等壓壓縮到V0，外界對氣體做功，因溫度降低，氣體內(nèi)能減小，由熱力學(xué)第肯定律可知，氣體放出的熱量等于外界對氣體做的功和氣體內(nèi)能削減量之和，即氣體放出的熱量肯定大于外界對氣體做的功，C正確；由c到a的過程中，氣體溫度不變，氣體分子的平均動能不變，D正確。4．地球上有許多的海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018噸，假如這些海水的溫度降低0.1℃，將要放出5.8×1023焦耳的熱量，有人曾設(shè)想將海水放出的熱量完全變成機(jī)械能來解決能源危機(jī)，但這種機(jī)器是不能制成的，其緣由是()A．內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能不滿意熱力學(xué)第肯定律C．只從單一熱庫汲取熱量并完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器不滿意熱力學(xué)其次定律D．上述三種緣由都不正確答案C解析內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，如熱機(jī)，A錯誤；內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程滿意熱力學(xué)第肯定律，B錯誤；熱力學(xué)其次定律告知我們：不行能從單一熱庫汲取熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變更，C正確?？键c細(xì)研悟法培優(yōu)考點1熱力學(xué)第肯定律變更內(nèi)能的兩種方式的比較方式名稱比較項目做功熱傳遞區(qū)分內(nèi)能變更狀況外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對外界做功，物體的內(nèi)能削減物體汲取熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能削減從能量的角度看做功是其他形式的能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移能的性質(zhì)變更狀況能的性質(zhì)發(fā)生了變更能的性質(zhì)不變相互聯(lián)系做肯定量的功或傳遞肯定量的熱量在變更內(nèi)能的效果上是相同的例1如圖，肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)1等溫變更到狀態(tài)2，再從狀態(tài)2絕熱變更到狀態(tài)3，此后，從狀態(tài)3等溫變更到狀態(tài)4，最終從狀態(tài)4絕熱變更回到狀態(tài)1。這種循環(huán)稱為卡諾循環(huán)。下列說法正確的是()A．從1到2的過程中氣體向外界放出熱量B．從2到3的過程中氣體對外界做功C．從3到4的過程中氣體從外界汲取熱量D．一次卡諾循環(huán)中，氣體對外界做的總功大于氣體從外界汲取的總熱量(1)肯定質(zhì)量的志向氣體的內(nèi)能取決于________。提示：溫度(2)如何推斷氣體狀態(tài)變更過程是吸熱還是放熱？提示：依據(jù)體積變更推斷做功W的正負(fù)，依據(jù)溫度變更推斷ΔU內(nèi)能變更的正負(fù)，最終依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W來推斷是吸熱還是放熱。嘗試解答選B。從1到2的過程中氣體的溫度不變，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對外做功，由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q可知，氣體從外界汲取熱量，A錯誤；從2到3的過程中氣體體積增大，所以氣體對外界做功，B正確；從3到4的過程中氣體的溫度不變，內(nèi)能不變，體積減小，外界對氣體做功，由熱力學(xué)第肯定律可知氣體向外界放出熱量，C錯誤；由p－V圖象中圖線與橫軸圍成的面積等于該過程中氣體所做的功，可知一次卡諾循環(huán)氣體向外界做正功，由熱力學(xué)第肯定律可知，一次卡諾循環(huán)氣體對外界做的總功等于氣體從外界汲取的熱量，D錯誤。應(yīng)用熱力學(xué)第肯定律的三點留意(1)做功狀況看氣體的體積：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。在p-V圖象中，p－V圖線與V軸所圍面積表示氣體對外界或外界對氣體所做的功。(2)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時Q＝0。(3)假如探討對象是志向氣體，由于志向氣體沒有分子勢能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變更時，體現(xiàn)為分子動能的變更，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變更。[變式1－1](2024·全國卷Ⅰ節(jié)選)(多選)如圖，肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先，經(jīng)驗過程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)漸漸減小B．過程②中氣體對外界做正功C．過程④中氣體從外界汲取了熱量D．狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等答案BD解析由志向氣體狀態(tài)方程eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)可知，體積不變，溫度上升即Tb>Ta，則pb>pa，即過程①中氣體的壓強(qiáng)漸漸增大，A錯誤；由于過程②中氣體體積增大，所以過程②中氣體對外做功，B正確；過程④中氣體體積不變，對外做功為零，溫度降低，內(nèi)能減小，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，過程④中氣體放出熱量，C錯誤；由于狀態(tài)c、d的溫度相等，依據(jù)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，D正確。[變式1－2](2024·四川南充二診改編)(多選)如圖，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，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。下列說法正確的是()A．氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能削減B．氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C．氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做負(fù)功D．氣體在被壓縮過程中，氣體分子的平均動能變大答案BD解析氣體向真空自發(fā)擴(kuò)散，對外界不做功，且沒有熱傳遞，氣體的內(nèi)能不會變更，則A錯誤；氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做正功，因汽缸絕熱，故氣體內(nèi)能增大，故B正確，C錯誤；氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增加，而志向氣體無分子勢能，故氣體分子的平均動能增加，D正確。考點2熱力學(xué)其次定律1.熱力學(xué)第一、其次定律的比較定律名稱比較項目熱力學(xué)第肯定律熱力學(xué)其次定律定律揭示的問題它從能量守恒的角度揭示了功、熱量和內(nèi)能變更量三者的定量關(guān)系它指出涉及熱現(xiàn)象的過程是有方向性的機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化通過做功機(jī)械能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化內(nèi)能不行能在不引起其他變更的狀況下完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能熱量的傳遞內(nèi)能的變更等于外界做的功與汲取的熱量之和說明熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體表述形式只有一種表述形式有多種表述形式兩定律的關(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)學(xué)問的理論基礎(chǔ)2．兩類永動機(jī)的比較分類第一類永動機(jī)其次類永動機(jī)設(shè)計要求不須要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機(jī)器從單一熱庫汲取熱量，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)其次定律例2(2024·廣東汕頭二模改編)(多選)下列說法正確的是()A．肯定質(zhì)量的志向氣體等溫膨脹時，該志向氣體汲取的熱量全部用于對外做功B．利用新科技手段對內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行不斷的改進(jìn)，可以使內(nèi)燃機(jī)獲得的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變更C．夏天開空調(diào)可以使房間的溫度比室外低，說明熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體D．其次類永動機(jī)不行能制成是因為違反了熱力學(xué)其次定律(1)熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體嗎？提示：不能。(2)其次類永動機(jī)不行能制成是違反了能量守恒定律還是熱力學(xué)其次定律？提示：熱力學(xué)其次定律。嘗試解答選AD?？隙ㄙ|(zhì)量的志向氣體等溫膨脹時，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，溫度不變(ΔU＝0)，體積增大(W＜0)，氣體汲取熱量(Q＞0)，該志向氣體汲取的熱量全部用于對外做功，故A正確；依據(jù)熱力學(xué)其次定律，隨著科技的進(jìn)步，熱機(jī)的效率也不能達(dá)到100%，不能使內(nèi)燃機(jī)獲得的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變更，故B錯誤；夏天開空調(diào)可以使房間的溫度比室外低，說明熱量可以從低溫物體傳向高溫物體，但必需有電對其做功，而不是自發(fā)的過程，故C錯誤；其次類永動機(jī)不行能制成是因為違反了熱力學(xué)其次定律，故D正確。對熱力學(xué)其次定律的理解(1)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”的涵義：①“自發(fā)地”指不須要借助外界供應(yīng)能量的幫助，指明白熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性；②“不產(chǎn)生其他影響”的涵義是發(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)其次定律的實質(zhì)：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。如：①高溫物體eq\o(,\s\up15(熱量Q能自發(fā)地傳給),\s\do12(熱量Q不能自發(fā)地傳給))低溫物體。②功eq\o(,\s\up12(能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為),\s\do12(不能自發(fā)地且不能完全轉(zhuǎn)化為))熱。③氣體體積V1eq\o(,\s\up12(能自發(fā)地膨脹到),\s\do12(不能自發(fā)地收縮到))氣體體積V2(較大)。④不同氣體A和Beq\o(,\s\up12(能自發(fā)地混合成),\s\do12(不能自發(fā)地分別成))混合氣體AB。[變式2－1](2024·四川高三畢業(yè)班其次次診斷改編)下列敘述，正確的是()A．氣體吸熱后溫度肯定上升B．熱量不行能從低溫物體傳到高溫物體C．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D．物體從單一熱源汲取的熱量在不引起外界變更的狀況下可全部用于做功答案C解析依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W，氣體吸熱后假如對外做功，則溫度不肯定上升，A錯誤；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，但在引起外界變更的情形下，可以從低溫物體傳到高溫物體，B錯誤；能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀現(xiàn)象的發(fā)生具有方向性，C正確；物體從單一熱源汲取的熱量可以全部用于做功，但肯定會引起外界變更，D錯誤。[變式2－2](2024·河南名校第四次聯(lián)考改編)(多選)關(guān)于熱現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A．假如某個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間分子平均動能相同B．肯定量的某種志向氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能肯定增加C．氣體被壓縮時，內(nèi)能肯定增加D．自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進(jìn)行的答案ABD解析依據(jù)熱平衡定律可知，假如兩個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，則溫度相同，分子平均動能相同，A正確；依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程，肯定量的某種志向氣體在壓強(qiáng)不變的狀況下，體積變大，則溫度肯定上升，內(nèi)能肯定增加，B正確；氣體被壓縮時，外界對氣體做功(W＞0)，假如向外界放熱(Q＜0)，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q，內(nèi)能可能增大、不變或減小，C錯誤；依據(jù)熱力學(xué)其次定律可知，自然發(fā)生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，D正確?？键c3氣體試驗定律與熱力學(xué)第肯定律的綜合應(yīng)用例3(2024·廣西桂林十八中高三上月考)如圖所示，一足球球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0，體積為V0，溫度為T0，用打氣筒對足球充入壓強(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)足球體積不變，氣體內(nèi)能U與溫度的關(guān)系為U＝kT(k為正的常數(shù))，求：(1)打氣筒對足球充入壓強(qiáng)為p0、溫度為T0的氣體的體積；(2)打氣筒對足球充氣過程中對氣體做的功。(1)求解充入氣體的體積時，應(yīng)以什么為探討對象？提示：以足球內(nèi)氣體和充入的氣體整體為探討對象。(2)如何求解打氣筒對氣體做的功？提示：由熱力學(xué)第肯定律求解。嘗試解答(1)0.5V0__(2)Q＋kT0(1)設(shè)打氣筒對足球充入壓強(qiáng)為p0、溫度為T0的氣體的體積為V，以足球內(nèi)氣體與充入的氣體整體為探討對象，初狀態(tài)：p1＝p0，V1＝V0＋V，T1＝T0末狀態(tài)：p2＝3p0，V2＝V0，T2＝2T0依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程得：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)代入數(shù)據(jù)解得：V＝0.5V0。(2)因為氣體內(nèi)能U與溫度的關(guān)系為U＝kT所以打氣過程內(nèi)能變更：ΔU＝k(2T0－T0)＝kT0由熱力學(xué)第肯定律得：ΔU＝W＋(－Q)解得打氣筒對氣體做的功：W＝Q＋kT0。氣體試驗定律與熱力學(xué)第肯定律的綜合應(yīng)用問題的處理方法(1)氣體試驗定律的探討對象是肯定質(zhì)量的志向氣體。(2)解決詳細(xì)問題時，分清氣體的變更過程是求解問題的關(guān)鍵，依據(jù)不同的變更，找出相關(guān)的氣體狀態(tài)參量，利用相關(guān)規(guī)律解決。(3)對志向氣體，只要體積變更，外界對氣體(或氣體對外界)做功W＝pΔV；只要溫度發(fā)生變更，其內(nèi)能就發(fā)生變更。(4)結(jié)合熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q求解問題。[變式3－1]肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)A變更到狀態(tài)B再變更到狀態(tài)C，其狀態(tài)變更過程的p－V圖象如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)C時的溫度為300K。則：(1)該氣體在狀態(tài)A、B時的溫度分別為多少？(2)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B是吸熱還是放熱？請說明理由。答案(1)TA＝450K(或tA＝177℃)TB＝300K(或tB＝27℃)(2)放熱，理由見解析解析(1)B到C過程，由志向氣體狀態(tài)方程知eq\f(pBVB,TB)＝eq\f(pCVC,TC)解得TB＝TC＝300K(或tB＝27℃)。又A到B為等容過程，有eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)解得TA＝450K(或tA＝177℃)。(2)依據(jù)題圖可知，從A到B氣體體積不變，故外界對氣體做功W＝0由TA>TB可知，內(nèi)能變更ΔU<0依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q，得Q<0即該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B放熱。[變式3－2]絕熱的活塞與汽缸之間封閉肯定質(zhì)量的志向氣體，汽缸開口向上置于水平面上，活塞與汽缸壁之間無摩擦，缸內(nèi)氣體的內(nèi)能UP＝72J，如圖甲所示。已知活塞面積S＝5×10－4m2，其質(zhì)量為m＝1kg，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2。假如通過電熱絲給封閉氣體緩慢加熱，活塞由原來的P位置移動到Q位置，此過程封閉氣體的V－(1)封閉氣體最終的體積；(2)封閉氣體汲取的熱量。答案(1)6×10－4m3(2)60J解析(1)以氣體為探討對象，依據(jù)蓋—呂薩克定律，有：eq\f(VP,TP)＝eq\f(VQ,TQ)解得：VQ＝6×10－4m3。(2)由氣體的內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比：eq\f(UP,UQ)＝eq\f(TP,TQ)，解得：UQ＝108J活塞從P位置緩慢移到Q位置，活塞受力平衡，氣體為等壓變更，以活塞為探討對象：pS＝p0S＋mg解得：p＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.2×105Pa外界對氣體做功：W＝－p(VQ－VP)＝－24J由熱力學(xué)第肯定律：UQ－UP＝Q＋W得氣體變更過程汲取的總熱量為Q＝60J。高考模擬隨堂集訓(xùn)1．(2024·海南高考)(多選)如圖，肯定量的志向氣體，由狀態(tài)a等壓變更到狀態(tài)b，再從b等容變更到狀態(tài)c。a、c兩狀態(tài)溫度相等。下列說法正確的是()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答案BD解析從狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中，氣體的體積不變，壓強(qiáng)減小，不對外做功，由志向氣體狀態(tài)方程eq\f(PU,T)＝C知氣體溫度降低，內(nèi)能削減，由熱力學(xué)第肯定律知氣體對外放熱，A錯誤；志向氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，a、c兩狀態(tài)溫度相等，所以內(nèi)能相等，B正確；從狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，氣體的壓強(qiáng)不變，體積增大，由志向氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，氣體的溫度上升，C錯誤；從狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中，體積增大，氣體對外做正功，D正確。2．(2024·全國卷Ⅲ節(jié)選)(多選)如圖，肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a變更到狀態(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．氣體內(nèi)能始終增加B．氣體始終對外做功C．氣體始終從外界吸熱D．氣體汲取的熱量始終全部用于對外做功答案ABC解析肯定質(zhì)量的志向氣體從a到b的過程，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，依據(jù)志向氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知氣體的內(nèi)能始終增加，A正確；由于從a到b的過程中氣體的體積增大，所以氣體始終對外做功，B正確；依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，從a到b的過程中，氣體始終從外界吸熱，C正確；氣體汲取的熱量一部分增加內(nèi)能，一部分對外做功，D錯誤。3．(2024·全國卷Ⅲ節(jié)選)(多選)如圖，肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a動身，經(jīng)過等容過程ab到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程bc到達(dá)狀態(tài)c，最終經(jīng)等壓過程ca回到狀態(tài)a。下列說法正確的是()A．在過程ab中氣體的內(nèi)能增加B．在過程ab中氣體對外界做功C．在過程bc中氣體從外界汲取熱量D．在過程ca中氣體從外界汲取熱量答案AC解析ab過程是等容變更，ab過程壓強(qiáng)增大，溫度上升，氣體內(nèi)能增大，A正確。而由于體積不變，氣體對外界不做功，B錯誤。ca過程是等壓變更，體積減小，外界對氣體做功。體積減小過程中，溫度降低，內(nèi)能減小，氣體要放出熱量，D錯誤。bc過程是等溫變更，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對外界做功，則須要汲取熱量，C正確。4．(2024·江蘇高考)(多選)肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變更到狀態(tài)C，其V－T圖象如圖所示。下列說法正確的是()A．A→B的過程中，氣體對外界做功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)不變D．A→B→C的過程中，氣體內(nèi)能增加答案BC解析A→B過程是等溫變更，氣體內(nèi)能不變，體積減小，外界對氣體做功，由熱力學(xué)第肯定律知，氣體要放出熱量，A錯誤，B正確。B→C過程中，eq\f(V,T)是一個常數(shù)，為等壓變更，C正確。A→B→C整個過程，溫度降低，氣體內(nèi)能削減，D錯誤。5．(2024·江蘇高考)如圖所示，肯定質(zhì)量志向氣體經(jīng)驗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)能削減900J。求A→B→C過程中氣體對外界做的總功。答案1500J解析A→B過程，外界對氣體做的功W1＝－p(VB－VA)B→C過程，依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，外界對氣體做的功W2＝ΔU則A→B→C過程中氣體對外界做的總功W＝－(W1＋W2)代入數(shù)據(jù)得W＝1500J。6．(2024·江蘇高考)如圖所示，肯定質(zhì)量的志向氣體在狀態(tài)A時壓強(qiáng)為2.0×105Pa，經(jīng)驗A→B→C→A的過程，整個過程中對外界放出61.4J熱量。求該氣體在A→B過程中對外界所做的功。答案138.6J解析整個過程中，外界對氣體做功W＝WAB＋WCA，且WCA＝pA(VC－VA)，由熱力學(xué)第肯定律ΔU＝Q＋W，以及ΔU＝0，得WAB＝－(Q＋WCA)，代入數(shù)據(jù)得WAB＝－138.6J，即氣體對外界做的功為138.6J。7．(2024·全國卷Ⅱ)如圖，一豎直放置的汽缸上端開口，汽缸壁內(nèi)有卡口a和b，a、b間距為h，a距缸底的高度為H；活塞只能在a、b間移動，其下方密封有肯定質(zhì)量的志