專題05熱力學圖象模型（原卷版）

專題05熱力學圖象模型一．氣體的四類“等值變化”圖像的比較類別特點(其中C為常量)舉例等溫變化pV圖像pV＝CT，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠peq\f(1,V)圖像p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高等容變化：pT圖像p＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小等壓變化：VT圖像V＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強越小注意：各個常量“C”意義有所不同，可以根據(jù)pV＝nRT確定各個常量“C”的意義。二．熱力學第一定律與氣體圖像綜合問題的解題思路(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pV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)合熱力學第一定律判斷有關(guān)問題?！灸Ｐ脱菥?】（2024·江蘇揚州·模擬預(yù)測）如圖甲所示，氣缸內(nèi)用輕質(zhì)活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，氣體從狀態(tài)A經(jīng)等壓過程到狀態(tài)B，氣體體積隨溫度變化的圖像如圖乙所示，已知氣體內(nèi)能變化量為，外界大氣壓強為，不計活塞與氣缸間的摩擦。求：（1）氣體在狀態(tài)時的體積；（2）氣體從外界吸收的熱量?！灸Ｐ脱菥?】（2025·廣東·模擬預(yù)測）卡諾熱機是只有兩個熱源（一個高溫熱源和一個低溫熱源）的簡單熱機，其循環(huán)過程的圖像如圖所示，它由兩個等溫過程（a→b和c→d）和兩個絕熱過程（b→c和d→a）組成。若熱機的工作物質(zhì)為理想氣體，高溫熱源溫度為，低溫熱源溫度為圖像中a、b、c、d各狀態(tài)的參量如圖所示。求：(1)氣體處于狀態(tài)c的壓強；(2)氣體處于狀態(tài)a的體積；(3)若過程a→b熱機從高溫熱源吸熱，過程c→d熱機向低溫熱源放熱，求熱機完成一次循環(huán)對外做的功W?！灸Ｐ脱菥?】（2324高二下·湖南長沙·期末）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷過程1到達狀態(tài)b，經(jīng)歷過程2到達狀態(tài)c，經(jīng)歷過程3到達狀態(tài)d，經(jīng)歷過程4回到狀態(tài)a。其體積V與熱力學溫度T的關(guān)系圖像如圖所示，且cd與V軸平行，ab的延長線過原點，ad與T軸平行。關(guān)于這四個過程，下列說法正確的是（??）A．在過程1中，理想氣體的壓強不變B．在過程2中，理想氣體內(nèi)能不變C．在過程3中，氣體對外做功，氣體分子平均動能不變D．氣體在a、b、c、四個狀態(tài)時，在狀態(tài)d時的壓強最大一、單選題1．（2425高三上·云南昆明·期中）“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量。在“空氣充電寶”某個工作過程中，一定質(zhì)量理想氣體的pT圖像如圖所示。關(guān)于該過程下列說法正確的是（）A．a(chǎn)→b過程氣體體積減小B．a(chǎn)→b過程氣體從外界吸收熱量C．b→c過程氣體體積不變D．b→c過程氣體對外界做的功等于氣體從外界吸收的熱量2．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)經(jīng)過狀態(tài)、變化到狀態(tài)，其圖像如圖所示。下列說法不正確的是（??）A．的過程中，氣體對外界做功B．的過程中，外界對氣體做功C．的過程中，氣體先吸熱后放熱D．的過程中，氣體體積先增大后減小3．一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)變化如圖所示，為圓弧，為半徑相同的圓弧。氣體從狀態(tài)經(jīng)狀態(tài)、、最終回到狀態(tài)，則（??）A．從狀態(tài)到狀態(tài)是等溫膨脹過程B．從狀態(tài)到狀態(tài)，氣體放出熱量，內(nèi)能增大C．處于狀態(tài)時，氣體分子單位時間內(nèi)撞擊單位面積器壁的次數(shù)一定比處于狀態(tài)時少D．從狀態(tài)經(jīng)、、回到狀態(tài)，氣體吸收熱量4．（2425高三上·江蘇·階段練習）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)A時壓強為1.5×105Pa，經(jīng)歷A→B→C→A的過程，已知B→C過程中氣體做功絕對值是C→A過程中氣體做功絕對值的3倍，下列說法中正確的是（）A．C→A的過程中外界對氣體做功600JB．B→C的過程中氣體對外界做功600JC．整個過程中氣體從外界吸收600J的熱量D．整個過程中氣體從外界吸收450J的熱量5．一定質(zhì)量的理想氣體按的順序經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化，其圖像如圖所示。圖中線段與縱軸平行，線段與縱軸垂直。氣體在狀態(tài)變化過程中下列敘述正確的是（）A．過程氣體不放熱也不吸熱B．過程氣體分子在單位時間內(nèi)撞擊單位面積容器壁的次數(shù)增加C．過程氣體對外界做的功等于過程外界對氣體做的功D．過程氣體體積減小6．（2324高二下·寧夏石嘴山·期末）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)、、三個過程后回到初始狀態(tài)A，其圖像如圖所示，已知狀態(tài)A的氣體溫度為，下列說法正確的是（）A．狀態(tài)B的氣體溫度為800KB．在過程中，氣體對外做負功C．在過程中，氣體對外做功1200JD．在一個循環(huán)過程中，氣體從外界吸收熱量450J7．如圖甲，固定在水平地面上的氣缸內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，已知在環(huán)境溫度變化時大氣壓強不變?，F(xiàn)對活塞施加一作用力，使氣缸內(nèi)氣體分別經(jīng)歷圖乙所示的①②③三個過程，緩慢地從狀態(tài)A變化到狀態(tài)，狀態(tài)壓強相等，不計活塞與氣缸壁間的摩擦，則下列說法錯誤的是（）A．過程①一定對活塞做負功B．過程②為零C．過程③先對活塞做正功，后對活塞做負功D．過程①比過程②③缸內(nèi)氣體吸熱多8．（2324高二下·河北·期末）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)熱力學過程、B→C、后又回到狀態(tài)A。已知氣體在狀態(tài)A時的壓強為，對于、B→C、三個過程，下列說法正確的是（

）A．氣體在狀態(tài)B時的壓強B．過程中外界對氣體做的功C．B→C過程中氣體分子的平均動能減小D．整個過程中氣體從外界吸收熱量9．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后又回到狀態(tài)A。其中C→D→A為等溫過程，該循環(huán)過程如圖所示，下列說法正確的是（）A．A→B過程中，單位時間撞擊器壁單位面積的分子數(shù)變少B．B→C過程中，氣體從外界吸熱C．C→A過程中，氣體分子的內(nèi)能一直增大D．氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后又回到狀態(tài)A的整個過程中，氣體對外界做功之和為零10．用注射器將一段空氣（可視為理想氣體）封閉，操作注射器實現(xiàn)氣體按如圖的變化。下列說法正確的是（）A．，所有分子熱運動的動能都增大B．，氣體吸收的熱量大于氣體對外做的功C．，氣體的壓強先不變后減小D．單位時間內(nèi)與注射器單位面積碰撞的分子數(shù)狀態(tài)比狀態(tài)多11．一定質(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pV圖像如圖所示。下列說法正確的是（

）A．b→c過程，氣體對外放出熱量B．c→a過程內(nèi)能不變C．a(chǎn)、b狀態(tài)對應(yīng)的溫度之比為3：2D．a(chǎn)、b狀態(tài)對應(yīng)的溫度之比為2：3二、多選題12．（2324高二下·河北·期末）汽車的四沖程內(nèi)燃機利用奧托循環(huán)進行工作，一個循環(huán)過程氣體內(nèi)能變化量為0。該循環(huán)由兩個絕熱過程和兩個等容過程組成。圖為一定質(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時氣體分子的平均動能可能相等B．在a→b過程中增加的內(nèi)能在數(shù)值上等于adcb所圍的“面積”C．在一次循環(huán)過程中吸收的熱量大于放出的熱量D．在b→c過程中增加的內(nèi)能大于在d→a過程中減少的內(nèi)能13．如圖所示，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到達狀態(tài)d。對此氣體，下列說法正確的是（

）A．過程①中，氣體體積不斷增大B．過程②中，氣體從外界吸收熱量C．過程③中，氣體分子在單位時間內(nèi)撞擊容器壁上單位面積的平均次數(shù)增加D．氣體在狀態(tài)a的體積大于在狀態(tài)d的體積14．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2，圖中，，狀態(tài)1、2對應(yīng)的溫度分別為、，下列說法正確的是（）A．氣體吸熱，氣體分子的平均動能增大，B．器壁單位面積上在單位時間內(nèi)受分子撞擊的次數(shù)減少C．若氣體由狀態(tài)2再變化到狀態(tài)1時外界對氣體做的功與圖示變化過程氣體對外做的功相等，則氣體放出的熱量也一定與圖示變化過程吸收的熱量相等D．氣體從狀態(tài)2變化到狀態(tài)1的過程不可能有吸熱過程15．一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷ABCDA的循環(huán)，其圖像如圖所示，下列說法正確的是（

）A．狀態(tài)B時，氣體分子的平均動能比狀態(tài)A時氣體分子的平均動能大B．由B到C的過程中，氣體釋放熱量C．由C到D的過程中，氣體吸收熱量D．經(jīng)歷ABCDA一個循環(huán)，氣體吸收的總熱量大于釋放的總熱量16．如圖甲所示，一高度為H的汽缸直立在水平地面上，汽缸壁和活塞都是絕熱的，活塞橫截面積為S，在缸的正中間和缸口處有固定卡環(huán)，活塞可以在兩個卡環(huán)之間無摩擦運動?；钊路椒忾]有一定質(zhì)量的理想氣體，已知理想氣體的內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為，為正且為常量，重力加速度為g。開始時封閉氣體的溫度為，壓強等于外界大氣壓強?，F(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱，封閉氣體先后經(jīng)歷了如圖乙所示的三個狀態(tài)變化過程，則（）A．活塞質(zhì)量為B．從b→c過程，氣體對外做功C．從a→d全過程，氣體內(nèi)能增加D．從a→d全過程，氣體吸收的熱量小于其內(nèi)能的增量17．（2324高二下·四川自貢·階段練習）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pT圖像如圖所示，下列判斷正確的是（）A．過程ab中，氣體一定吸熱B．過程bc中，氣體既不吸熱也不放熱C．過程ca中，外界對氣體所做的功小于氣體所放的熱D．a(chǎn)、b和c三個狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動能最小18．（2324高二下·遼寧葫蘆島·期末）一定質(zhì)量的理想氣體壓強p與熱力學溫度T的變化如圖所示。下列說法正確的是（）A．A→B的過程中，氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增加B．A→B的過程中，氣體從外界吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量C．B→C的過程中，氣體體積減小，外界對氣體做功D．B→C的過程中，氣體對外界放熱，內(nèi)能減小三、解答題20．某小組設(shè)計了一個簡易深度計，如圖所示，其構(gòu)造為一導熱良好的剛性柱形容器，頂端有卡口，用質(zhì)量忽略不計的薄活塞，密封一部分理想氣體，活塞與容器壁間能無摩擦滑動，水對活塞產(chǎn)生擠壓使其向下移動，根據(jù)圖中向下移動的距離d可求得深度計所到達的深度，容器內(nèi)部底面積，內(nèi)部高度，忽略水的溫度隨深度的變化，深度計在水中與水達到熱平衡后，活塞位于頂端卡口處，此時封閉氣體壓強為，已知外界大氣壓強，且p0相當于10m高的水柱產(chǎn)生的壓強。(1)某次實驗中測得長度，求此時深度計所處的深度H；(2)若深度計由水深70m處緩慢下降至90m處的過程中，其氣體狀態(tài)變化過程對應(yīng)為等溫線上a點到b點的過程，如圖乙所示，ab段可近似看成一段傾斜直線，求在該過程中氣體向外界釋放的熱量Q。21．如圖甲所示，一圓柱形絕熱汽缸開口向上豎直放置，通過絕熱活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封在汽缸內(nèi)，活塞質(zhì)量、橫截面積，原來活塞處于A位置?，F(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體，直到活塞緩慢到達新的位置B，在此過程中，缸內(nèi)氣體的圖像如圖乙所示，已知大氣壓強，忽略活塞與汽缸壁之間的摩擦，重力加速度g取。（1）求缸內(nèi)氣體的壓強；（2）若缸內(nèi)氣體原來的內(nèi)能，且氣體內(nèi)能與熱力學溫度成正比，求缸內(nèi)氣體變化過程中從電熱絲吸收的總熱量。22．（2024·湖南·模擬預(yù)測）在熱力學中，“奧托循環(huán)”（Ottocycle）用于描述四沖程內(nèi)燃機在理想狀態(tài)下的工作過程，由兩個絕熱過程與兩個等容過程構(gòu)成。在一個封閉的氣缸內(nèi)，一定質(zhì)量的理想氣體作奧托循環(huán)的圖像如圖所示，為一個完整循環(huán)。在a、b點處，該理想氣體的體積分別為、。(1)若過程中理想氣體吸熱大小為，過程中理想氣體放熱大小為，求圖中陰影部分的面積，并簡述其物理含義。(2)通過查閱資料得知：對于一定質(zhì)量的理想氣體：①絕熱過程