高中物理高考一輪復(fù)習(xí)一輪復(fù)習(xí) 2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案熱力學(xué)定律與能量守恒

熱力學(xué)定律與能量守恒一、熱力學(xué)定律1.熱力學(xué)第零定律如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)也必然處于熱平衡狀態(tài)。2.改變物體內(nèi)能的兩種方式：(1)做功；(2)熱傳遞.3.熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做功的和.(2)表達(dá)式：ΔU＝Q＋W.(3)ΔU＝Q＋W中正、負(fù)號法則：物理量意義符號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4.熱力學(xué)第二定律（1）熱力學(xué)第二定律的兩種表述克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體.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）用熵的概念表示熱力學(xué)第二定律在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小.（3）熱力學(xué)第二定律的微觀意義一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行.（4）第二類永動機(jī)不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第二定律.二、能量守恒定律能量守恒定律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)化為另一種形式，或者是從一個物體轉(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.

知識拓展一：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，主要體現(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.2.三種特殊情況(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.例1、（多選）如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，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【答案】ABD【解析】因?yàn)槠?、活塞都是絕熱的，隔板右側(cè)是真空，所以理想氣體在自發(fā)擴(kuò)散的過程中，既不吸熱也不放熱，也不對外界做功.根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體自發(fā)擴(kuò)散前后，內(nèi)能不變，選項A正確，選項C錯誤；氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大，又因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以氣體溫度升高，分子平均動能增大，選項B、D正確例2、（多選）關(guān)于氣體的內(nèi)能，下列說法正確的是()A.質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同B.氣體溫度不變，整體運(yùn)動速度越大，其內(nèi)能越大C.氣體被壓縮時，內(nèi)能可能不變D.一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)E.一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加【答案】CDE【解析】質(zhì)量和溫度都相同的氣體，雖然分子平均動能相同，但是不同的氣體，其摩爾質(zhì)量不同，即分子個數(shù)不同，所以分子總動能不一定相同，A錯誤；宏觀運(yùn)動和微觀運(yùn)動沒有關(guān)系，所以宏觀運(yùn)動速度大，內(nèi)能不一定大，B錯誤；根據(jù)eq\f(pV,T)＝C可知，如果等溫壓縮，則內(nèi)能不變；等壓膨脹，溫度增大，內(nèi)能一定增大，C、E正確；理想氣體的分子勢能為零，所以一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與分子平均動能有關(guān)，而分子平均動能和溫度有關(guān)，D正確.

知識拓展二：熱力學(xué)第一定律與圖象的綜合應(yīng)用例1、（多選）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【答案】BDE【解析】過程①中，氣體由a到b，體積V不變、T升高，則壓強(qiáng)增大，A項錯誤；過程②中，氣體由b到c，體積V變大，對外界做正功，B項正確；過程④中，氣體由d到e，溫度T降低，內(nèi)能ΔU減小，體積V不變，氣體不做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得Q<0，即氣體放出熱量，C項錯誤；狀態(tài)c、d溫度相同，所以內(nèi)能相等，D項正確；由b到d的過程，作過狀態(tài)b、d的等壓線，分析可得pb>pd，E項正確.例2、（多選）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【答案】BCD【解析】A．由圖知?dú)怏w的pV一直增大，由，知?dú)怏w的溫度一直升高，故A錯誤；B．一定量的理想氣體內(nèi)能只跟溫度有關(guān)，溫度一直升高，氣體的內(nèi)能一直增加，故B正確；C．氣體的體積增大，則氣體一直對外做功，故C正確；D．氣體的內(nèi)能一直增加，并且氣體一直對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=W+Q可知?dú)怏w一直從外界吸熱，故D正確；E．氣體吸收的熱量用于對外做功和增加內(nèi)能，故E錯誤．例3、（多選）圖示描述了一定質(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(diǎn)，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E.氣體從狀態(tài)d到a的過程，氣體對外界做功【答案】ABD【解析】A.從狀態(tài)a到b，氣體發(fā)生的是等容變化，氣體的體積不變，故A正確；

B．從狀態(tài)b到c，溫度升高，氣壓不變，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，體積增加，體積增加說明對外做功，溫度升高說明內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學(xué)第一定律公式△U=W+Q，氣體吸收熱量，故B正確；

C．從狀態(tài)c到d，各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率變小，體積變大，體積變大說明氣體對外做功，故C錯誤；

DE．從狀態(tài)d到a，各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率變大，體積變小，外界對氣體做功，溫度降低，內(nèi)能減小，故D正確，E錯誤；

故選ABD。例4、（多選）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷的狀態(tài)變化為a→b→c→a，其中縱坐標(biāo)表示氣體壓強(qiáng)p、橫坐標(biāo)表示氣體體積V，a→b是以p軸和V軸為漸近線的雙曲線。則下列結(jié)論正確的是()A.狀態(tài)a→b，理想氣體的內(nèi)能減小B.狀態(tài)b→c，單位時間內(nèi)對單位面積器壁碰撞的分子數(shù)變少C.狀態(tài)b→c，外界對理想氣體做正功D.狀態(tài)c→a，理想氣體的密度不變E.狀態(tài)a→b，理想氣體從外界吸收熱量【答案】CDE【解析】AE．狀態(tài)a→b為等溫變化，所以理想氣體內(nèi)能不變，且體積增大，氣體對外界做功，由熱力學(xué)第一定律可知，理想氣體從外界吸收熱量，故A錯誤，E正確；BC．狀態(tài)b→c為等壓變化，且體積減小，外界對氣體做正功，單位面積上的分子數(shù)增大，故B錯誤，C正確；D．狀態(tài)c→a為等容變化，所以一定質(zhì)量的理想氣體的密度不變，故D正確。故選CDE。

知識拓展三：熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用基本思路例1、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=×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?！敬鸢浮?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4：1，因此艙外氣體壓強(qiáng)對應(yīng)表可知飛行高度為104m例2、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的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體.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.現(xiàn)對汽缸內(nèi)氣體緩慢加熱，使氣體體積由V1增大到V2，該過程中氣體吸收的熱量為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)停止加熱時缸內(nèi)氣體的溫度；(2)降溫過程中氣體放出的熱量.【答案】(1)eq\f(V2,V1)T1(2)Q1－(p0＋eq\f(mg,S))(V2－V1)【解析】(1)加熱過程中氣體等壓膨脹，由eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，得：T2＝eq\f(V2,V1)T1.(2)設(shè)加熱過程中，封閉氣體內(nèi)能增加ΔU，因氣體體積增大，故此過程中氣體對外做功，W<0.由熱力學(xué)第一定律知：ΔU＝Q1＋W其中W＝－pΔV＝－(p0＋eq\f(mg,S))(V2－V1)由于理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，故再次降到原溫度時氣體放出的熱量滿足Q2＝ΔU整理可得：Q2＝Q1－(p0＋eq\f(mg,S))(V2－V1).例3、如圖所示，一豎直放置、內(nèi)壁光滑的柱形絕熱氣缸內(nèi)置加熱絲，用質(zhì)量不計的絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，開始時氣體溫度為27℃，活塞距氣缸底部的高度為h1=，現(xiàn)給氣缸內(nèi)氣體緩慢加熱，當(dāng)氣缸內(nèi)氣體吸收了450J的熱量時溫度升高了。已知活塞的橫截面積為S=×10－3m2，外界大氣壓為p0=×105Pa，求：①溫度升高了時活塞距離氣缸底部的高度h2；②此加熱過程中氣缸內(nèi)氣體增加的內(nèi)能?！敬鸢浮竣?；②300J。【解析】①由題意可知?dú)怏w吸熱的過程是等壓過程，由蓋·呂薩克定律有而T1＝300K，T2＝(T1＋Δt)＝480K，代入數(shù)據(jù)得h2＝；②氣體克服外界大氣壓強(qiáng)做的功為W＝p0ΔV而ΔV＝(h2－h(huán)1)S＝×10－3m3，代入數(shù)據(jù)得：W＝150J由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝－W＋Q得：ΔU＝300J。

知識拓展四：熱力學(xué)第二定律1.熱力學(xué)第二定律的涵義(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)例熱量Q不能自發(fā)傳給熱量Q不能自發(fā)傳給能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為為能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為為不能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為為(2)功熱.不能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為為能自發(fā)膨脹到能自發(fā)膨脹到不能自發(fā)收縮到(3)氣體體積V1氣體體積V2(較大).不能自發(fā)收縮到能自發(fā)混合成能自發(fā)混合成不能自發(fā)分離成(4)不同氣體A和B混合氣體AB.不能自發(fā)分離成4.兩類永動機(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)第二定律例1、（多選）關(guān)于第二類永動機(jī)，下列說法中正確的是()A．沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類永動機(jī)B．第二類永動機(jī)違反了能量守恒定律，所以不可能制成C．第二類永動機(jī)不可能制成，說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．第二類永動機(jī)不可能制成，說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時不引起其他變化【答案】AD【解析】沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類永動機(jī)，A正確；第二類永動機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，所以不可能制成，B錯誤；第二類永動機(jī)不可能制成，說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時不引起其他變化，C錯誤，D正確。例2、如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖.壓縮機(jī)工作時，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)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外.(1)(多選)下列說法正確的是()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.電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律D.電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律(2)電冰箱的制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)吸收的熱量與釋放到外界的熱量相比，有怎樣的關(guān)系？【答案】(1)BC(2)見解析【解析】(1)熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能量守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學(xué)過程，故C項正確，D項錯誤；由熱力學(xué)第二定律可知，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，需要壓縮機(jī)的幫助并消耗電能，故B項正確，A項錯誤.(2)由熱力學(xué)第一定律可知，電冰箱制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)吸收了熱量，同時消耗了電能，釋放到外界的熱量比從冰箱內(nèi)吸收的熱量多.

課堂練習(xí)練習(xí)1、根據(jù)學(xué)過的熱學(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.凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，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C.盡管科技不斷進(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)可以制造出來【答案】A【解析】機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變化時也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，A正確；凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界的幫助，B錯誤；盡管科技不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)也不能使溫度降到－293℃，只能無限接近－℃，C錯誤；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，而是違背了熱力學(xué)第二定律，第二類永動機(jī)不可能制造出來，D錯誤.練習(xí)2、關(guān)于兩類永動機(jī)和熱力學(xué)的兩個定律，下列說法正確的是()A.第二類永動機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第一定律B.第一類永動機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第二定律C.由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，熱傳遞也不一定改變內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞一定會改變內(nèi)能D.由熱力學(xué)第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱源吸收熱量，完全變成功也是可能的【答案】D【解析】第一類永動機(jī)違反能量守恒定律，第二類永動機(jī)違反熱力學(xué)第二定律，A、B錯；由熱力學(xué)第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C錯；由熱力學(xué)第二定律可知D中現(xiàn)象是可能的，但會引起其他變化，D對.練習(xí)3、（多選）一定量的理想氣體的壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T的變化圖象如圖所示.下列說法正確的是()→B的過程中，氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增加→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的過程中，氣體體積增大，對外做功→C的過程中，氣體對外界放熱，內(nèi)能不變→C的過程中，氣體分子與容器壁每秒碰撞的次數(shù)增加【答案】BDE【解析】從A到B的過程，是等容升溫過程，氣體不對外做功，氣體從外界吸收熱量，使得氣體內(nèi)能增加，故A錯誤，B正確；從B到C的過程是等溫壓縮過程，壓強(qiáng)增大，體積減小，外界對氣體做功，氣體放出熱量，內(nèi)能不變，因體積減小，分子數(shù)密度增大，故氣體分子與容器壁每秒碰撞的次數(shù)增加，故C錯誤，D、E正確.練習(xí)4、（多選）如圖所示，固定在地面上的水平氣缸內(nèi)由活塞封閉著一定量的氣體，氣體分子之間的相互作用力可以忽略，假設(shè)氣缸壁的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境的溫度保持不變，若用外力F將活塞緩慢地水平向右拉動，則在拉動活塞的過程中，下列說法正確的是()A．氣體做等溫膨脹，氣體分子單位時間對氣缸壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少B．氣體做等溫膨脹，分子的平均動能不變，氣體的壓強(qiáng)不變C．氣體從外界吸收熱量，內(nèi)能不變D．氣體是從單一熱源吸收，全部用來對外做功，此過程違反熱力學(xué)第二定律【答案】AC【解析】因氣缸導(dǎo)熱，氣體的溫度不變，氣體體積變大，則壓強(qiáng)減小；氣體的體積增大，則單位體積內(nèi)的分子數(shù)減小，則氣體分子單位時間對氣缸壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少，選項A正確，B錯誤；由于氣體壓迫活塞，故氣體對外做功，則由熱力學(xué)第一定律可知，因溫度不變，內(nèi)能不變，則氣體應(yīng)吸熱，且吸收的熱量等于對外做功，選項C正確；氣體是從單一熱源吸收，全部用來對外做功，但要引起氣體的變化，此過程不違反熱力學(xué)第二定律，選項D錯誤。練習(xí)5、如圖所示，豎直放置的圓柱形絕熱氣缸內(nèi)封閉著1mol單原子分子理想氣體，氣體溫度為T0．活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，與氣缸底部相距h，現(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體，活塞上升了h，已知1mol單原子分子理想氣體內(nèi)能表達(dá)式為，大氣壓強(qiáng)為P0，重力加速度為g，不計活塞與氣缸的摩擦，求：（1）加熱過程中氣體吸收的熱量．（2）現(xiàn)停止對氣體加熱，同時在活塞上緩慢添加砂粒，當(dāng)添加砂粒的質(zhì)量為m1時，活塞恰好回到原來的位置，求此時氣體的溫度．【答案】（1）；（2）【解析】（1）活塞平衡氣體對外做功由理想氣體狀態(tài)方程解得由熱力學(xué)第一定律根據(jù)題干所給條件故（2）末態(tài)活塞平衡由理想氣體狀態(tài)方程解得練習(xí)6、如圖所示，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體，活塞通過滑輪和一重物連接并保持平衡，已知活塞距缸口，活塞面積，封閉氣體的體積為，溫度為，大氣壓強(qiáng)，物體重力，活塞重力及一切摩擦不計。緩慢升高環(huán)境溫度，封閉氣體吸收了的熱量，使活塞剛好升到缸口。求：(1)活塞剛好升到缸口時，氣體的溫度；(2)氣體內(nèi)能的變化量?！敬鸢浮?1)364K；(2)35J【解析】(1)封閉氣體初態(tài)，末態(tài)緩慢升高環(huán)境溫度，封閉氣體做等壓變化，則有解得(2)設(shè)封閉氣體做等壓變化的壓強(qiáng)為p，對活塞汽缸內(nèi)氣體對外界做功解得由熱力學(xué)第一定律得，汽缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量得故汽缸內(nèi)的氣體內(nèi)能增加了35J。

課后練習(xí)1.（多選）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．氣體一直從向外放熱【答案】BC【解析】A．由圖知?dú)怏w的pV一直增大，由知?dú)怏w的溫度一直升高，故A錯誤；

B．一定量的理想氣體內(nèi)能只跟溫度有關(guān)，溫度一直升高，氣體的內(nèi)能一直增加，故B正確；

C．氣體的體積增大，則氣體一直對外做功，故C正確；

D．氣體的內(nèi)能一直增加，并且氣體一直對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=W+Q可知?dú)怏w一直從外界吸熱，故D錯誤。

故選BC。2.如圖所示，在p—V圖象中，直線ab表示一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程（）A．氣體一直對外界做功 B．氣體的溫度先升高后降低C．氣體的內(nèi)能一直增加 D．氣體先向外界放出熱量，后從外界吸收熱量【答案】AC【解析】A．由于氣體體積膨脹，一定對外做功，A正確；BC．由圖象可知，p、V的表達(dá)式從a到b的過程中，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程（恒量）可得可知狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程，氣體的溫度一直升高，內(nèi)能一直增加，B錯誤，C正確；D．根據(jù)熱力學(xué)第一定律，整個過程中，一直對外做功，內(nèi)能一直增加，因此一直從外界吸熱，D錯誤。故選AC。3.（多選）關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是（）A．科技的進(jìn)步使得人類有可能生產(chǎn)出從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化的熱機(jī)B．物體對外做功，其內(nèi)能一定減少C．氣體向真空膨脹時雖然不對外做功，但系統(tǒng)的熵是增加的D．制冷設(shè)備實(shí)現(xiàn)從低溫?zé)嵩刺幬鼰?，并在高溫?zé)嵩刺幏艧幔瑳]有違反熱力學(xué)第二定律E.第一類永動機(jī)不可能制成，是因?yàn)樗`背了能量守恒定律【答案】CDE【解析】A．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，不可能從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化，故A錯誤；B．根據(jù)熱力學(xué)第一定律，物體對外做功，同時物體吸熱，則其內(nèi)能不一定改變，故B錯誤；C．熵是物體內(nèi)分子運(yùn)動無序程度的量度，氣體向真空膨脹時雖然不對外做功，但系統(tǒng)的熵是增加的，故C正確；D．制冷設(shè)備可實(shí)現(xiàn)從低溫?zé)嵩刺幬鼰?，并在高溫?zé)嵩刺幏艧?，故D正確；E．第一類永動機(jī)不可能制成，是因?yàn)樗`背了能量守恒定律，故E正確。故選CDE。4.如圖所示，水平放置的封閉絕熱氣缸，被一鎖定的絕熱活塞分為體積相等的、兩部分。已知部分氣體為1mol氧氣，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、，溫度分別為、。下列說法正確的是（）A．， B．，C．， D．，【答案】D【解析】、兩部分的體積相等，溫度相等，部分氣體為1mol氧氣，部分氣體為2mol氧氣，所以b部分氣體分子更加稠密，壓強(qiáng)更大。解除鎖定后，活塞向a方向移動，所以。根據(jù)熱力學(xué)第一定律：，由于活塞絕熱，Q=0，對于部分氣體，外界對其做功，內(nèi)能增加，溫度升高。對于b部分的氣體，對外做功，內(nèi)能減少，溫度降低。所以。故選項D正確，ABC項錯誤。5.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的A→B→C→D→A循環(huán)，該過程每個狀態(tài)視為平衡態(tài)，各狀態(tài)參數(shù)如圖所示.A狀態(tài)的壓強(qiáng)為1×105Pa，求：(1)B狀態(tài)的溫度；(2)完成一次循環(huán)，氣體與外界熱交換的熱量.【答案】(1)600K(2)放熱150J【解析】(1)理想氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，壓強(qiáng)保持不變，根據(jù)蓋—呂薩克定律有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)代入數(shù)據(jù)解得TB＝eq\f(VB,VA)TA＝600K(2)理想氣體從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，外界對氣體做功W1＝－pA(VB－VA)解得W1＝－100J氣體從B狀態(tài)到C狀態(tài)的過程中，體積保持不變，根據(jù)查理定律有eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)解得pC＝×105Pa從C狀態(tài)到D狀態(tài)的過程中，壓強(qiáng)保持不變，外界對氣體做功W2＝pC(VC－VD)＝pC(VB－VA)解得W2＝250J一次循環(huán)過程中外界對氣體所做的總功W＝W1＋W2＝150J理想氣體從A狀態(tài)完成一次循環(huán)，回到A狀態(tài)，始末溫度不變，所以內(nèi)能不變.根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q解得Q＝－150J故完成一次循環(huán)，氣體向外界放