第3講熱力學定律與能量守恒定律1．熱力學第一定律(1)改變物體內能的兩種方式①做功；②傳熱。(2)熱力學第一定律①內容：一個熱力學系統(tǒng)的內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表達式：ΔU＝Q＋W。③正、負號法則項目WQΔU＋外界對物體做功物體吸收熱量內能增加－物體對外界做功物體放出熱量內能減少2.能量守恒定律(1)內容：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者是從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，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)第一類永動機是不可能制成的，它違背了能量守恒定律。3．熱力學第二定律(1)熱力學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，而不產生其他影響。(2)能量耗散：分散在環(huán)境中的內能不管數(shù)量多么巨大，它只不過能使地球大氣稍稍變暖一點，卻再也不能自動聚集起來驅動機器做功了。1．絕熱過程中，外界壓縮氣體做功20J，氣體的內能一定減少20J。(×)2．物體吸收熱量，同時對外做功，內能可能不變。(√)3．可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功。(√)4．熱機中，燃氣的內能可以全部變?yōu)闄C械能而不引起其他變化。(×)5．自由擺動的秋千擺動幅度越來越小，能量正在消失。(×)6．利用河水的能量使船逆水航行的設想，符合能量守恒定律。(√)7．盡管技術不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機卻可以使溫度降到－283℃。(×)考點一熱力學第一定律的理解和應用1．對熱力學第一定律的理解(1)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對外做功，W為負；體積減小，外界對氣體做功，W為正。(2)與外界絕熱，則既不從外界吸熱，也不向外界放熱，此時Q＝0。(3)如果研究對象是理想氣體，因理想氣體忽略分子勢能，所以當它的內能變化時，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，即Q＝0，則W＝ΔU，外界對物體做的功等于物體內能的增加。(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能的增加。(3)若過程的初、末狀態(tài)物體的內能不變，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】(2024·重慶卷)某救生手環(huán)主要由高壓氣罐和氣囊組成，氣囊內氣體視為理想氣體。密閉氣囊與人一起上浮的過程中，若氣囊內氣體溫度不變，體積增大，則(D)A．外界對氣囊內氣體做正功B．氣囊內氣體壓強增大C．氣囊內氣體內能增大D．氣囊內氣體從外界吸熱【解析】氣囊上浮過程，密閉氣體溫度不變，由玻意耳定律pV＝C可知，體積變大，則壓強變小，氣體對外做功，故A、B錯誤；氣體溫度不變，內能不變，ΔU＝0，氣體對外做功，W<0，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，則Q>0，需要從外界吸熱，故C錯誤，D正確。1．某汽車后備箱內安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成，如圖所示。開箱時，密閉于汽缸內的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起。在此過程中，若缸內氣體與外界無熱交換，忽略氣體分子間的相互作用，則缸內氣體(A)A．對外做正功，分子的平均動能減小B．對外做正功，內能增大C．對外做負功，分子的平均動能增大D．對外做負功，內能減小解析：密閉于汽缸內的壓縮氣體膨脹對外做正功，即外界對氣體做負功，因而W<0，缸內氣體與外界無熱交換，說明Q＝0，忽略氣體分子間相互作用，說明內能是所有分子動能的總和，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，可知內能變化量ΔU<0，故內能減小，分子平均動能減小，故A正確。2．如圖所示是密閉的汽缸，外力推動活塞P壓縮理想氣體，對缸內氣體做功200J，同時氣體向外界放熱100J，缸內氣體的(A)A．溫度升高，內能增加100JB．溫度升高，內能減少200JC．溫度降低，內能增加100JD．溫度降低，內能減少200J解析：外界對氣體做功W＝200J，氣體向外界放熱，則Q＝－100J，根據(jù)熱力學第一定律知，氣體內能的變化量ΔU＝W＋Q＝200J－100J＝100J，即內能增加100J。對于一定質量的理想氣體，內能增加，溫度必然升高，故A正確?？键c二熱力學第二定律1．熱力學第二定律的含義(1)“自發(fā)地”指明了傳熱等熱力學宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助。(2)“不產生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學宏觀過程只在本系統(tǒng)內完成，對周圍環(huán)境不產生熱力學方面的影響，如吸熱、放熱、做功等。在產生其他影響的條件下內能可以全部轉化為機械能，如氣體的等溫膨脹過程。2．熱力學第二定律的實質熱力學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，進而使人們認識到自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。(1)高溫物體eq\o(?,\s\up12(熱量Q能自發(fā)傳給),\s\do12(熱量Q不能自發(fā)傳給))低溫物體。(2)功eq\o(?,\s\up12(能自發(fā)地完全轉化為),\s\do12(不能自發(fā)地轉化為))熱。(3)氣體體積V1eq\o(?,\s\up12(能自發(fā)膨脹到),\s\do12(不能自發(fā)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)混合成),\s\do12(不能自發(fā)分離成))混合氣體AB。3．兩類永動機的比較項目第一類永動機第二類永動機設計要求不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響的機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，違背熱力學第二定律【典例2】(多選)(2022·湖南卷節(jié)選)利用“渦流效應”可實現(xiàn)冷熱氣體的分離。如圖所示，一個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)形管中向右旋轉前進，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(AB)A．該裝置氣體進出的過程既滿足能量守恒定律，也滿足熱力學第二定律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端流出的氣體內能一定大于B端流出的氣體內能D．該裝置氣體進出的過程滿足能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律【解析】依題意可知，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，B正確；雖然從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，但內能的多少還與分子數(shù)有關，不能確定從A端流出的氣體內能是否大于從B端流出的氣體內能，C錯誤；該裝置將冷熱不均的氣體進行分離，噴嘴處有高壓，即分離氣體的過程是通過外界做功而實現(xiàn)的，并非是自發(fā)進行的，沒有違背熱力學第二定律，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，A正確，D錯誤。3．熱力學第二定律使人們認識了自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程，下列說法正確的是(D)A．只是部分宏觀過程具有方向性B．第二類永動機既違背能量守恒定律，又違背熱力學第二定律C．熱量只能從高溫物體傳到低溫物體，不能從低溫物體傳到高溫物體D．根據(jù)熱力學定律，熱機的效率不可能達到100%解析：熱力學第二定律使人們認識到自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，故A錯誤；第二類永動機違背熱力學第二定律，但不違背能量守恒定律，故B錯誤；根據(jù)熱力學第二定律，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但在外界干預下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，故C錯誤；根據(jù)熱力學定律，熱機的效率不可能達到100%，故D正確。4．電冰箱由壓縮機、冷凝器、毛細管、蒸發(fā)器四個部分組成一個密閉的連通系統(tǒng)，制冷劑在連通系統(tǒng)內循環(huán)流經這四個部分。各部分的溫度和壓強如圖所示，則下列說法正確的是(B)A．制冷劑在蒸發(fā)器中的狀態(tài)可以看成理想氣體B．該過程實現(xiàn)了熱量從低溫物體向高溫物體傳遞，符合熱力學第二定律C．冷凝器向環(huán)境散失的熱量可能小于蒸發(fā)器從冰箱內吸收的熱量D．制冷劑在通過冷凝器的過程中分子勢能和分子動能都增大解析：制冷劑在蒸發(fā)器中雖然是氣體狀態(tài)，但不滿足遠離液化的狀態(tài)，所以不能看成理想氣體，故A錯誤；該過程實現(xiàn)了熱量從低溫物體向高溫物體傳遞，因為消耗了能量，符合熱力學第二定律，故B正確；由于壓縮機要做功，所以冷凝器向環(huán)境散失的熱量大于蒸發(fā)器從冰箱內吸收的熱量，故C錯誤；溫度是分子平均動能的標志，在冷凝器中制冷劑溫度降低，分子平均動能減小，制冷劑從氣態(tài)過渡到液態(tài)，分子間距減小，分子勢能減小，故D錯誤。考點三熱力學定律與氣體實驗定律的綜合應用1．在某一過程中，氣體的p、V、T的變化可由圖像直接判斷或結合理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C分析。2．氣體的做功情況、內能變化及吸、放熱關系可由熱力學第一定律分析。(1)由體積變化分析氣體做功的情況：體積膨脹，氣體對外界做功；氣體被壓縮，外界對氣體做功。(2)由溫度變化判斷氣體內能變化：溫度升高，氣體內能增大；溫度降低，氣體內能減小。(3)由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q判斷氣體是吸熱還是放熱。(4)在p－V圖像中，圖像與橫軸所圍面積表示氣體對外界或外界對氣體整個過程中所做的功?！镜淅?】(2024·湖北卷)如圖所示，在豎直放置、開口向上的圓柱形容器內用質量為m的活塞密封一部分理想氣體，活塞橫截面積為S，能無摩擦地滑動。初始時容器內氣體的溫度為T0，氣柱的高度為h。當容器內氣體從外界吸收一定熱量后，活塞緩慢上升eq\f(1,5)h再次平衡。已知容器內氣體內能變化量ΔU與溫度變化量ΔT的關系式為ΔU＝CΔT，C為已知常數(shù)，大氣壓強恒為p0，重力加速度為g，所有溫度為熱力學溫度。求：(1)再次平衡時容器內氣體的溫度；(2)此過程中容器內氣體吸收的熱量?！窘馕觥?1)氣體進行等壓變化，則由蓋－呂薩克定律得eq\f(V0,T0)＝eq\f(V1,T1)，即eq\f(hS,T0)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(h＋\f(1,5)h))S,T1)，解得T1＝eq\f(6,5)T0。(2)此過程中氣體內能增加ΔU＝CΔT＝eq\f(1,5)CT0，氣體對外做功，W＝－pSΔh＝－eq\f(1,5)h(p0S＋mg)，根據(jù)熱力學第一定律可知此過程中容器內氣體吸收的熱量Q＝ΔU－W＝eq\f(1,5)CT0＋eq\f(1,5)h(p0S＋mg)?！敬鸢浮?1)eq\f(6,5)T0(2)eq\f(1,5)CT0＋eq\f(1,5)h(p0S＋mg)5．(多選)(2024·海南卷)一定質量的理想氣體從狀態(tài)a開始經ab、bc、ca三個過程回到原狀態(tài)，已知ab垂直于T軸，bc延長線過O點，下列說法正確的是(AC)A．bc過程外界對氣體做功B．ca過程氣體壓強不變C．ab過程氣體放出熱量D．ca過程氣體內能減小解析：由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，化簡可得V＝eq\f(C,p)·T，可知V－T圖像的斜率越大，壓強越小，故pa<pb＝pc，bc過程為等壓變化，體積減小，外界對氣體做功，故A正確；ca過程氣體壓強減小，故B錯誤；ab過程為等溫變化，內能不變，故ΔU＝0，根據(jù)玻意耳定律可知，氣體體積減小，壓強增大，外界對氣體做功，故W＞0，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，解得Q＜0，ab過程氣體放出熱量，故C正確；ca過程氣體溫度升高，內能增大，故D錯誤。6．(2024·浙江1月選考)如圖所示，一個固定在水平面上的絕熱容器被隔板A分成體積均為V1＝750cm3的左右兩部分。面積為S＝100cm2的絕熱活塞B被鎖定，隔板A的左側為真空，右側中一定質量的理想氣體處于溫度T1＝300K、壓強p1＝2.04×105Pa的狀態(tài)1。抽取隔板A，右側中的氣體就會擴散到左側中，最終達到狀態(tài)2。然后解鎖活塞B，同時施加水平恒力F，仍使其保持靜止，當電阻絲C加熱時，活塞B能緩慢滑動(無摩擦)，使氣體達到溫度T2＝350K的狀態(tài)3，氣體內能增加ΔU＝63.8J。已知大氣壓強p0＝1.01×105Pa，隔板厚度不計。(1)氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是不可逆(選填“可逆”或“不可逆”)過程，分子平均動能不變(選填“增大”“減小”或“不變”)。(2)求水平恒力F的大小。(3)求電阻絲C放出的熱量Q。解析：(1)根據(jù)熱力學第二定律可知，氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是不可逆過程，由于隔板A的左側為真空，可知氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2，氣體不做功，又沒有發(fā)生熱傳遞，所以氣體的內能不變，氣體的溫度不變，分子平均動能不變。(2)氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2發(fā)生等溫變化，則有p1V1＝p2·2V1，解得狀態(tài)2氣體的壓強為p2＝eq\f(p1,2)＝1.02×105Pa，解鎖活塞B，同時施加水平恒力F，仍使活塞保持靜止，以活塞B為研究對象，根據(jù)受力平衡可得p2S＝p0S＋F解得F＝(p2－p0)S＝(1.02×105－1.01×105)×100×10-4N＝10N。(3)當電阻絲C加熱時，活塞B能緩慢滑動(無摩擦)，使氣體達到溫度T2＝350K的狀態(tài)3，可知氣體做等壓變化，則有eq\f(2V1,T1)＝eq\f(V3,T2)，可得狀態(tài)3氣體的體積為V3＝eq\f(T2,T1)·2V1＝eq\f(350,300)×2×750cm3＝1750cm3，該過程氣體對外做功，W＝－p2ΔV＝－p2(V3－2V1)＝－1.02×105×(1750－2×750)×10-6J＝－25.5J，根據(jù)熱力學第一定律可得ΔU＝W＋Q′，解得氣體吸收的熱量為Q′＝ΔU－W＝63.8J＋25.5J＝89.3J，可知電阻絲C放出的熱量為Q＝Q′＝89.3J。答案：(2)10N(3)89.3J課時作業(yè)741．(5分)(多選)下列現(xiàn)象中能夠發(fā)生的是(CD)A．一杯熱茶在打開杯蓋后，茶會自動變得更熱B．蒸汽機把蒸汽的內能全部轉化成機械能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、水自動分離D．電冰箱通電后把箱內低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體解析：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；熱機的效率不可能達到100%，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、水自動分離是因為泥沙的密度大于水，故可以分離，C正確；電冰箱通電后由于壓縮機做功從而將箱內低溫物體的熱量傳到箱外的高溫物體，故D正確。2．(5分)關于兩類永動機和熱力學的兩個定律，下列說法正確的是(D)A．第二類永動機不可能制成是因為違反了熱力學第一定律B．第一類永動機不可能制成是因為違反了熱力學第二定律C．由熱力學第一定律可知做功不一定改變內能，熱傳遞也不一定改變內能，但同時做功和熱傳遞一定會改變內能D．由熱力學第二定律可知從單一熱庫吸收熱量，完全變成功是可能的解析：第一類永動機違反能量守恒定律，第二類永動機違反熱力學第二定律，故A、B錯誤；由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，可知做功不一定改變內能，熱傳遞也不一定改變內能，同時做功和熱傳遞也不一定會改變內能，故C錯誤；由熱力學第二定律可知從單一熱庫吸收熱量，完全變成功是可能的，但會引起其他變化，故D正確。3．(5分)(2024·北京卷)一個氣泡從恒溫水槽的底部緩慢上浮，將氣泡內的氣體視為理想氣體，且氣體分子個數(shù)不變，外界大氣壓不變。在上浮過程中氣泡內氣體(D)A．內能變大 B．壓強變大C．體積不變 D．從水中吸熱解析：上浮過程氣泡內氣體的溫度不變，內能不變，故A錯誤；氣泡內氣體壓強p＝p0＋ρ水gh，故上浮過程氣泡內氣體的壓強減小，故B錯誤；由玻意耳定律pV＝C知，氣體的體積變大，故C錯誤；上浮過程氣體體積變大，氣體對外做功，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W知，氣體從水中吸熱，故D正確。4．(5分)壓縮空氣儲能是一種利用壓縮空氣來儲存能量的新型儲能技術，絕熱壓縮空氣儲能方式是壓縮空氣并將產生的熱能儲存在各種介質當中，比如混凝土、石頭、礦洞礦石中等。需要發(fā)電的時候讓壓縮空氣推動發(fā)電機工作，這種方式能夠將壓縮空氣儲能的效率提升。對于上述過程的理解，下列說法正確的是(B)A．絕熱壓縮空氣，分子平均動能不變B．絕熱壓縮空氣，溫度升高，氣體內能一定增大C．該方式能夠將壓縮空氣儲能的效率提升到100%D．壓縮空氣推動發(fā)電機工作，是氣體對外做功，內能增大解析：絕熱壓縮空氣時，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學第一定律，內能增大，溫度升高，分子平均動能增大，A錯誤，B正確；壓縮空氣儲能的過程涉及熱運動的能量轉換過程，任何轉換過程效率都不可能達到100%，C錯誤；壓縮空氣膨脹推動發(fā)電機工作，氣體體積增大，對外做功，根據(jù)熱力學第一定律可知，內能減小，D錯誤。5．(5分)(多選)(2024·新課標卷)如圖所示，一定量理想氣體的循環(huán)由下面4個過程組成：1→2為絕熱過程(過程中氣體不與外界交換熱量)，2→3為等壓過程，3→4為絕熱過程，4→1為等容過程。上述四個過程是四沖程柴油機工作循環(huán)的主要過程。下列說法正確的是(AD)A．1→2過程中，氣體內能增大B．2→3過程中，氣體向外放熱C．3→4過程中，氣體內能不變D．4→1過程中，氣體向外放熱解析：1→2為絕熱過程，此時氣體體積減小，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知內能增大，故A正確；2→3為等壓過程，根據(jù)蓋－呂薩克定律可知氣體體積增大時溫度升高，內能增大，此時氣體體積增大，氣體對外界做功W<0，故氣體吸收熱量，故B錯誤；3→4為絕熱過程，此時氣體體積增大，氣體對外界做功W<0，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體內能減小，故C錯誤；4→1為等容過程，根據(jù)查理定律可知壓強減小時溫度降低，故內能減小，由于體積不變W＝0，故可知氣體向外放熱，故D正確。6．(5分)如圖所示，一定質量的理想氣體在狀態(tài)A時體積為1.0m3，經歷A→B→C的過程，則整個過程中氣體(B)A．放出熱量0.5×105JB．放出熱量1.0×105JC．吸收熱量0.5×105JD．吸收熱量1.0×105J解析：由題圖可知，狀態(tài)A與狀態(tài)C溫度相同，有pAVA＝pCVC，解得VC＝0.5m3，AB圖線是過原點的直線，所以從狀態(tài)A到狀態(tài)B是等容過程，有VB＝VA＝1.0m3，從狀態(tài)B到狀態(tài)C是等壓過程，外界對氣體做功為W＝pB(VB－VC)＝1.0×105J，整個過程氣體內能不變，由熱力學第一定律知W＋Q＝0，解得Q＝－1.0×105J，即氣體放出熱量1.0×105J，故選B。7．(12分)在駐波聲場作用下，水中小氣泡周圍液體的壓強會發(fā)生周期性變化，使小氣泡周期性膨脹和收縮，氣泡內氣體可視為質量不變的理想氣體，其膨脹和收縮過程可簡化為如圖所示的p－V圖像，氣泡內氣體先從壓強為p0、體積為V0、溫度為T0的狀態(tài)A等溫膨脹到體積為5V0、壓強為pB的狀態(tài)B，然后從狀態(tài)B絕熱收縮到體積為V0、壓強為1.9p0、溫度為TC的狀態(tài)C，B到C過程中外界對氣體做功為W。已知p0、V0、T0和W，求：(1)pB的表達式；(2)TC的表達式；(3)B到C過程，氣泡內氣體的內能變化了多少？解析：(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)B為等溫過程，根據(jù)玻意耳定律可得pAVA＝pBVB，解得pB＝eq\f(1,5)p0。(2)從狀態(tài)B到狀態(tài)C，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得eq\f(pBVB,TB)＝eq\f(pCVC,TC)，解得TC＝1.9T0。(3)根據(jù)熱力學第一定律可得ΔU＝W＋Q，因為B到C過程絕熱，故Q＝0，故氣體內能增加ΔU＝W。答案：(1)pB＝eq\f(1,5)p0(2)TC＝1.9T0(3)W8．(5分)(多選)(2023·山東卷)一定質量的理想氣體，初始溫度為300K，壓強為1×105Pa。經等容過程，該氣體吸收400J的熱量后溫度上升100K；若經等壓過程，需要吸收600J的熱量才能使氣體溫度上升100K。下列說法正確的是(AD)A．初始狀態(tài)下，氣體的體積為6LB．等壓過程中，氣體對外做功400JC．等壓過程中，氣體體積增加了原體積的eq\f(1,4)D．兩個過程中，氣體的內能增加量都為400J解析：設該理想氣體初始狀態(tài)的壓強、體積和溫度分別為p1＝p0＝1×105Pa，V1＝V0，T1＝300K，等容過程為狀態(tài)二，p2＝？，V2＝V1＝V0，T2＝400K，等壓過程為狀態(tài)三，p3＝p0，V3＝？，T3＝400K，由理想氣體狀態(tài)方程可得，eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)＝eq\f(p3V3,T3)，解得p2＝eq\f(4,3)p0，V3＝eq\f(4,3)V0，等壓過程中，氣體體積增加了原體積的eq\f(1,3)，C錯誤；等容過程中氣體做功為零，由熱力學第一定律可得ΔU＝W＋Q＝400J，兩個過程的初、末溫度相同，即內能變化相同，因此內能增加都為400J，D正確；等壓過程內能增加了400J，吸收熱量為600J，由熱力學第一定律可知氣體對外做功為200J，即W＝－p0eq\f(4,3)V0－V0＝－200J，解得V0＝6L，A正確，B錯誤。9．(5分)(2024·云南紅河州一模)小明同學突現(xiàn)奇思妙想，用一圓柱形導熱汽缸來測物體的質量。將汽缸開口向上豎直放置(如圖所示)，用質量m＝1kg、橫截面積S＝1×10-4m2的光滑活塞封閉一定質量的理想氣體，穩(wěn)定時測得氣柱高度h＝0.2m。然后將質量為M的待測物體輕放在活塞上，再次穩(wěn)定后氣柱高度變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)。對汽缸緩慢加熱，當氣體吸收10J熱量時，活塞恰好回到初次穩(wěn)定時的位置。大氣壓強p0＝1.0×105Pa，重力加速度大小g取10m/s2。下列說法正確的是(A)A．緩慢加熱過程中，氣體內能增加6JB．緩慢加熱過程中，氣體對外做功3JC．待測物體質量M＝1kgD．當放入活塞后，在活塞初次穩(wěn)定過程中理想氣體吸熱解析：放上物體前，對活塞受力分析，可得p1S＝p0S＋mg，解得p1＝p0＋eq\f(mg,S)＝2×105Pa，將質量為M的待測物體輕放在活塞上，氣體發(fā)生等溫變化，有p1V1＝p2V2，即p1·hS＝p2·eq\f(1,2)hS，解得p2＝2p1＝2×2×105Pa＝4×105Pa，對活塞受力分析，可得p2S＝p0S＋Mg＋mg，解得M＝eq\f(p2S－p0S,g)－m＝eq\f(3×105×1×10-4,10)kg－1kg＝2kg，故C錯誤；緩慢加熱過程中，氣體壓強p2不變，氣體對外做功W＝p2(V1－V2)＝4J，故B錯誤；緩慢加熱過程中，氣體內能增加ΔU＝Q＋W＝10J－4J＝6J，故A正確；當放入活塞后，在活塞初次穩(wěn)定過程中為等溫變化，ΔU＝0，W＞0，根據(jù)ΔU＝Q＋W可知Q＜0，即氣體放熱，故D錯誤。10．(12分)肺活量測量儀模型如圖所示，一導熱性能良好、內壁光滑的汽缸內有兩個輕活塞A、B，活塞B緊靠固定閥門K，活塞A、B間封閉有一定質量的理想氣體，氣體體積V1＝6.0×103mL，壓強為一個標準大氣壓p0，用力推活塞A使其緩慢向右移動，當閥門K與活塞B間的氣體體積V2＝3.5×103mL時，測得氣體的