第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解熱力學(xué)第一定律，會(huì)用熱力學(xué)第一定律分析有關(guān)問題。2.理解

熱力學(xué)第二定律，知道熱現(xiàn)象的方向性。3.會(huì)分析熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定

律的綜合問題。

■夯實(shí)必備知識(shí)

H改變內(nèi)能的兩種方式卜做功、熱傳遞

熱

力

一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向

學(xué)H內(nèi)容卜

第它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和

熱力

T表達(dá)式卜AU=Q+W

定學(xué)第

律一定

J—W>0,外界對(duì)物體做功

律

AU=物體對(duì)外界做功

Q+W

I—Q>（）,物體吸收熱量

中正、一"LQ<0,物體放出熱量

負(fù)號(hào)

法則AU>（）,內(nèi)能增加

1.AJ7<0,內(nèi)能減小

能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只

能從一種形式她為另一種形式，或者是從一個(gè)

能［內(nèi)容尸物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中,

【止能量的總量保持不變

守

」冬件件「能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，某一種形式

恒工汆什任廠的能是否守恒是有條件的

定

律第二壬一是不可能制成的，它違背了能量守恒定律

2.水動(dòng)機(jī)

_（1）克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到

」兩種LP高溫物體

熱「表述［（2）開爾文表述:不可能從單一熱庫吸收熱量，使之

Jj一完全變成些，而不產(chǎn)生其他影響

學(xué)

第但尸分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大，它只不過能

-一使地球大氣稍稍變暖一點(diǎn)，卻再也不能自動(dòng)聚集起來

也0驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功了

定

律

M第言二類不一不可能制成，它違背了熱力學(xué)第二定律

3.

1.思考判斷

（1）為了增加物體的內(nèi)能，必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量，做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)

是相同的。（X）

(2)絕熱過程中，外界壓縮氣體做功20J,氣體的內(nèi)能可能不變。(X)

⑶在給自行車打氣時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)打氣筒的溫度升高，這是因?yàn)榇驓馔矎耐饨缥鼰帷?/p>

(X)

(4)可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功。(J)

2.一定質(zhì)量的理想氣體在某一過程中，外界對(duì)氣體做功7.0X104J,氣體內(nèi)能減少

1.3X105J,則此過程()

A.氣體從外界吸收熱量2.0X105J

B.氣體向外界放出熱量2.0X105J

C.氣體從外界吸收熱量6.0X104J

D.氣體向外界放出熱量6.0X104J

答案B

3.(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(huì)自動(dòng)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(shí)間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動(dòng)分

離

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

■研透核心考點(diǎn)

考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律

1.熱力學(xué)第一定律的理解

(1)內(nèi)能的變化常用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行分析。

(2)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界

對(duì)氣體做功，W為正。

(3)與外界絕熱，則不發(fā)生傳熱，此時(shí)Q=0。

(4)如果研究對(duì)象是理想氣體，因理想氣體忽略分子勢(shì)能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí),

體現(xiàn)在分子動(dòng)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

⑴若過程是絕熱的，則Q=0,W=AU,外界（物體）對(duì)物體（外界）做的功等于物體

內(nèi)能的增加（減少）。

（2）若過程中不做功，即W=0,則Q=AU,物體吸收（放出）的熱量等于物體內(nèi)能

的增加（減少）。

（3）若在過程的初、末狀態(tài)，物體的內(nèi)能不變，即AU=O,則W+Q=O或W=—

Q,外界（物體）對(duì)物體（外界）做的功等于物體放出（吸收）的熱量。

例1（2022.山東卷，5）如圖1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(shí)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(dòng)

90。過程中，缸內(nèi)氣體（）

圖1

A.內(nèi)能增加，外界對(duì)氣體做正功

B.內(nèi)能減小，所有分子熱運(yùn)動(dòng)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(shí)氣缸開口向上，活塞處于平衡狀態(tài)，氣缸內(nèi)外氣體對(duì)活塞的壓力差

與活塞的重力平衡，則有Q?i-po）S=/ng,氣缸在緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，氣缸內(nèi)外氣

體對(duì)活塞的壓力差大于重力沿氣缸壁的分力，故氣缸內(nèi)氣體緩慢地將活塞往外推,

最后氣缸水平，缸內(nèi)氣壓等于大氣壓。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)氣體通過壓強(qiáng)作用將活塞往外推，氣體對(duì)外做功，根

據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=Q+W可知，氣體內(nèi)能減小，故缸內(nèi)理想氣體的溫度降低,

分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率減小，并不是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的速率都減小，A、B錯(cuò)誤；

氣體內(nèi)能減小，缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例減

小，C正確，D錯(cuò)誤。

跟蹤訓(xùn)練

1.（2023?天津卷，2）如圖2是爬山所帶的氧氣瓶，爬高過程中，氧氣瓶里的氣體體

積和質(zhì)量均不變，溫度降低，則氣體（）

圖2

A.對(duì)外做功B.內(nèi)能減少

C.吸收熱量D.壓強(qiáng)不變

答案B

解析爬高過程中，氣體的體積保持不變，則氣體對(duì)外不做功，A錯(cuò)誤；爬高過

程中，氣體溫度降低，則氣體的內(nèi)能減少，B正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知AU

=W+Q,又W=0,AU<0,則Q<0,即氣體放出熱量，C錯(cuò)誤；爬高過程中，

氣體的體積不變，溫度降低，根據(jù)查理定律“=。7可知?dú)怏w的壓強(qiáng)減小，D錯(cuò)誤。

考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律

1.熱力學(xué)第二定律的理解

(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(duì)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。

(3)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(shí)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。

2.熱力學(xué)過程的方向性分析

熱量。能自發(fā)傳給

⑴高溫物體低溫物體。

熱量Q不能自發(fā)傳給

能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為

(2)功熱

不能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為“'

能自發(fā)膨脹到

⑶氣體體積0,(較小))氣體體積丫2,(較大))

不能自發(fā)收縮到

能自發(fā)混合成

（4）不同氣體A和3混合氣體AB

不能自發(fā)分離成

L跟蹤訓(xùn)練

2.根據(jù)熱力學(xué)定律，判斷下列說法正確的是（）

A.冰箱能使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，因此不遵循熱力學(xué)第二定律

B.自發(fā)的熱傳導(dǎo)是可逆的

C.可以通過給物體加熱而使它運(yùn)動(dòng)起來，但不產(chǎn)生其他影響

D.氣體向真空膨脹具有方向性

答案D

解析有外界的幫助和影響，熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，仍遵循熱力

學(xué)第二定律，A錯(cuò)誤；據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，自發(fā)的熱傳導(dǎo)是不可逆的，B錯(cuò)

誤；不可能通過給物體加熱而使它運(yùn)動(dòng)起來但不產(chǎn)生其他影響，這違背了熱力學(xué)

第二定律，C錯(cuò)誤；氣體可自發(fā)地向真空容器膨脹，具有方向性，D正確。

3.關(guān)于兩類永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)的兩個(gè)定律，下列說法正確的是（）

A.第二類永動(dòng)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(dòng)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(shí)做功和熱傳遞一定會(huì)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(dòng)機(jī)違反能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)違反熱力學(xué)第二定律，A、

B錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第一定律可知WWO,QWO,但AU=W+Q可以等于0,C錯(cuò)

誤；由熱力學(xué)第二定律可知D中現(xiàn)象是可能的，但會(huì)引起其他變化，D正確。

規(guī)律總結(jié)兩類永動(dòng)機(jī)的比較

第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)

從單一熱源吸收熱量，使之完全

設(shè)計(jì)不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能

變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)

要求不斷地對(duì)外做功的機(jī)器

器

不可能

不違背能量守恒定律，違背熱力

制成的違背能量守恒定律

學(xué)第二定律

原因

考點(diǎn)三熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合

例2（多選）（2023?山東卷，9）一定質(zhì)量的理想氣體，初始溫度為300K,壓強(qiáng)為

1X105Pa,經(jīng)等容過程，該氣體吸收400J的熱量后溫度上升100K；若經(jīng)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（）

A.初始狀態(tài)下，氣體的體積為6L

B.等壓過程中，氣體對(duì)外做功400J

C.等壓過程中，氣體體積增加了原體積的1

D.兩個(gè)過程中，氣體的內(nèi)能增加量都為400J

答案AD

解析設(shè)理想氣體的初始狀態(tài)的壓強(qiáng)、體積和溫度分別為pi=p。,Vi=Vo,Ti=

300K,經(jīng)等容過程有V2=Vi=Vo,T2=400K,若經(jīng)過等壓過程有23=po,T3=

400K,由理想氣體狀態(tài)方程可得*=陪=噌，解得p2=%o,V3=^Vo,即

體積增加了原來的aC錯(cuò)誤；等容過程中氣體做功為零，由熱力學(xué)第一定律AU

=W+Q=400J,等容或等壓過程的初末溫度相同，即內(nèi)能變化相同，因此內(nèi)能

增加量都為400J,D正確；等壓過程內(nèi)能增加了400J,吸收熱量為600J,由熱

力學(xué)第一定律AU=W+Q可知W=—200J,即氣體對(duì)外做功為200J,B錯(cuò)誤；

由W=pAV得氣體做功的大小為W=/?o|jVo-Vo^=2OOJ,解得Vo=6L,A正確。

方法總結(jié)'

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：體積膨脹，氣體對(duì)外做功；氣體被壓縮，外

界對(duì)氣體做功。

⑵由溫度變化判斷氣體內(nèi)能變化：溫度升高，氣體內(nèi)能增大；溫度降低，氣體內(nèi)

能減小。

（3）由熱力學(xué)第一定律AU=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對(duì)外或外界對(duì)氣體整個(gè)過程中所做

的功。

例3(2023?6月浙江選考，17)如圖3所示，導(dǎo)熱良好的固定直立圓筒內(nèi)用面積S

=100cn?、質(zhì)量m=1kg的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動(dòng)。

圓筒與溫度300K的熱源接觸,平衡時(shí)圓筒內(nèi)氣體處于狀態(tài)A,其體積以=600cm5。

緩慢推動(dòng)活塞使氣體達(dá)到狀態(tài)3,此時(shí)體積V8=500cm3。固定活塞，升高熱源溫

度，氣體達(dá)到狀態(tài)C,此時(shí)壓強(qiáng)pc=1.4X105Pa。已知從狀態(tài)A到狀態(tài)C,氣體

從外界吸收熱量Q=14J；從狀態(tài)3到狀態(tài)C,氣體內(nèi)能增加AU=25J,大氣壓

/70=1.01X105Pa-

熱源

圖3

(1)氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)3,其分子平均動(dòng)能(選填“增大”“減小”或

“不變”)，圓筒內(nèi)壁單位面積受到的壓力(選填“增大”“減小”或

“不變”)；

(2)求氣體在狀態(tài)C的溫度Tc;

(3)求氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B過程中外界對(duì)系統(tǒng)做的功Wo

答案⑴不變?cè)龃?2)350K⑶UJ

解析(1)氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)3發(fā)生等溫壓縮變化，內(nèi)能不變，分子平均動(dòng)能不

變；體積減小，壓強(qiáng)增大，圓筒內(nèi)壁單位面積受到的壓力增大。

(2)氣體處于狀態(tài)A時(shí)，對(duì)活塞受力分析，有

pAS-\-mg=poS

解得PA=1X1()5Pa

氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)5,由玻意耳定律有

PAVA=PBVB

解得PB=1.2PA=1.2X105Pa

氣體從狀態(tài)3到狀態(tài)C,發(fā)生等容變化，由查理定律有竿=半

IB1C

解得Tc=350Ko

⑶氣體從狀態(tài)3到狀態(tài)C,外界對(duì)氣體不做功，所以W等于氣體從狀態(tài)A到狀

態(tài)C外界對(duì)氣體做的功。由⑴問分析可知，從狀態(tài)A到狀態(tài)C內(nèi)能的變化量等

于從狀態(tài)3到狀態(tài)C內(nèi)能的變化量，從狀態(tài)A到狀態(tài)C,由熱力學(xué)第一定律有

AU=W+Q

解得W=llJo

方法總結(jié)解答該類問題的思維流程

L跟蹤訓(xùn)練

4.（多選）（2024.海南瓊海市嘉積中學(xué)一模）一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能與熱力學(xué)溫

度成正比。該理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)一系列變化，最終又回到狀態(tài)A,其變化過程

的V—T圖像如圖4所示，其中癡的延長(zhǎng)線經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)，3c與橫軸平行，氣

體在狀態(tài)A時(shí)的內(nèi)能為U。則下列說法中正確的是（）

1.2

0.8

77K

rA300400

圖4

A.氣體由狀態(tài)A至狀態(tài)3的過程中，外界對(duì)氣體做負(fù)功

B.氣體由狀態(tài)3至狀態(tài)C的過程中，氣體對(duì)外界做正功

C.氣體由狀態(tài)A至狀態(tài)3的過程中，氣體吸收的熱量大于冷

D.氣體由狀態(tài)C至狀態(tài)A的過程中，氣體釋放的熱量等于U

答案AC

解析氣體由狀態(tài)A至狀態(tài)3為等壓變化，體積增大，外界對(duì)氣體做負(fù)功，A正

確；氣體由狀態(tài)3至狀態(tài)C為等容變化，氣體對(duì)外界不做功，B錯(cuò)誤；由狀態(tài)A

至狀態(tài)3,由孕=黑解得TA=20QK,由題意可知,=要=票，解得UB=1.5U,

==

Uc2U,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，UB~UA0.5U=WAB-\~QAB9又WAB<0,則

氣體吸收的熱量大于號(hào)C正確；由狀態(tài)C至狀態(tài)A,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，

UA-UC=-U=WCA+QCA,又WCA>0,則氣體釋放的熱量大于U,D錯(cuò)誤。

■提升素養(yǎng)能力（限時(shí)：40分鐘）

A級(jí)基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練

對(duì)點(diǎn)練1熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律

1.如圖1是密閉的汽缸，外力推動(dòng)活塞尸壓縮理想氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功200J,

同時(shí)氣體向外界放熱100J,缸內(nèi)氣體的（）

圖1

A.溫度升高,內(nèi)能增加100J

B.溫度升高，內(nèi)能減少200J

C.溫度降低，內(nèi)能增加100J

D.溫度降低，內(nèi)能減少200J

答案A

解析外界對(duì)氣體做功W=200J,氣體向外界放熱，則Q=-100J,根據(jù)熱力學(xué)

第一定律知，氣體內(nèi)能的增量AU=W+Q=200J—100J=100J,即內(nèi)能增加100

Jo對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能增加，溫度必然升高，故A正確。

2.（2024.山東荷澤模擬）一個(gè)充氣氣球用繩子拴著一塊石頭正在湖水中緩慢下沉，

越往下水溫越低，氣球?qū)崃己茫瑒t氣球內(nèi)氣體（）

A.內(nèi)能增加

B.對(duì)外界做正功

C.減少的內(nèi)能小于放出的熱量

D.減少的內(nèi)能大于放出的熱量

答案C

解析充氣氣球用繩子拴著一塊石頭在湖水中緩慢下沉，越往下水溫越低，則內(nèi)

能減少，A錯(cuò)誤；根據(jù)氣球內(nèi)氣體壓強(qiáng)等于湖水中的壓強(qiáng)，可知壓強(qiáng)逐漸增大，

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程華=C知，氣球體積減小，對(duì)外界做負(fù)功，B錯(cuò)誤；氣球

下降時(shí)，氣球內(nèi)氣體內(nèi)能減小，外界對(duì)氣球做正功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=Q

+W,可知減少的內(nèi)能小于放出的熱量，C正確，D錯(cuò)誤。

3.水槍是孩子們喜愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲(chǔ)水罐示意圖如圖2。從儲(chǔ)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(dòng)扳機(jī)將閥門M打開，水即從

槍口噴出。若在水不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則氣體（）

圖2

A.壓強(qiáng)變大B.對(duì)外界做功

C.對(duì)外界放熱D.分子平均動(dòng)能變化

答案B

解析打開閥門，水不斷噴出，封閉氣體的體積增大，氣體對(duì)外界做功，B正確;

由于罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，由玻意耳定律知，氣體的壓強(qiáng)減小，A錯(cuò)誤；

溫度不變，氣體分子的平均動(dòng)能不變，內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律AU=W+Q

知?dú)怏w吸熱，C、D錯(cuò)誤。

對(duì)點(diǎn)練2熱力學(xué)第二定律

4.（多選）下面說法中正確的是（）

A.不可能從單一熱源吸熱，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響

B.熱量只能由高溫物體傳遞給低溫物體

C.第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第一定律

D.利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)

化為機(jī)械能是可能的

答案AD

解析根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，不可能從單一熱源吸熱，使之完全變成功，而

不產(chǎn)生其他影響，故A正確；在外界干預(yù)下，熱量可以由低溫物體傳遞給高溫物

體，故B錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律,

故C錯(cuò)誤；利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的一部

分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是可能的，故D正確。

5.（多選）地球上有很多的海水，它的總質(zhì)量約為1.4X10181,如果這些海水的溫度

降低01℃,將要放出5.8X1023J的熱量。有人曾設(shè)想利用海水放出的熱量，使

它完全變成機(jī)械能來解決能源危機(jī)，但這種機(jī)器是不能制成的，關(guān)于其原因，下

列說法正確的是（）

A.內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能

B.內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能不滿足熱力學(xué)第一定律

C.只從單一熱源吸收熱量并完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)械不滿足熱力學(xué)第二定律

D.機(jī)械能可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變

化

答案CD

解析內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，如熱機(jī)，故A錯(cuò)誤；內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程滿

足熱力學(xué)第一定律，也可以說符合能量守恒定律，故B錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定

律可知，不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化，

故C、D正確。

對(duì)點(diǎn)練3熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合

6.（2024?廣東梅州高三期末）如圖3所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由A狀態(tài)經(jīng)歷兩

個(gè)不同的變化過程到C狀態(tài)（A-C,A-B-C）且A、C處于同一條等溫線上，以

下說法正確的是（）

A.A-C過程氣體吸收的熱量大于對(duì)外做的功

B.A-C的過程中，氣體分子的平均動(dòng)能一直減小

C.氣體在A狀態(tài)的內(nèi)能等于在C狀態(tài)的內(nèi)能

D.A-C過程氣體吸收的熱量等于過程氣體吸收的熱量

答案C

解析A-C的過程中，由熱力學(xué)第一定律有AUAC=QAC+亞4C,由于A、C處于

同一條等溫線上，所以A=Tc,氣體在A狀態(tài)的內(nèi)能等于在C狀態(tài)的內(nèi)能，即AUAC

=0,由氣體體積增大知WAC<0,因此可得24c>0,QAC=\WAC\,此過程中氣體吸

收的熱量等于對(duì)外做的功，故A錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)A-C的過程中等溫線的變

化可知，氣體溫度先升高后降低，則氣體分子的平均動(dòng)能先增大后減小，故B錯(cuò)

誤；A-3->。過程，有A〃BC=QABC+W4BC,AUABC=。,QABC=\WABC\,由p—V

圖像與橫軸所圍的面積表示氣體對(duì)外做的功可知|WABC|>|亞4c|，得到QABC>QAC,

故D錯(cuò)誤。

7.（2024.重慶市巴蜀中學(xué)月考）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。后再回到狀態(tài)A,V-T圖像如圖4所示。下列說法正確的是（）

A.氣體A狀態(tài)的壓強(qiáng)大于C狀態(tài)的壓強(qiáng)

B.狀態(tài)5到狀態(tài)C過程中，氣體從外界吸熱

C.狀態(tài)C到狀態(tài)。過程中，氣體內(nèi)能增大，其中分子動(dòng)能減小，分子勢(shì)能增大

D.從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和。后再回到狀態(tài)A過程中氣體從外界吸熱

答案D

解析根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程華=C,可知V—T圖像斜率越大，壓強(qiáng)p越小，由

圖像可知，等壓線斜率大于OC等壓線斜率，所以A狀態(tài)的壓強(qiáng)小于C狀態(tài)

的壓強(qiáng)，故A錯(cuò)誤；狀態(tài)3到狀態(tài)C過程中，溫度不變，理想氣體內(nèi)能不變，體

積減小，外界對(duì)氣體做正功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體向外界放熱，故B

錯(cuò)誤；理想氣體不計(jì)分子勢(shì)能，狀態(tài)C到狀態(tài)。過程中，溫度升高，氣體內(nèi)能增

大，分子動(dòng)能增大，故C錯(cuò)誤；將v—T圖像轉(zhuǎn)化為P—V圖像，如圖所示。通過

p—V圖像可知整個(gè)循環(huán)過程氣體對(duì)外做功大于外界對(duì)氣體做功，初末狀態(tài)溫度相

同，內(nèi)能相同，所以該過程中氣體從外界吸熱，故D正確。

8.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)。開始，經(jīng)歷ab、be、ca三個(gè)過程回到原狀態(tài)，其

P-T圖像如圖5所示，氣體在三個(gè)狀態(tài)的體積分別為%、為、上,壓強(qiáng)分別為

Pa、pb、Pc。已知/%=20,必=400,則下列說法正確的是（

圖5

A.pa=3/70

B.Vb=3Vc

C.從狀態(tài)。到狀態(tài)6,氣體對(duì)外做功

D.從狀態(tài)c到狀態(tài)a,氣體從外界吸熱

答案D

解析從狀態(tài)。到狀態(tài)。，氣體體積不變，由查理定律可得華=華，久pb=p。,得

1a1b

pa=2po,A錯(cuò)誤；從狀態(tài)Z?到狀態(tài)c,氣體溫度不變，由玻意耳定律可得/%%=

PeVc,解得％=4%,B錯(cuò)誤；從狀態(tài)a到狀態(tài)6,氣體體積不變，氣體對(duì)外界不

做功，C錯(cuò)誤；從狀態(tài)c到狀態(tài)a,溫度升高，內(nèi)能增大，體積增大，對(duì)外做功，

所以吸收熱量，D正確。

9.（多選）如圖6所示，一定質(zhì)量的理想氣體被質(zhì)量為m的絕熱活塞封閉在豎直放

置的絕熱汽缸中，活塞的面積為S,與汽缸底部相距3溫度為7b?，F(xiàn)接通電熱

絲給氣體緩慢加熱，活塞緩慢向上移動(dòng)距離L后停止加熱，整個(gè)過程中，氣體吸

收的熱量為Q,大氣壓強(qiáng)為次，重力加速度為g。則（）

A.初始時(shí)，氣體壓強(qiáng)2i=po

B.停止加熱時(shí)，氣體的溫度T=2T0

C.該過程中，氣體內(nèi)能增加量AU=Q-mgL-p0SL

D.該過程中，氣體內(nèi)能增加量AU=Q-poSL

答案BC

解析對(duì)處于平衡狀態(tài)的活塞進(jìn)行受力分析，受到大氣壓力、重力和氣體向上壓

力，則有mg+poS—piS=O,解得尸1=管+”0,故A錯(cuò)誤；活塞緩慢上升過程中

TV77V

氣體壓強(qiáng)不變，根據(jù)蓋一呂薩克定律有胃="孔解得T=2To,故B正確；氣體

對(duì)外做功W=~piSL=—mgL—poSL,根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=Q—mgL—poSL,

故C正確，D錯(cuò)誤。

B級(jí)綜合提升練

10.（2023?廣東卷，13）在駐波聲場(chǎng)作用下，水中小氣泡周圍液體的壓強(qiáng)會(huì)發(fā)生周期

性變化，使小氣泡周期性膨脹和收縮，氣泡內(nèi)氣體可視為質(zhì)量不變的理想氣體，

其膨脹和收縮過程可簡(jiǎn)化為如圖7所示的p—V圖像，氣泡內(nèi)氣體先從壓強(qiáng)為po、

體積為口、溫度為To的狀態(tài)A等溫膨脹到體積為5%、壓強(qiáng)為PB的狀態(tài)3,然后

從狀態(tài)B絕熱收縮到體積為Vo、壓強(qiáng)為1.9po、溫度為Tc的狀態(tài)C,B到C過程

中外界對(duì)氣體做功為W,已知po、Vo、To和W。求：