第3講熱力學定律與能量守恒定律

學習目標1.理解熱力學第一定律，會用熱力學第一定律分析有關(guān)問題。2.理解

熱力學第二定律，知道熱現(xiàn)象的方向性。3.會分析熱力學第一定律與氣體實驗定

律的綜合問題。

1.

2.

3.

1.思考判斷

(1)為了增加物體的內(nèi)能，必須對物體做功或向它傳遞熱量，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)能可能不變。(×)

(3)在給自行車打氣時，會發(fā)現(xiàn)打氣筒的溫度升高，這是因為打氣筒從外界吸熱。

(×)

(4)可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功。(√)

2.一定質(zhì)量的理想氣體在某一過程中，外界對氣體做功7.0×104J，氣體內(nèi)能減少

1.3×105J，則此過程()

A.氣體從外界吸收熱量2.0×105J

B.氣體向外界放出熱量2.0×105J

C.氣體從外界吸收熱量6.0×104J

D.氣體向外界放出熱量6.0×104J

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，茶會自動變得更熱

B.蒸汽機把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)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(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體

答案CD

考點一熱力學第一定律與能量守恒定律

1.熱力學第一定律的理解

(1)內(nèi)能的變化常用熱力學第一定律進行分析。

(2)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對外做功，W為負；體積縮小，外界

對氣體做功，W為正。

(3)與外界絕熱，則不發(fā)生傳熱，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，所以當它的內(nèi)能變化時，

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(物體)對物體(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＝ΔU，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ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，

外界(物體)對物體(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，初始時氣缸開口向上放置，活塞處于靜止狀態(tài)，將氣缸緩慢轉(zhuǎn)

動90°過程中，缸內(nèi)氣體()

圖1

A.內(nèi)能增加，外界對氣體做正功

B.內(nèi)能減小，所有分子熱運動速率都減小

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

解析初始時氣缸開口向上，活塞處于平衡狀態(tài)，氣缸內(nèi)外氣體對活塞的壓力差

與活塞的重力平衡，則有(p1－p0)S＝mg，氣缸在緩慢轉(zhuǎn)動的過程中，氣缸內(nèi)外氣

體對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)氣體通過壓強作用將活塞往外推，氣體對外做功，根

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

分子熱運動的平均速率減小，并不是所有分子熱運動的速率都減小，A、B錯誤；

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錯誤。

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.對外做功B.內(nèi)能減少

C.吸收熱量D.壓強不變

答案B

解析爬高過程中，氣體的體積保持不變，則氣體對外不做功，A錯誤；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)熱力學第一定律可知ΔU

＝W＋Q，又W＝0，ΔU<0，則Q<0，即氣體放出熱量，C錯誤；爬高過程中，

氣體的體積不變，溫度降低，根據(jù)查理定律p＝CT可知氣體的壓強減小，D錯誤。

考點二熱力學第二定律

1.熱力學第二定律的理解

(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能

量的幫助。

(2)“不產(chǎn)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(nèi)完成，對周

圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學方面的影響，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)化為機械能，如氣體的等溫膨脹過程。

(3)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。

2.熱力學過程的方向性分析

熱量Q能自發(fā)傳給

(1)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

(3)氣體體積V1,(較小))氣體體積V2,(較大))

不能自發(fā)收縮到

能自發(fā)混合成

(4)不同氣體A和B混合氣體AB

不能自發(fā)分離成

2.根據(jù)熱力學定律，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動起來，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

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

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

第二定律，C錯誤；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)于兩類永動機和熱力學的兩個定律，下列說法正確的是()

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(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

解析第一類永動機違反能量守恒定律，第二類永動機違反熱力學第二定律，A、

B錯誤；由熱力學第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C錯

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

規(guī)律總結(jié)兩類永動機的比較

第一類永動機第二類永動機

從單一熱源吸收熱量，使之完全

設(shè)計不需要任何動力或燃料，卻能

變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機

要求不斷地對外做功的機器

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

學第二定律

原因

考點三熱力學第一定律與氣體實驗定律的綜合

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，壓強為

1×105Pa，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，氣體對外做功400J

1

C.等壓過程中，氣體體積增加了原體積的

4

D.兩個過程中，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、體積和溫度分別為p1＝p0，V1＝V0，T1＝

300K，經(jīng)等容過程有V2＝V1＝V0，T2＝400K，若經(jīng)過等壓過程有p3＝p0，T3＝

p1V1p2V2p3V344

400K，由理想氣體狀態(tài)方程可得＝＝，解得p2＝p0，V3＝V0，即體

T1T2T333

1

積增加了原來的，C錯誤；等容過程中氣體做功為零，由熱力學第一定律ΔU＝

3

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

學第一定律ΔU＝W＋Q可知W＝－200J，即氣體對外做功為200J，B錯誤；由

4

V0－V0

W＝pΔV得氣體做功的大小為W＝p03＝200J，解得V0＝6L，A正確。

氣體的做功情況、內(nèi)能變化及吸放熱關(guān)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(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對外或外界對氣體整個過程中所做

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

＝100cm2、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。

3

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

3

緩慢推動活塞使氣體達到狀態(tài)B，此時體積VB＝500cm。固定活塞，升高熱源溫

5

度，氣體達到狀態(tài)C，此時壓強pC＝1.4×10Pa。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)B到狀態(tài)C，氣體內(nèi)能增加ΔU＝25J，大氣壓

5

p0＝1.01×10Pa。

圖3

(1)氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B，其分子平均動能________(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過程中外界對系統(tǒng)做的功W。

答案(1)不變增大(2)350K(3)11J

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

變；體積減小，壓強增大，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，對活塞受力分析，有

pAS＋mg＝p0S

5

解得pA＝1×10Pa

氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B，由玻意耳定律有

pAVA＝pBVB

5

解得pB＝1.2pA＝1.2×10Pa

pBpC

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

TBTC

解得TC＝350K。

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

態(tài)C外界對氣體做的功。由(1)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)B到狀態(tài)C內(nèi)能的變化量，從狀態(tài)A到狀態(tài)C，由熱力學第一定律有

ΔU＝W＋Q

解得W＝11J。

方法總結(jié)解答該類問題的思維流程

4.(多選)(2024·海南瓊海市嘉積中學一模)一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能與熱力學溫

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BA的延長線經(jīng)過坐標原點，BC與橫軸平行，氣

體在狀態(tài)A時的內(nèi)能為U。則下列說法中正確的是()

圖4

A.氣體由狀態(tài)A至狀態(tài)B的過程中，外界對氣體做負功

B.氣體由狀態(tài)B至狀態(tài)C的過程中，氣體對外界做正功

U

C.氣體由狀態(tài)A至狀態(tài)B的過程中，氣體吸收的熱量大于

2

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)B為等壓變化，體積增大，外界對氣體做負功，A正

確；氣體由狀態(tài)B至狀態(tài)C為等容變化，氣體對外界不做功，B錯誤；由狀態(tài)A

VAVBUUBUC

至狀態(tài)B，由＝，解得TA＝200K，由題意可知＝＝，解得UB＝1.5U，

TATBTATBTC

UC＝2U，根據(jù)熱力學第一定律可知，UB－UA＝0.5U＝WAB＋QAB，又WAB<0，則

U

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

2

UA－UC＝－U＝WCA＋QCA，又WCA>0，則氣體釋放的熱量大于U，D錯誤。

A級基礎(chǔ)對點練

對點練1熱力學第一定律與能量守恒定律

1.如圖1是密閉的汽缸，外力推動活塞P壓縮理想氣體，對缸內(nèi)氣體做功200J，

同時氣體向外界放熱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(nèi)能的增量ΔU＝W＋Q＝200J－100J＝100J，即內(nèi)能增加100

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

2.(2024·山東菏澤模擬)一個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錯誤；根據(jù)氣球內(nèi)氣體壓強等于湖水中的壓強，可知壓強逐漸增大，

pV

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程＝C知，氣球體積減小，對外界做負功，B錯誤；氣球

T

下降時，氣球內(nèi)氣體內(nèi)能減小，外界對氣球做正功，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q

＋W，可知減少的內(nèi)能小于放出的熱量，C正確，D錯誤。

3.水槍是孩子們喜愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲水罐示意圖如圖2。從儲水罐充

氣口充入氣體，達到一定壓強后，關(guān)閉充氣口?？蹌影鈾C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.壓強變大B.對外界做功

C.對外界放熱D.分子平均動能變化

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，氣體的壓強減小，A錯誤；

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

知氣體吸熱，C、D錯誤。

對點練2熱力學第二定律

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.第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學第一定律

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

化為機械能是可能的

答案AD

解析根據(jù)熱力學第二定律可知，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錯誤；第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學第二定律，

故C錯誤；利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機，將海水的一部

分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能是可能的，故D正確。

5.(多選)地球上有很多的海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018t，如果這些海水的溫度

降低0.1℃，將要放出5.8×1023J的熱量。有人曾設(shè)想利用海水放出的熱量，使

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

列說法正確的是()

A.內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化成機械能

B.內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能不滿足熱力學第一定律

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

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

化

答案CD

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

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

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。

對點練3熱力學第一定律與氣體實驗定律的綜合

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()

圖3

A.A→C過程氣體吸收的熱量大于對外做的功

B.A→C的過程中，氣體分子的平均動能一直減小

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A→B→C過程氣體吸收的熱量

答案C

解析A→C的過程中，由熱力學第一定律有ΔUAC＝QAC＋WAC，由于A、C處于

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

ΔUAC＝0，由氣體體積增大知WAC<0，因此可得QAC>0，QAC＝|WAC|，此過程中

氣體吸收的熱量等于對外做的功，故A錯誤，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能先增大后減小，

故B錯誤；A→B→C過程，有ΔUABC＝QABC＋WABC，ΔUABC＝0，QABC＝|WABC|，由

p－V圖像與橫軸所圍的面積表示氣體對外做的功可知|WABC|>|WAC|，得到QABC>QAC，

故D錯誤。

7.(2024·重慶市巴蜀中學月考)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D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()

圖4

A.氣體A狀態(tài)的壓強大于C狀態(tài)的壓強

B.狀態(tài)B到狀態(tài)C過程中，氣體從外界吸熱

C.狀態(tài)C到狀態(tài)D過程中，氣體內(nèi)能增大，其中分子動能減小，分子勢能增大

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

答案D

pV

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

T

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

的壓強，故A錯誤；狀態(tài)B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，外界對氣體做正功，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體向外界放熱，故B

錯誤；理想氣體不計分子勢能，狀態(tài)C到狀態(tài)D過程中，溫度升高，氣體內(nèi)能增

大，分子動能增大，故C錯誤；將V－T圖像轉(zhuǎn)化為p－V圖像，如圖所示。通過

p－V圖像可知整個循環(huán)過程氣體對外做功大于外界對氣體做功，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)a開始，經(jīng)歷ab、bc、ca三個過程回到原狀態(tài)，其

p－T圖像如圖5所示，氣體在三個狀態(tài)的體積分別為Va、Vb、Vc，壓強分別為

pa、pb、pc。已知pb＝p0，pc＝4p0，則下列說法正確的是()

圖5

A.pa＝3p0

B.Vb＝3Vc

C.從狀態(tài)a到狀態(tài)b，氣體對外做功

D.從狀態(tài)c到狀態(tài)a，氣體從外界吸熱

答案D

papb

解析從狀態(tài)a到狀態(tài)b，氣體體積不變，由查理定律可得＝，又pb＝p0，得

TaTb

pa＝2p0，A錯誤；從狀態(tài)b到狀態(tài)c，氣體溫度不變，由玻意耳定律可得pbVb＝

pcVc，解得Vb＝4Vc，B錯誤；從狀態(tài)a到狀態(tài)b，氣體體積不變，氣體對外界不

做功，C錯誤；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L，溫度為T0?，F(xiàn)接通電熱

絲給氣體緩慢加熱，活塞緩慢向上移動距離L后停止加熱，整個過程中，氣體吸

收的熱量為Q，大氣壓強為p0，重力加速度為g。則()

圖6

A.初始時，氣體壓強p1＝p0

B.停止加熱時，氣體的溫度T＝2T0

C.該過程中，氣體內(nèi)能增加量ΔU＝Q－mgL－p0SL

D.該過程中，氣體內(nèi)能增加量ΔU＝Q－p0SL

答案BC

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

mg

力，則有mg＋p0S－p1S＝0，解得p1＝＋p0，故A錯誤；活塞緩慢上升過程中

S

LS2LS

氣體壓強不變，根據(jù)蓋－呂薩克定律有＝，解得T＝2T0，故B正確；氣體

T0T

對外做功W＝－p1SL＝－mgL－p0SL，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q－mgL－p0SL，

故C正確，D錯誤。

B級綜合提升練

10.(2023·廣東卷，13)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(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化為如圖7所示的p－V圖像，氣泡內(nèi)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：

圖7

(1)pB的表達式；

(2)TC的表達式；

(3)B到C過程，氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能變化了多少？

1

答案(1)pB＝p0(2)TC＝1.9T0(3)W

5

解析(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)B氣體等溫變化，根據(jù)玻意耳定律可得pAVA＝pBVB

1

解得pB＝p0。

5

pBVBpCVC

(2)由狀態(tài)B到狀態(tài)C，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知＝，解得TC＝1.9T0。

TBTC

(3)根據(jù)熱力學第一定律可知ΔU＝W＋Q

其中Q＝0，故氣體內(nèi)能增加ΔU＝W。

11.(2024·湖南師大附中月考)一只籃球的體積為V0，球內(nèi)氣體的壓強為p0，溫度為

T0。現(xiàn)用打氣筒對籃球充入壓強為2p0、溫度為T0、體積為V1(大小未知)的氣體，

使球內(nèi)氣體壓強變?yōu)?p0，同時溫度升至1.5T0。已知氣體內(nèi)能