【物理】2019届一轮复习人教版热力学定律学案

【物理】2019届一轮复习人教版热力学定律学案

第三讲 热力学定律 一：考纲解读 热力学第一定律 Ⅰ ‎·能量守恒定律 Ⅰ ‎·热力学第二定律 Ⅰ 说明：（1）.知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律.（2）.知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律.（3）.掌握能量守恒定律及其应用．‎ ‎1.本部分考点内容的要求全是Ⅰ级，即理解物理概念和物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用．题型多为选择题．绝大多数选择题只要求定性分析，极少数要求定量分析。‎ ‎2．高考热学命题的重点内容有：（1）热力学第一定律的理解及应用；（2） 热力学第二定律的理解；（3）热力学定律与气体实验定律综合问题 ‎3．近两年来热学考题中还涌现出了许多对热现象的自主学习和创新能力考查的新情景试题．多以 技前沿、社会热点及与生产生活联系的问题为背景来考查热学知识在实际中的应用．‎ 二：五年考情及考察特点分析 分析 年份 ‎ 高考(全国卷)五年命题情况对照分析 题　号 命题点 ‎2013年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，分子力及分子力做功 第(2)问计算题，活塞封闭的关联气体模型问题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，热现象问题的组合 第(2)问计算题，液体封闭的关联气体模型问题 ‎2014年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，气体的状态变化及图象问题 第(2)问计算题，活塞封闭气体的多状态变化问题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，热现象问题的组合 第(2)问计算题，活塞封闭的关联气体模型问题 ‎2015年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，晶体和非晶体的性质及区别 第(2)问计算题，活塞封闭气体的多状态变化问题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，扩散现象的相关内容 第(2)问计算题，液体封闭气体的多状态变化问题 ‎2016年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，内能及热力学定律的相关内容 第(2)问计算题，水下气泡内外压强问题，是信息给予题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，气体的状态变化及图象问题 第(2)问计算题，等温状态下的变质量问题 Ⅲ卷33题 第(1)问选择题，内能的相关内容 第(2)问计算题，活塞与液柱封闭关联气体的多过程问题 ‎2017年 Ⅰ卷33题 第(1)问选择题，分子运动速度与温度的图像问题 第(2)问计算题，活塞封闭气体的多状态变化问题 Ⅱ卷33题 第(1)问选择题，热现象问题的组合 第(2)问计算题，气球浮力及气体膨胀综合问题 Ⅲ卷33题 第(1)问选择题，气体的状态变化及图象问题 第(2)问计算题，液柱封闭关联气体的多过程问题 ‎1：考查方式 从近几年高考题来看，对于热学内容的考查，形式比较固定，一般第(1)问为选择题，5个选项，并且是对热学单一知识点从不同角度设计问题；第(2)问计算题始终围绕气体性质进行命题，且为液体封闭或活塞封闭的两类模型的交替命题．‎ ‎2：热点预测 在新课标省区的高考中,对该部分内容的考查只在选考题部分出现,考查的知识不会面面俱到,重点考查分子动理论、阿伏加德罗常数的应用、气体实验定律及热力学第一定律等知识,分值为15分.‎ ‎3：趋势分析 预计在2018年高考中,对本部分内容的考查仍将以选择题的形式出现，会是选择题的一个选项，最多不会超过三个选项中涉及到此部分知识。，‎ 三：知识梳理SHULI ‎ ‎ 四：题型突破 ‎　命题点一 热力学第一定律的理解及应用 ‎1．热力学第一定律的理解 不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系．‎ ‎2．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定 符号 W Q ΔU ‎＋‎ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 ‎－‎ 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 ‎3.几种特殊情况 ‎(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量．‎ ‎(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量．‎ ‎(3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量．‎ ‎【例题1】(2016·全国Ⅲ卷·33(1))关于气体的内能，下列说法正确的是(　　)‎ A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同 B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大 C．气体被压缩时，内能可能不变 D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加 ‎【思维导航】（1）温度是物体内能的标志，内能是集合量 ‎（2）外界对物体做功，物体吸收热量，内能增加；物体对外界做功，物体放出热量，内能减少。‎ ‎【解析】质量和温度都相同的气体，虽然分子平均动能相同，但是不同的气体，其摩尔质量不同，即分子个数不同，所以分子总动能不一定相同，A错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏观运动速度大，内能不一定大，B错误；根据＝C可知，如果等温压缩，则内能不变；等压膨胀，温度增大，内能一定增大，C、E正确；理想气体的分子势能为零，所以一定量的某种理想气体的内能只与分子平均动能有关，而分子平均动能和温度有关，D正确 ‎【答案】　CDE ‎【考点】热力学第一定律，内能。‎ ‎【易错点】温度是物体内能的标志，内能是微观集合量；做功和热传递都能改变内能。‎ ‎【考查能力】理解能力 ‎【例题2】在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6 J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为9 J．图线AC的反向延长线过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零．求：‎ ‎ (1)从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1；‎ ‎(2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2.‎ ‎【思维导航】ΔU＝W＋Q，使用时注意符号法则(简记为：外界对系统取正，系统对外界取负)．对理想气体，ΔU仅由温度决定，W仅由体积决定，绝热情况下，Q＝0.气体向真空膨胀不做功．‎ ‎【解析】(1)由题意知从状态A到状态C的过程，气体发生等容变化 该气体对外界做的功W1＝0‎ 根据热力学第一定律有ΔU1＝W1＋Q1‎ 内能的增量ΔU1＝Q1＝9 J.‎ ‎(2)从状态A到状态B的过程，体积减小，温度升高 由题意可知，该气体内能的增量ΔU2＝ΔU1＝9 J 根据热力学第一定律有ΔU2＝W2＋Q2‎ 从外界吸收的热量Q2＝ΔU2－W2＝3 J.‎ ‎【答案】　(1)0　9 J　(2)9 J　3 J ‎【考点】热力学第一定律，内能，图像 ‎【易错点】外界对系统做功取正，系统对外界做功取负 ‎【考查能力】理解能力 命题点二 热力学第二定律的理解 ‎1．热力学第二定律的三种表述 ‎(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．‎ ‎(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．或表述为“第二类永动机不可能制成．”‎ ‎(3)用熵的概念进行表述：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小(热力学第二定律又叫做熵增加原理)．‎ ‎2．热力学第二定律的微观意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．‎ ‎3．热力学第二定律的理解 ‎(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助．‎ ‎(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等．‎ ‎4．热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．‎ 特别提醒　热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．‎ ‎5．热力学过程方向性实例：‎ ‎①高温物体低温物体 ‎②功热 ‎③气体体积V1气体体积V2(较大)‎ ‎④不同气体A和B混合气体AB ‎6．两类永动机的比较 第一类永动机 第二类永动机 不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器 从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器 违背能量守恒定律，不可能制成 不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，不可能制成 ‎【例题3】(2016·全国Ⅰ卷·33(1))关于热力学定律，下列说法正确的是(　　)‎ A．气体吸热后温度一定升高 B．对气体做功可以改变其内能 C．理想气体等压膨胀过程一定放热 D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 ‎【思维导航】(1)当做功和热传递两种过程同时发生时，内能的变化就要用热力学第一定律进行综合分析；‎ ‎(2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外界做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正；理想气体向真空自由膨胀，与外界互不做功；‎ ‎ (3) 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能。‎ ‎【解析】机气体内能的改变ΔU＝Q＋W，故对气体做功可改变气体内能，B选项正确；气体吸热为Q，但不确定外界做功W的情况，故不能确定气体温度变化，A选项错误；理想气体等压膨胀，W<0，由理想气体状态方程＝C，p不变，V增大，气体温度升高，内能增大，ΔU>0，由ΔU＝Q＋W，知Q>0，气体一定吸热，C选项错误；由热力学第二定律，D选项正确；根据热平衡性质，E选项正确．‎ ‎【答案】　BDE ‎【考点】热力学第一定律，热力学第二定律 ‎【易错点】改变内能的方试；热量传递的方向性，自发性。‎ ‎【考查能力】理解能力 ‎【例题4】关于热力学定律，下列说法中正确的是(　　)‎ A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量 B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 D．不可能使热量从低温物体传向高温物体 E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 ‎【思维导航】(1) 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．‎ ‎ (2) “不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能 .‎ ‎【解析】对某物体做功，物体同时放热，则物体的内能可能减少或者不变；不可能使热量自发地从低温物体传向高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传向高温物体．‎ ‎【答案】　ACE ‎【考点】热力学第二定律 ‎【易错点】热量传递的方向性，自发性。‎ ‎【考查能力】理解能力 命题点三 ‎　热力学定律与气体实验定律综合问题 ‎【例题5】一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到A，体积V与温度T的关系如图所示．图中TA、VA和TD为已知量．‎ ‎(1)从状态A到B，气体经历的是______过程(填“等温”、“等容”或“等压”)．‎ ‎(2)从B到C的过程中，气体的内能______(填“增大”、“减小”或“不变”)．‎ ‎(3)从C到D的过程中，气体对外______(填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，同时______(填“吸热”或“放热”)．‎ ‎(4)气体在状态D时的体积VD＝________.‎ ‎【思维导航】(1)气体实验定律：确定状态参量，找出状态变化前后的p、V、T数值或表达式．‎ ‎(2)热力学定律：①做功情况；②吸、放热情况；③内能变化情况．‎ ‎【解析】由题图可知，从状态A到B，气体体积不变，故是等容变化；从B到C温度不变，即分子平均动能不变，该理想气体的内能不变；从C到D气体体积减小，外界对气体做正功，W>0，所以气体对外做负功，同时温度降低，说明内能减小，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知气体放热；从D到A是等压变化，由＝得VD＝VA.‎ ‎【答案】(1)等容　(2)不变　(3)做负功　放热　(4)VA ‎【考点】热力学定律，气体定律。‎ ‎【易错点】外界对系统做功取正，系统对外界做功取负；吸收热量内能增加，放出热量内能减少。‎ ‎【考查能力】综合应用能力 ‎【例题6】 (2016·全国Ⅰ卷·33(1))关于热力学定律，下列说法正确的是(　　) ‎ A．气体吸热后温度一定升高 B．对气体做功可以改变其内能 C．理想气体等压膨胀过程一定放热 D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 ‎【思维导航】‎ ‎(1)当做功和热传递两种过程同时发生时，内能的变化就要用热力学第一定律进行综合分析；‎ ‎(2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外界做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正；理想气体向真空自由膨胀，与外界互不做功；‎ ‎(3)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0；‎ ‎(4)如果研究对象是理想气体，则由于理想气体不计分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化．‎ ‎【解析】气体内能的改变ΔU＝Q＋W，故对气体做功可改变气体内能，B选项正确；气体吸热为Q，但不确定外界做功W的情况，故不能确定气体温度变化，A选项错误；理想气体等压膨胀，W<0，由理想气体状态方程分析，p不变，V增大，气体温度升高，内能增大，ΔU>0，由ΔU＝Q＋W，知Q>0，气体一定吸热，C选项错误；由热力学第二定律，D选项正确；根据热平衡性质，E选项正确．‎ ‎【答案】BDE ‎【考点】热力学定律，内能 ‎【易错点】理想气体不计分子势能，内能变化主要体现在分子动能的变化。‎ ‎【考查能力】理解能力 五：解题方法点拨 一：应用热力学第一定律解题的一般步骤 ‎(1)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正负；‎ ‎(2)根据方程ΔU＝W＋Q求出未知量；‎ ‎(3)再根据未知量结果的正负来确定吸热、放热情况或做功情况．‎ 二：分析热力学第二定律问题的方法 掌握热力学第二定律时，要注意理解其本质，即热力学第二定律是对宏观自然过程进行方向性的说明．凡是对这种宏观自然过程进行方向性的说明，都可以作为热力学第二定律的表述．本章对热力学第二定律的表述很多，这些不同形式的表述都是等价的．‎ 三：应用热力学知识解决内能变化的解题步骤 ‎1．选取研究对象 研究对象可以是由两个或多个物体组成的系统，也可以是全部气体或某一部分气体(状态变化时质量必须一定)．‎ ‎2．两类分析 ‎(1)气体实验定律：确定状态参量，找出状态变化前后的p、V、T数值或表达式．‎ ‎(2)热力学定律：①做功情况；②吸、放热情况；③内能变化情况．‎ ‎3．选用规律列出相关方程求解 ‎(1)玻意耳定律(等温变化)：p1V1＝p2V2或pV＝C(常数)．‎ ‎(2)查理定律(等容变化)：＝或 ＝C (常数)．‎ ‎(3)盖－吕萨克定律(等压变化)：＝ 或 ＝C (常数)．‎ ‎(4)理想气体状态方程：＝ 或 ＝C( 常数)．‎ ‎(5)热力学第一定律：ΔU＝W＋Q.‎ 四、判断物体内能变化的方法 ‎(1)当做功和热传递两种过程同时发生时，内能的变化就要用热力学第一定律进行综合分析；‎ ‎(2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外界做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正；理想气体向真空自由膨胀，与外界互不做功；‎ ‎(3)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0；‎ ‎(4)‎ 如果研究对象是理想气体，则由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化．‎ 六：高考通关秘籍 一：ΔU＝Q＋W的三种特殊情况 过程名称 公式 内能变化 物理意义 绝热 Q＝0‎ ΔU＝W 外界对物体做的功等于物体内能的增加 等容 W＝0‎ Q＝ΔU 物体吸收的热量等于物体内能的增加 等温 ΔU＝0‎ W＝－Q 外界对物体做的功等于物体放出的热量 二：对两类永动机的分析 ‎1：两类永动机的比较；‎ 第一类永动机：不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去)．‎ 第二类永动机：将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热源，实现内能与机械能的转化)．‎ ‎2：第一类永动机和第二类永动机都不可能制成；‎ 第一类永动机的设想违反了能量守恒定律；第二类永动机的设想不违反能量守恒定律，但违背了热力学第二定律。‎ 三：热力学第一、第二定律的比较 热力学第一定律 热力学第二定律 定律揭示的问题 它从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系 它指出自然界中出现的过程是有方向性的 机械能和内能的转化 当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能 内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能 表述形式 只有一种表述形式 有多种表述形式 两定律的关系 在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础 七：能力过关 ‎【基础能力提升】‎ 一、单项选择题 ‎1．(2013·山东·36(1))下列关于热现象的描述正确的一项是(　　)‎ A．根据热力学定律，热机的效率可以达到100 ‎ B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的 C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同 D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规则的 答案　C 解析　根据热力学第二定律可知，热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，因此，热机的效率不可能达到100 ，选项A错误；做功是通过能量转化的方式改变系统的内能，热传递是通过能量的转移的方式改变系统的内能，选项B错误；温度是表示热运动的物理量，热传递过程中达到热平衡时，温度相同，选项C正确；单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动表现出统计规律，选项D错误．‎ ‎2．已知理想气体的内能与温度成正比，如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状 态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能(　　)‎ A．先增大后减小 B．先减小后增大 C．单调变化 D．保持不变 答案　B 解析　题图中虚线是等温线，由理想气体状态方程＝C知，在V一定时p∝，所以汽缸内气体由状态1到状态2时温度先减小后增大，即理想气体的内能先减小后增大，B正确．‎ ‎3. 如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施加一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体(　　)‎ A．温度升高，压强增大，内能减少 B．温度降低，压强增大，内能减少 C．温度升高，压强增大，内能增加 D．温度降低，压强减小，内能增加 答案　C 解析　向下压活塞，力F对容器中的气体做功，气体的内能增加，温度升高，对活塞受力分析可得出容器中的气体的压强增大，故选项C正确．‎ ‎4. 一物理爱好者利用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三者之间的关系．导热良好的汽缸开口向下，内有理想气体，汽缸固定不动，缸内活塞可自由移动且不漏气．一温度计通过缸底小孔插入缸内，插口处密封良好，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时活塞恰好静止，现给沙桶底部钻一个小洞，细沙缓慢漏出，外部温度恒定不变，则(　　)‎ A．外界对气体做功，气体内能增大 B．外界对气体做功，温度计示数不变 C．外界对气体做功，温度计示数减小 D．外界对气体做功，温度计示数增大 答案　B 解析　题中“导热良好的汽缸”和“细沙缓慢漏出”表明缸内气体温度不变，等于环境温度，所以温度计示数不变，气体内能不变，细沙漏出的过程活塞向上移动，外界对气体做功，B正确．‎ ‎5. A、B 两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升到如图所示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量 B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量 C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同 D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同 答案　B 解析　在水银进入管中的过程中，大气压力对水银做功，把大气的能量转化为水银的内能和重力势能，在一定的大气压下，静止时，A、B管中水银柱的高度是相同的，则进入管中的水银体积相同，所以大气压力做功相同．但两装置中水银重力势能的增量不同，所以两者内能的改变也不同，由图可知B管水银的重力势能较小，所以B管中水银的内能增量较多．故B正确．‎ 二、多项选择题 ‎6．对于一定量的理想气体，下列说法中正确的是(　　)‎ A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变 B．若气体的内能不变，其状态也一定不变 C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大 D．气体温度每升高1 所吸收的热量与气体经历的过程有关 E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大 答案　ADE 解析　理想气体的内能只由温度决定，故E正确．由理想气体状态方程＝C可知，若气体的压强和体积都不变，温度T也不变，所以内能也一定不变，A正确．若气体的内能不变，则温度T不变，但气体的压强和体积可以改变，B错误．若气体的温度升高，体积增大，其压强可以不变，C错误．由热力学第一定律，ΔU＝Q＋W知，D正确．‎ ‎7. (2013·广东·18)图为某同学设计的喷水装置，内部装有2 L水，上部密封1 atm的空气0.5 L，保持阀门关闭，再充入1 atm的空气0.1 L，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有(　　)‎ A．充气后，密封气体压强增加 B．充气后，密封气体分子的平均动能增加 C．打开阀门后，密封气体对外界做正功 D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光 答案　AC 解析　由pV＝nRT知，当V、T不变时，n增加，p增大，故A 对．密封气体的温度不变，密封气体分子的平均动能就不变，故B错．通过公式p1V1＋p2V2＝pV1计算出，密封气体压强变为1.2 atm，大于外界压强，故打开阀门后气体就会压水把水喷出，显然密封气体对外界做正功，密封气体体积变大，压强变小，当密封气体压强与装置内剩余水的压强之和与外界压强相等的时候，就不再喷水了，故C对，D错．‎ ‎【能力拔高训练】‎ ‎8．(2014·广东·17)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体(　　)‎ A．体积减小，内能增大 B．体积减小，压强减小 C．对外界做负功，内能增大 D．对外界做正功，压强减小 答案　AC 解析　充气袋被挤压时，气体体积减小，外界对气体做正功，由于袋内气体与外界无热交换，故由热力学第一定律知，气体内能增加，故选项A、C正确；体积减小，内能增加，由理想气体状态方程可知气体压强变大，选项B、D错误．‎ ‎9．(2014·重庆·10(1))重庆出租车常以天然气作为燃料，加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)(　　)‎ A．压强增大，内能减小 B．吸收热量，内能增大 C．压强减小，分子平均动能增大 D．对外做功，分子平均动能减小 答案　B 解析　质量一定的气体，体积不变，当温度升高时，是一个等容变化，据压强的微观解释：温度升高，气体的平均动能增加；单位时间内撞击单位面积的器壁的分子数增多，可知压强增大．由于温度升高，所以分子平均动能增大，物体的内能变大；体积不变，对内外都不做功，内能增大，所以只有吸收热量，故A、C、D错误；B正确．‎ ‎10．(2014·山东·37(1))如图所示，内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体______．(双选，填正确答案标号)‎ A．内能增加 B．对外做功 C．压强增大 D．分子间的引力和斥力都增大 答案　AB 解析　根据理想气体状态方程，缸内气体压强不变，温度升高，体积增大，对外做功，理想气体不计分子间的作用力，温度升高，内能增加．选项A、B正确．‎ ‎11．如图所示，固定在水平面上的汽缸内封闭着一定质量的理想气体，汽缸壁和活塞绝热性能良好，汽缸内气体分子间相互作用的势能忽略不计，则以下说法正确的是(　　)‎ A．使活塞向左移动，汽缸内气体对外界做功，内能减少 B．使活塞向左移动，汽缸内气体内能增大，温度升高 C．使活塞向左移动，汽缸内气体压强减小 D．使活塞向左移动，汽缸内气体分子无规则运动的平均动能减小 答案　B 解析　使活塞向左移动，外界对缸内气体做功，故W>0，汽缸壁的绝热性能良好，由热力学第一定律：ΔU＝W＋Q得，汽缸内气体的内能增大，所以缸内气体温度增大，所以汽缸内气体分子的平均动能增大，压强增大，故B正确，A、C、D错误．‎ ‎12．某次 学实验中，从高温环境中取出一个如图所示的圆柱形导热汽缸，把它放在大气压强p0＝1 atm、温度t0＝27 ℃的环境中自然冷却．该汽缸内壁光滑，容积V＝1 m3，开口端有一厚度可忽略的活塞．开始时，汽缸内密封有温度t＝447 ℃、压强p＝1.2 atm的理想气体，将汽缸开口向右固定在水平面上，假设汽缸内气体的所有变化过程都是缓慢的．求：‎ ‎ (1)活塞刚要向左移动时，汽缸内气体的温度t1；‎ ‎(2)最终汽缸内气体的体积V1；‎ ‎(3)在整个过程中，汽缸内气体对外界______(选填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，汽缸内气体放出的热量______(选填“大于”、“等于”或“小于”)气体内能的减少量．‎ 答案　(1)327 ℃　(2)0.5 m3　(3)做负功　大于 解析　(1)汽缸内的气体做等容变化，T＝(273＋447) ＝720 由查理定律得＝ 解得T1＝600 ，即t1＝327 ℃.‎ ‎(2)最终汽缸内气体的压强为p0，温度为T0，且T0＝(273＋27) ＝300 ，由理想气体状态方程得＝ 解得V1＝0.5 m3.‎ ‎(3)体积减小，汽缸内气体对外界做负功，由ΔU＝W＋Q知，汽缸内气体放出的热量大于气体内能的减少量．‎ ‎13．如图所示p－V图中，一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280 J，放出热量410 J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200 J.‎ ‎ (1)ACB过程中气体的内能如何变化？变化了多少？‎ ‎(2)BDA过程中气体吸收还是放出多少热量？‎ 答案　(1)减少了690 J　(2)吸收490 J 解析　(1)ACB过程中W1＝－280 J，Q1＝－410 J 由热力学第一定律UB－UA＝W1＋Q1＝－690 J 气体内能的减少量为690 J ‎(2)因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数，BDA过程中气体内能变化量UA－UB＝690 J 由题知W2＝200 J 由热力学第一定律UA－UB＝W2＋Q2‎ 解得Q2＝490 J 即气体吸收热量490 J．‎