第3讲热力学定律与能量守恒定律

第讲热力学定律与能量守恒定3律b＞训练分层巩固提升级（练考点过基础）A题组一热力学第一定律如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝

1.热活塞之间是真空.现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸，待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法错误的是（）♦♦理想真空气体隔板气体自发扩散前后内能相同A.气体在被压缩的过程中内能增大B.在自发扩散的过程中，气体对外界做功C.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功D.答案C解析气体向真空膨胀时不受阻碍，气体不对外界做功，由于汽缸是绝热的，与外界没有热交换，所以气体扩散后内能不变，正确；气体被压缩的过程中，外界对A气体做功，且没有热交换，根据热力学第一定律，气体的内能增大，、正确；B D气体在真空中自发扩散的过程中气体不对外界做功，错误.C（•河北卷）两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸、B,汽缸内用轻质绝热活

2.2021A塞封闭完全相同的理想气体，如图所示.现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若中14细沙的质量大于B中细沙的质量，重新平衡后，汽缸内气体的内能（选填“大A于”、“小于”或“等于”）汽缸B内气体的内能；图为重新平衡后、汽缸2A3中气体分子速率分布图象，其中曲线（填图像中曲线标号）表示汽缸B中气体分子的速率分布规律.各速率区间的分子数图1答案大于

①解析对活塞分析有〃=等，因为中细沙的质量大于中细沙的质量，故稳A3kJ定后有所以在达到平衡过程中外界对气体做功，有双卬则根据PAPB,48,=W+Q,因为汽缸和活塞都是绝热的，故有即重新平衡后汽缸内气体的AU MU,AA B内能大于B汽缸内气体的内能；理想气体的内能越大，温度越高，温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，分子速率大的分子数占总分子数的百分比较大，汽缸内气体的温度较低，可知曲线

①表示汽缸中气体分子的速率分83布规律.题组二热力学第二定律（湖南邵阳模拟）（多选）关于第二类永动机，下列说法中正确的是（）

3.2020・第二类永动机是指没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全A.部用来做功，而不引起其他变化的热机第二类永动机违背了能量守恒定律，所以不可能制成B.第二类永动机违背了热力学第二定律，所以不可能制成C.第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转D.化为机械能第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部E.转化为机械能，而不引起其他变化答案ACE解析由第二类永动机的定义知，正确；第二类永动机违背了热力学第二定律，A B错误，正确；机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，而C不引起其他变化，正确，错误.E D（甘肃天水模拟）（多选）下列对热力学定律的理解正确的是（）

4.2020・可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功A.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时B.做功和热传递一定会改变内能空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C.热量不可能由低温物体传给高温物体D.如果物体从外界吸收了热量，物体的内能也可能减少E.答案ACE解析在引起其他变化的情况下，从单一热源吸收热量可以将其全部变为功，正A确；由热力学第一定律可知，当卬/时，可以等于错误；空调机0,0AU=W+0,B在制冷过程中消耗了电能，总体上是放出热量，正确；在引起其他变化的情况下，C热量可以由低温物体传给高温物体，错误；物体从外界吸收热量，可能同时对外D做功，如果物体对外界做的功大于从外界吸收的热量，则物体的内能减少，正确.E题组三气体实验定律与热力学第一定律的综合（•广西北海模拟）（多选）如图所示，将一空的金属易拉罐开口向下压入

5.2020恒温游泳池的水中，则金属罐在水中缓慢下降的过程中，下列说法正确的是（罐内空气可视为理想气体）（）—,MB—一一-————凸三千二三水工空1L—气三二三三三罐内空气内能增大A.罐内空气分子间的平均距离减小B.罐内空气向外界放热C.外界对气体做正功D.罐内空气既不吸热，也不放热E.答案BCD解析由于温度不变，故气体内能不变（理想气体内能取决于温度），错误；取金A属罐中封闭的理想气体为研究对象，金属罐向下压入恒温游泳池中的过程，可视为等温过程，由题意知压强变大，根据玻意耳定律得可知体积变小，故pi V1=P2V2,分子间的平均距离变小，正确；恒温游泳池，气体的内能不变，△〃=体积变B0,小，W0根据热力学第一定律△可知即向外放热，、正确，错U=W+Q,0,C DE9误.（•安徽合肥模拟）（多选）如图所示，绝热容器被绝热隔板和卡销锁住

6.2020K的绝热光滑活塞及隔成八仄三部分，部分为真空，部分为一定质量的稀薄气c b体，且压强（是大气压强），与大气连通，则下列说法中正确的是（）p*po poK及只打开隔板〃中气体对外做功，内能减少A.K,只打开隔板中气体不做功，内能不变B.K,b只打开隔板中气体压强减小，温度不变C.Ki,Z只打开卡销匕中气体对外做功，内能减少D.K2,只打开卡销外界对中气体做功，中气体内能增加E.K2,66答案解析只打开隔板时，中气体向中真空扩散，气体不做功，W=Q,BCE KiZ绝热容器导致=由热力学第一定律知△内能不变，错误，正确；0,U=W+Q=0,A B只打开隔板时，中气体内能不变，温度不变，由玻意耳定律知人中气体K bpV=C体积增大，压强减小，正确；只打开卡销及时，由于必活塞将向左移动，C vpo,b中气体体积减小，外界对/中气体做功，W但，则0,Q=0,△，内能增加，正确，错误.U=+00,E D（.湖北枣阳高三模拟）（多选）一定质量的理想气体从状态开始，经历

7.2021过程

①、

②、

③到达状态的图象如图所示.下列说法正确的是（）d p—T过程

①中，气体体积不断增大A.过程

②中，气体从外界吸收热量

8.过程

②为绝热过程C.气体在状态的体积大于其在状态的体积D.d答案AD解析过程

①中，气体温度不变，压强减小，则气体体积不断增大，正确；过程A

②中，气体体积不变，温度降低，内能减小，则气体向外界放出热量，此过程不是绝热过程，、错误；根据理想气体状态方程可知，竽=噌，代入数B C1a1d4据解得匕=不仇可知气体在状态〃的体积大于其在状态的体积，正确.d D级（练能力过素养）B（河南重点中学联考）一定质量的理想气体发生三个状态变化过程的

8.

2020.p—V图象如图所示，其中，段对应的是反比例函数图象的一部分，若气体在状态时的A温度为To.⑴求气体在状态时的温度和体积.（）若气体从状态B到状态C的过程中放出的热量为，则气体在A-B-C-A的过程2中是吸热还是放热？吸收或放出的热量为多少？答案（）（）吸热，l gn|vo22/70Vo-2解析（）由于段对应的是反比例函数图象的一部分，由理想气体状态方程可知，13此过程为等温变化过程，所以T=TB C气体在过程为等容过程，有需=用4-K解得T=^T=TB OC一）过程为等温过程，有〃解得B-C3poVc=oVo Vc=1vo.J,气体在的过程中温度不变，则内能不变，由于放出的热量为根据热力学23-C Q,第一定律可知，此过程外界对气体做的功WBC=Q气体在的过程中内能不变，从到不做功，即反钻从到气体对外做Cf AA8=0,A的功解得W=V-VW=2VCA PCA CCA OQ9P由图象与坐标轴所围图形面积法可知，气体对外做功大于外界对气体做功，即p—V根据热力学第一定律可得气体在的过程中吸收热量,吸收的热W W,A-B-C-ACA BC量Qr=2poVo-Q.•湖北省高三抗疫模拟卷竖直放置的导热汽缸用轻绳悬挂在空中，质量为

9.2020内部封闭着质量一定的理想气体，气体温度为活塞横截面积为与汽缸底部M.7b,S,的距离为周围环境温度缓慢上升到汽缸始终不漏气.已知此气体的内能表达”0,Ti,式为=叮，k为常数,大气压强为重力加速度为不计活塞与汽缸间的摩擦.po,g,STTo Ho11⑴温度为时活塞到缸底的距离等于多少？Ti此过程吸收的热量是多少？2答案⑴甯.poS—Mg Ti-ToHO底，2Ti-7b+-解析周围环境温度缓慢上升过程为等压过程，则有1HoS』ST\解得活塞到缸底的距离=号告\⑵气体对外界做功为W=-poS-MgHf-Ho根据题意有△U=kT\—kTo根据热力学第一定律有△u=w+解得=叔一〃71—7b+poS—Mg”0/re八.poS—Mg Ho7Ti—To代入可得=42-7b+二--------------------------------------------。