PAGE3-熱力學定律1．下列說法正確的是()A．晶體均有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點B．反映宏觀自然過程的方向性的定律是熱力學其次定律的一種表述C．肯定質量的某種志向氣體在等壓膨脹過程中，內能肯定增加D．在絕熱條件下壓縮氣體，氣體的內能可能增加，也可能削減解析：選ABC單晶體和多晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，故A正確；熱力學其次定律的一種表述：不行能從單一熱庫汲取熱量，使之完全變勝利，而不產生其他影響；另一種表述是：不行能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他改變。熱力學其次定律說明熱的傳導具有方向性，故B正確；依據志向氣體的狀態方程eq\f(pV,T)＝C可知，肯定量的某種志向氣體在等壓膨脹過程中，氣體的溫度上升；又因為肯定質量的志向氣體的內能大小只與溫度有關，與氣體的體積無關，則內能肯定增加，故C正確；在絕熱條件下壓縮氣體時，外界對氣體做功，但沒有熱交換，故氣體的內能增加，故D錯誤。2．(2024年1月新高考8省聯考·江蘇卷)某汽車的四沖程內燃機利用奧托循環進行工作。該循環由兩個絕熱過程和兩個等容過程組成。如圖所示為肯定質量的志向氣體所經驗的奧托循環，則該氣體()A．在狀態a和c時的內能可能相等B．在a→b過程中，外界對其做的功全部用于增加內能C．b→c過程中增加的內能小于d→a過程中削減的內能D．在一次循環過程中汲取的熱量小于放出的熱量解析：選B從c→d為絕熱膨脹，則Q＝0，W<0，則ΔU<0，內能減小，溫度降低；從d→a，體積不變，壓強減小，則溫度降低，則狀態c的溫度高于狀態a的溫度，選項A錯誤；a→b為絕熱壓縮，外界對氣體做功W>0，Q＝0，則ΔU＝W，即外界對其做的功全部用于增加內能，選項B正確；b→c系統從外界汲取熱量，c→d系統對外做功，d→a系統放出熱量，a→b外界對系統做功，依據p-V圖像與橫軸所圍成的面積即為氣體做功大小，可知圖像中b→c→d→a圍成的圖形的面積為一個奧托循環氣體對外做的功，整個過程氣體的內能改變量為零，則ΔW＝ΔQ，即Q吸－Q放＝ΔW>0，即在一次循環過程中汲取的熱量大于放出的熱量，則b→c過程中增加的內能大于d→a過程中削減的內能，故C、D錯誤。3．(2024·天津等級考)水槍是孩子們寵愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲水罐示意如圖。從儲水罐充氣口充入氣體，達到肯定壓強后，關閉充氣口。扣動扳機將閥門M打開，水即從槍口噴出。若在水不斷噴出的過程中，罐內氣體溫度始終保持不變，則氣體()A．壓強變大 B．對外界做功C．對外界放熱 D．分子平均動能變大解析：選B在水向外不斷噴出的過程中，罐內氣體體積增大，則氣體對外做功，依據玻意耳定律可知，罐內氣體的壓強減小，選項A錯誤，B正確；由于罐內氣體溫度不變，故內能也不變，即ΔU＝0，由熱力學第肯定律W＋Q＝ΔU知，W<0，則Q>0，因此氣體吸熱，選項C錯誤；依據溫度是分子平均動能的標記可知，溫度不變，分子平均動能不變，選項D錯誤。4．(2024年1月新高考8省聯考·廣東卷)某學生在水瓶中裝入半瓶熱水，蓋緊瓶蓋，一段時間后，該同學發覺瓶蓋變緊。其本質緣由是單位時間內瓶蓋受到瓶內氣體分子的撞擊次數________(選填“增加”“削減”或“不變”)，瓶內氣體分子平均動能________(選填“增大”“減小”或“不變”)。解析：隨著溫度降低，內部氣體的壓強變小，瓶蓋變緊。由于溫度降低，則瓶內氣體分子平均動能減小；由于平均動能減小，分子平均速率減小，則在其他條件不變的狀況下，單位時間內瓶蓋受到瓶內氣體分子的撞擊次數削減。答案：削減減小5.如圖所示，肯定質量志向氣體經驗A→B的等壓過程，B→C的絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)，其中B→C過程中內能削減900J。求A→B→C過程中氣體對外界做的總功。解析：A→B過程W1＝－p(VB－VA)B→C過程，依據熱力學第肯定律W2＝ΔU則對外界做的總功W＝－(W1＋W2)代入數據得W＝1500J。答案：1500J6.如圖所示的p-V圖像記錄了肯定量的志向氣體經驗的緩慢改變過程A→B→C，其中AB段是體積保持不變的過程，BC段是絕熱過程。已知該志向氣體內能與溫度的關系為U＝CT，其中C＝10J/K，A點的熱力學溫度為TA＝450K。求B→C過程中外界對氣體所做的功。解析：A→B過程為等容改變，由查理定律有eq\f(pA,TA)＝eq\f(pB,TB)得：TB＝189K等容過程沒有做功，由熱力學第肯定律，此過程放熱Q＝C(TA－TB)＝2610J對A、C兩狀態，由志向氣體狀態方程有eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)得：TC＝300KB→C過程無熱傳遞，A→B過程無做功，對A→B→C全過程，由熱力學第肯定律有C(TC－TA)＝W－Q得：B→C過程外界對氣體做功W＝1110J。答案：1110J7.如圖所示，一圓柱形絕熱汽缸開口向上豎直放置，通過絕熱活塞封閉著肯定質量的志向氣體。活塞的質量為m、橫截面積為S，與容器底部相距h。現通過電熱絲緩慢加熱氣體，當氣體汲取熱量Q時停止加熱，活塞上升了2h并穩定，此時氣體的熱力學溫度為T1。已知大氣壓強為p0，重力加速度為g，活塞與汽缸間無摩擦且不漏氣。求：(1)加熱過程中氣體的內能增加量；(2)停止對氣體加熱后，在活塞上緩緩添加砂粒，當添加砂粒的質量為m0時，活塞恰好下降了h。求此時氣體的溫度。解析：(1)等壓過程氣體的壓強為p1＝p0＋eq\f(mg,S)，則氣體對外做功為W＝p1S(2h)＝2(p0S＋mg)h由熱力學第肯定律得ΔU＝Q－W，解得ΔU＝Q－2(p0S＋mg)h；(2)停止對氣體加熱后，活塞恰好下降了h，氣體的溫度為T2則初態p1＝p0＋eq\f(mg,S)，V1＝3hS，熱力學溫度為T1，末態p2＝p0＋eq\f(m0＋mg,S)，V2＝2hS，熱力學溫度為T2，由志向氣體狀態方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)，解得T2＝eq\f(2,3)eq