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(能力提高练) 第三节 热力学定理与能量守恒-2023年高考物理一轮系统复习学思用
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这是一份(能力提高练) 第三节 热力学定理与能量守恒-2023年高考物理一轮系统复习学思用，共27页。
【能力提高练】 第三节 热力学定理与能量守恒
1．(2022•高考辽宁卷)一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统( )
A．对外界做正功 B．压强保持不变 C．向外界放热 D．内能减少
【解析】 A．理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，理想气体对外界做正功，A正确；
B．由题图可知V = V0 + kT，根据理想气体的状态方程有，联立有，可看出T增大，p增大，B错误；
D．理想气体从状态a变化到状态b，温度升高，内能增大，D错误；
C．理想气体从状态a变化到状态b，由选项AD可知，理想气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学第一定律可知气体向外界吸收热量，C错误。故选A。
【答案】 A
2．(2022•高考山东卷)如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动过程中，缸内气体( )
A．内能增加，外界对气体做正功
B．内能减小，所有分子热运动速率都减小
C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少
D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
【解析】 初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态，气缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有，气缸在缓慢转动的过程中，气缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿气缸壁的分力，故气缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后气缸水平，缸内气压等于大气压。
AB．气缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，气缸内气体压强作用将活塞往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，AB错误；
CD．气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误。故选C。
【答案】 C
3．(多选)(2022•高考全国乙卷)一定量的理想气体从状态a经状态b变化状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在( )
A．状态a处的压强大于状态c处的压强
B．由a变化到b的过程中，气体对外做功
C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变
D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热
E．由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能
【解析】 AC．根据理想气体状态方程可知，即图像的斜率为，故有，故A正确，C错误；
B．理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B正确；
DE．理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有，而，，则有，可得，，即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正确，E错误；故选ABD。
【答案】 ABD
4．(多选)(2022•湖南省长沙市第一中学高三第二次月考)如图所示，一定质量的理想气体从状态a出发，经历等容过程①到状态b，再经历等压过程②到状态c，最后经历过程③又回到状态a，其中状态a和状态c气体的温度相同。下列说法正确的是( )
A．在过程①中气体向外界放热
B．在过程①中气体对外界做功
C．在过程②中气体从外界吸收热量
D．在过程③中气体的内能始终保持不变
E．在过程①和②中气体对外界做的总功小于过程③中外界对气体做的功
【解析】 AB．理想气体从状态a到状态b，属于等容过程，即体积不变，气体对外界和外界对气体都没有做功。由理想气体状态方程可得，由图像可得，所以，即温度降低，所以气体内能减少，由热力学第一定律可得，其中，所以气体向外界放热，A正确，B错误；
C．理想气体从状态b到状态c，属于等压过程，即压强不变。由理想气体状态方程可得，由图像可得，所以，可知，理想气体对外界做功，内能增加，由热力学第一定律可知，理想气体从外界吸收热量，C正确；
D．理想气体从状态c到状态a，由题意可知，由理想气体状态方程可得，由图像可得，即外界对气体做功。又由题意可知，已知，在p-V图像中的等温线是一条反比例函数图像，又a、c两点在同意条等温线上，多画几条等温线，可知离原点越远的等温线温度越高，所以可知，从c到a温度先升高再降低，所以内能先增加后减少，D错误；
E．已知p-V图像与坐标轴围成的面积表示气体做功情况，所以由图像可知，在过程①和②中气体对外界做的总功小于过程③中外界对气体做的功，E正确。故选ACE。
【答案】 ACE
5．(2022•东北师范大学附属中学七测)一定质量的理想气体由状态a 经状态b、c又回到状态a，其 压强p 与体积V 的关系如图所示，变化过程有等容、等温和绝热过程，则下列说法正确的是( )
A．①过程可能为等温变化
B．②过程气体从外界吸热
C．全过程气体向外界放出的热量大于从外界吸收的热量
D．③过程气体分子单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增加
E．因为气体返回状态a 时体积不变，所以外界不对气体做功
【解析】 A．①过程若为等温变化，②过程为等容变化，温度升高，则③过程为绝热变化，外界对气体做正功，气体温度升高，不可能回到初始状态，选项A错误；
B．②过程为等容变化，温度升高，气体内能增大，外界没有对气体做功，气体从外界吸热，选项B正确；
CE．②过程外界没有对气体做功，根据图线和坐标轴所围面积表示气体和外界功的交换，③过程外界对气体做的正功大于①过程气体对外界做的负功，因此全过程外界对气体做正功，气体内能不变，故全过程气体向外界放出的热量大于从外界吸收的热量，选项C正确，E错误；
D．③过程为等温变化，气体压强增大，分子平均动能不变，气体分子单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增加，选项D正确。故选BCD。
【答案】 BCD
6．(多选)(2022•天津市耀华中学高三(上)第三次月考)某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体( )
A．在状态a和c时的内能可能相等
B．在过程中，外界对其做的功等于内能增量
C．过程中增加的内能大于过程中减少的内能
D．在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量
【解析】 A．从c到d为绝热膨胀，有，外界对气体做功，根据热力学第一定律，可知，即内能减少，温度降低，状态c的温度高于状态d的温度，；从d到a，体积不变，由查理定律，可知压强减小，则温度降低，则状态d的温度高于状态a的温度。可得状态c的温度高于状态a的温度，根据一定质量的理想气体内能由温度决定，所以状态a的内能小于状态c的内能，A错误；
B．在a→b过程中为绝热压缩，外界对气体做功，，根据热力学第一定律，可知，即外界对其做的功全部用于增加内能，B正确；
CD．从b→c过程系统从外界吸收热量，从c→d系统对外做功，从d→a系统放出热量，从a→b外界对系统做功，根据p-V图像“面积”即为气体做功大小，可知c到d过程气体对外界做功，图像中b→c→d→a围成的图形的面积为气体对外界做的功，整个过程气体能内能变为零，则，即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，则b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能，D错误C正确；故选BC。
【答案】 BC
7．(多选)(2022•东北师范大学附属中学高三(下)测试(六))一定质量的理想气体经历了a→b、b→c、c→d三个状态变化过程，其中纵坐标表示理想气体压强p、横坐标表示理想气体的热力学温度T。则下列结论正确的是( )
A．a→b过程，理想气体对外界做正功
B．a→b过程，理想气体密度变大
C．b→c过程，理想气体向外界放出热量
D．c→d过程，理想气体内能不变
E．三个状态变化过程对比，c→d过程是理想气体对外界做正功最多的过程
【解析】 A．a→b过程为等温变化，且压强减小，由公式知，体积增大，气体对外做功，故A正确；
B．a→b过程为等温变化，且压强减小，由公式知，体积增大，理想气体密度变小，故B错误；
C．b→c过程为等容变化，且温度降低，理想气体内能减小，气体做功为零，由热力学第一定律可知，气体应放热，故C正确；
D．c→d过程为等压变化，温度升高，理想气体内能增大，故D错误；
E．根据可得，设b处的体积为Vb，则a处的体积为，d处的体积为6Vb，根据W=p•△V可知三个状态变化过程对比，c→d过程是理想气体对外界做正功最多的过程，故E正确。故选ACE。
【答案】 ACE
8．(多选)(2022•湖南师范大学附属中学一模)一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V−T图像如图所示，pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是( )
A．过程a到b中气体一定吸热
B．
C．过程b到c气体吸收热量
D．过程b到c中单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数增多
E．过程c到a中气体吸收的热量大于对外做的功
【解析】 A．由图像可知，a到b过程中气体体积不变而温度升高，气体内能增大，则，气体体积不变，外界对气体不做功，则，由热力学第一定律有，可得，所以气体从外界吸收热量，A正确；
B．由图像可知，b到c过程中V与T成正比，由理想气体状态方程，可知b到c过程中气体的压强不变，即，从c到a过程气体温度不变而体积增大，气体压强减小，即，由以上分析可知，B正确；
C．b到c过程中，温度降低，内能减小；体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体放出热量，C错误；
D．由图像可知，b到c过程中气体温度不断降低，分子平均动能不断减小，又气体压强不变，则单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数增多，D正确；
E．由图像可知，过程c到a过程中气体温度不变而体积增大，气体内能不变，则，气体体积增大，气体对外做功，则，由热力学第一定律得，则，气体吸收的热量等于对外做的功，E错误。故选ABD。
【答案】 ABD
9．(2022•重庆市第八中学第六次月考)如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③到达状态d。对此气体，下列说法错误的是( )
A．过程①中，气体体积不断增大
B．过程②中，气体从外界吸收热量
C．过程③中，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增加
D．状态a的体积大于状态d的体积
【解析】 A．过程①中，气体温度不变，根据p1V1 = p2V2，可知，压强减小，则气体体积不断增大，A正确，不符合题意；
B．过程②中，气体体积不变，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知气体向外界放出热量，B错误，符合题意；
C．过程③中，气体压强不变，体积减小，分子数密度增加，温度降低，分子平均速率减小，则气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增加，C正确，不符合题意；
D．根据，可知在a、d两个状态，可知状态a的体积大于状态d的体积，D正确，不符合题意。故选B。
【答案】 B
10．(2022•云南省巴蜀中学第七次月考)某次实验时，如图所示，试管中用水银柱封闭了一定质量的理想气体，一段时间后，发现水银柱往下移动了一定距离。则关于这个实验，下列说法正确的是( )
A．封闭气体的分子平均动能减小，气休吸热
B．在相等时间内封闭气体的分子对单位面积器壁的冲量不变
C．封闭气体在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数不变
D．由于水银对玻璃不浸润，附者层内分子比水银的分子内部密集
【解析】 AB．气体压强不变，发生等压变化，又，所以，所以温度减小，平均分子动能减小，气体放热，在相等时间内封闭气体的分子对单位面积器壁的冲量不变，故A错误，B正确；
C．由于体积减小，而分子数未变，所以单位时间内撞击的分子数应增大，故C错误；
D．不浸润时，附着层内分子比水银的分子内部稀疏，故D错误。故选B。
【答案】 B
11．(多选)(2022•昆明一中、银川一中高三(下)一模)如图是“卡诺循环”示意图，A→B、C→D是等温过程，B→C、 D→A 是绝热过程。现有一理想气体完成“卡诺循环”，以下说法正确的是( )
A．气体在A→B过程中对外做功 B．气体在A→B过程中吸收热量
C．气体在B→C过程中内能增大 D．气体在A状态的温度高于C状态
E．分子在C状态单位时间内对容器壁的碰撞次数大于在D状态
【解析】 A．在A→B过程中气体的体积变大，故气体对外做功，选项A正确；
B． A→B为等温过程，气体的内能保持不变，由于该过程外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知气体对外吸热，选项B正确；
C． B→C是绝热过程，且气体的体积变大，外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知气体内能减小，选项C错误；
D．由于B→C过程内能减小，气体在B状态的温度高于C状态，又A→B为等温过程，故气体在A状态的温度高于C状态，选项D正确；
E． C→D是等温过程，气体分子的平均速率不变，气体在C状态的体积大于D状态的体积，即C状态单位体积内分子数小于D状态的，故分子在C状态单位时间内对容器壁的碰撞次数小于在D状态，选项E错误。故选ABD。
【答案】 ABD
12．(多选)(2022•四川省成都石室中学高三(下)二模)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p–V图象如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化，对于这两个过程，下列说法正确的是( )
A．气体经历过程1，其温度降低
B．气体经历过程1，其内能减小
C．气体在过程2中一直对外放热
D．气体在过程2中一直对外做功
E．气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同
【解析】 AB.气体经历过程1，压强减小，体积变大，气体膨胀对外做功，又气体与外界无热量交换，根据热力学第一定律知，其内能减小，故温度降低，故AB正确；
CD.气体在过程2中，根据理想气体状态方程，开始时，体积不变，对外不做功，压强减小，温度降低，根据热力学第一定律知，气体对外放热；然后压强不变，体积变大，气体膨胀对外做功，温度升高，内能增大，根据热力学第一定律知，气体要吸收热量，故CD错误；
E.无论是气体经历过程1还是过程2，初、末状态相同，故内能改变量相同，故E正确。故选ABE.
【答案】 ABE
13．(多选)(2022•陕西省西安中学第二次模拟考试)以下有关热学内容的叙述，正确的是( )
A．在两分子间距离增大的过程中，分子间的作用力一定减小
B．用表示阿伏加德罗常数，M表示铜的摩尔质量，ρ表示实心铜块的密度，那么铜块中一个铜原子所占空间的体积可表示为
C．液体的表面张力形成的原因是液体表面层分子间的距离略大于r0，分子力表现为引力。
D．晶体一定具有规则形状，且有各向异性的特征
E．理想气体等压膨胀过程一定吸热
【解析】 A．分子间距离增大时，分子间的作用力不一定减小，也可能增大，与分子力表现为引力和斥力有关，故A错误；
B．M表示铜的摩尔质量，ρ表示铜的密度，则铜的摩尔体积，一个铜原子所占空间的体积可表示为，故B正确；
C．液体的表面张力形成的原因是液体表面层分子间的距离略大于r0，分子力表现为引力，故C正确；
D．晶体分单晶体和多晶体，只有单晶体具有规则形状，各向异性，而多晶体没有规则形状，各向同性，故D错误；
E．理想气体等压膨胀过程，根据，温度升高，故内能增加，根据热力学第一定律，对外做功，故一定吸收热量，故E正确。故选BCE。
【答案】 BCE
14．(2022•山东省泰安第一中学高三(下)一模)一定质量的理想气体，从状态a开始，经历ab，bc，cd，da四个过程又回到状态a，其体积V与热力学温度T的关系图像如图所示，cd的延长线经过坐标原点O，ab、bc分别与横轴、纵轴平行，e是Ob与da的交点，下列说法正确的是( )
A．气体从状态c到状态d是等容变化 B．ab之间某个状态的压强小于状态e的压强
C．气体从状态b到状态c是气体对外做功同时吸热 D．气体从状态d到状态a是压强增大
【解析】 A．根据可知，由于cd的延长线经过坐标原点O，则气体从状态c到状态d是等压变化，故A错误；
B．根据可知，坐标原点O与ab上各点连线的斜率与压强成反比，由图可知，O与b的连线的斜率最小，压强最大，即e点压强最大，故B正确；
C．由图可知，气体从状态b到状态c等温变化，气体内能不变，同时体积变小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体放出热量，故C错误；
D．根据可知，坐标原点O与ad上各点的连线斜率与压强成反比，由图可知，气体从状态d到状态a是压强减小，故D错误。故选B。
【答案】 B
15．(多选)(2022•山东省高三(下)开年摸底联考)一定质量的理想气体被质量为m的绝热活塞封闭在竖直放置的绝热汽缸中，活塞的面积为S，与汽缸底部相距L，温度为T0。现接通电热丝给气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动距离L后停止加热，整个过程中，气体吸收的热量为Q，大气压强为p0，重力加速度为g。则( )
A．初始时，气体压强
B．停止加热时，气体的温度
C．该过程中，气体内能增加量
D．该过程中，气体内能增加量
【解析】 A．对处于平衡状态的活塞进行受力分析，受到大气压力、重力和气体向上压力，则有，解得，故A错误；
B．活塞缓慢上升过程中气体压强不变，根据盖—吕萨克定律有，解得，故B正确；
CD．气体对外做功，根据热力学第一定律，故C正确，D错误。故选BC。
【答案】 BC
16．(多选)(2022•银川一中第五次月考)2021年8月5日东京奥运会跳水女子台决赛中，14岁的全红婵领先第二名90多分，以总分466.2拿到金牌，并打破了世界纪录。五次跳水有三次满分，娴熟的动作，标准的姿势，李小鹏感叹：我扔个硬币溅起的水花都比她跳水大。下列说法错误的是( )
A．运动员出水后泳衣上的水很快滑落是因为制造泳衣的材料对水不浸润
B．运动员入水过程中，在水中产生的气泡内的气体压强小于大气压
C．运动员入水过程中激起的水花中，很多水滴呈现球形是因为水的表面张力的作用
D．跳水池水温保持恒定约，保证运动员入水后的舒适度，此时运动员和水池中的水处于热平衡状态
E．跳水运动员入水后，身体周围会出现一些小气泡，这些小气泡在做无规则的布朗运动
【解析】 A．运动员出水后泳衣上的水很快滑落是因为泳衣采用了对水不浸润的材料制成，故A正确；
B．运动员落水后水下气泡内的气体压强大于大气压，故B错误；
C．运动员落水激起的水花中，较小的水滴呈现接近球形是因为表面张力的作用，故C正确；
D．跳水池水温约26摄氏度，保证运动员落水后处于舒适的温度，所以此时运动员和水池温度并不相同，所以没有处于热平衡状态，故D错误；
E．跳水运动入水后，身体周围会有一些小气泡做无规则的运动，这些小气泡的运动不是布朗运动，不符合布朗运动的特点。故E错误。故选BDE。
【答案】 BDE
17．(多选)(2022•湖南师范大学附属中学第四次月考)以下关于分子动理论的说法正确的是( )
A．布朗运动是由悬浮在液体中的固体小颗粒之间的相互碰撞产生的
B．相互接触的两个物体发生热传递，达到热平衡时物体的温度一定相同，内能不一定相同
C．分子间相互作用的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小
D．一定质量的某种理想气体绝热压缩，会使封闭气体的温度升高，压强变大
E．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为
【解析】 A．布朗运动是由悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，反映液体分子的不规则运动，故A错误；
B．相互接触的两个物体发生热传递，达到热平衡时物体的温度一定相同，内能不一定相同，故B正确；
C．分子间相互作用的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，故C正确；
D．一定质量的某种理想气体绝热压缩，外界对其做功，气体内能增大，会使封闭气体的温度升高，由，可得压强变大，故D正确；
E．若知某气体的摩尔体积为V，每个分子所占据的空间体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为，故E错误。故选BCD。
【答案】 BCD
18．(多选)(2022•湖南省长郡中学第六次月考)一定质量的理想气体状态变化如p-V图所示由状态1变化到状态2，图中，p1=3p2，V2=4V1，状态1、2对应的温度分别为T1、T2，下列说法正确的是( )
A．气体对外做功，内能减小，T1>T2
B．气体吸热，气体分子热运动平均动能增大，T1
D．若气体由状态2再变化到状态1时外界对气体做功与图示变化气体对外做功相等，则气体放出的热量也一定与图示变化吸收的热量大小相等
E．气体从状态2变化到状态1的过程中不可能有吸热现象
【解析】 AB．根据理想气体气态方程，可得，说明从状态1变化到状态2，气体内能增加，分子平均动能增加，气体对外做功，内能增加，说明气体吸热， A错误B正确；
C．分子平均动能增加，分子撞击器壁的力增大，由于气体压强减小，故可得器壁上单位面积上在单位时间内受分子撞击的次数减少，C正确；
D．若气体由状态2再变化到状态1时外界对气体做功与图示变化气体对外做功相等，根据热力学第一定律可知，则气体放出的热量与图示变化吸收的热量大小不相等，D正确；
E．根据理想气体的气态方程，可知，如果图像是反比例函数，即温度不变，由题意知，不是反比例函数，故pV的乘积先增大后减小，所以温度先增大后减小，所以有吸热过程， E错误。故选BCD。
【答案】 BCD
19．(2022•河北省沧州市第一中学高三(下)第一次月考)图示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ab的延长线过原点，则下列说法不正确的是( )
A．气体从状态a到b的过程，气体体积不变
B．气体从状态b到c的过程，一定从外界吸收热量
C．气体从状态d到a的过程，气体的内能减小
D．气体从状态d到a的过程，气体对外界做功
【解析】 A．从状态a到b，气体发生的是等容变化，气体的体积不变，故A正确，不符合题意；
B．从状态b到c，温度升高，气压不变，根据理想气体状态方程，体积增加，体积增加说明对外做功，温度升高说明内能增加，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，气体吸收热量，故B正确，不符合题意；
CD．从状态d到a，各点与原点连线的斜率变大，体积变小，外界对气体做功，温度降低，内能减小，故C正确，不符合题意，D错误，符合题意；故选D。
【答案】 D
20．(2022•北京市牛栏山第一中学高三(下)入学考试)将一定质量的理想气体缓慢压缩，压缩过程中温度保持不变。下列说法正确的是( )
A．气体的内能不变 B．气体的压强不变
C．气体分子的平均动能减小 D．气体与外界无热交换
【解析】 AC．理想气体温度保持不变，则气体内能不变，分子的平均动能不变，故A 正确，C错误；
B．理想气体经历等温压缩过程，根据玻意耳定律可知气体的压强增大，故B错误；
D．气体被压缩过程中，外界对气体做功，而气体内能不变，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，故D错误。故选A。
【答案】 A
21．(2022•高考河北卷)如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将______(填“增大”“减小”或“不变”)；温度将______(填“升高”“降低”或“不变”)。
【解析】 [1]气体温度升高，根据理想气体实验定律可知气体压强增大。
[2]假设气球内部气体和气球外部气体的温度不变，当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，气球内部气体压强大于外部气体压强，根据玻意尔定律可知气球内的气体释放到外部时体积增大，相当于容器的体积增大；而容器的体积无法改变，所以将假设扩大体积的容器绝热压缩到原来容器的体积即可，气体绝热压缩，与外界无热交换，即，外界对气体做功，即，根据绝热情况下的热力学第一定律可知气体内能增加，温度升高；
【答案】 ①增大 ②升高
22．(2022•广东省汕头市金山中学高三(上)期末)一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的竖直气缸内，活塞可沿气缸无摩擦地上下滑动．开始时活塞静止，取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的过程中，缸内气体内能______(填“增大”、“减小”或“不变”)，气体对活塞______(填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，气体______(填“吸热”或“放热”)．
【解析】 一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的竖直气缸内，缓慢倒入沙子过程中，活塞下移，气体对活塞做负功，由于气缸导热，所以气体对外放出热量，内能不变．故答案为不变； 做负功；放热．
【答案】 ①不变 ②做负功 ③放热
23．(2022•广东省名校高三(下)开学测试)回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50K，某台设备工作时，一定量的氦气(可视为理想气体)缓慢经历如图所示的四个过程：从状态到和到是等温过程；从状态到和到是等容过程，体积分别为和。则图中___(填“>” “<”或者“=”)；整个循环过程氦气系统是______的(填“吸热” “放热”或者“绝热”)。
【解析】 [1]从状态B到C，由查理定律得，由于，所以
[2]A-B过程外界对系统做正功，C-D过程外界对系统做负功，p-V图象与横轴围成的面积表示做的功，所以，所以整个循环过程外界对系统做正功。整个循环过程，所以，整个循环过程A-B-C-D-A氦气系统要放热。
【答案】 ①> ②放热
24．(2022•华南师范大学附中、广东实验中学等四校联考)某同学用如图所示的喷壶对教室进行消毒。闭合阀门K，向下压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。充气和喷液过程中温度保持不变，则充气过程中，储气室内所有气体的内能__________(填“增大”、“减小”或“不变”)；喷液过程中，储气室内气体___________(填“吸收”或“放出”)热量，所有气体均可看成理想气体。
【解析】 [1]气体内能由温度和气体分子数密度决定，气体温度不变，充气过程中，储气室内气体质量增大，气体分子数增多，故气体内能增大；
[2]喷液过程中，气体膨胀，气体对外做功，即W<0，但气体内能不变，即，根据热力学第一定律，可知Q>0，则气体一定从外界吸收热量。
【答案】 ①增大 ②吸收
25．(2022•福建省福州一中高三(下)二模)一定质量的理想气体状态变化如图所示由状态1变化到状态2，图中，，，状态1、2对应的温度分别为、，此过程中气体内能______(填“增大”或“减小”或“不变”)。
【解析】 [1]根据理想气体状态方程可得，代入数据得到，故，所以该过程气体内能增大。
【答案】 増大
26．(2022•湖南省长沙市第一中学高三第九次月考)如图所示，柱形绝热汽缸固定在倾角为 的斜面上，汽缸深度为=4cm，汽缸口有固定卡槽。汽缸内用质量为=1kg、横截面积为=0.5cm2的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，此时活塞距汽缸底部的距离为，汽缸内气体温度为。现通过汽缸底部的电热丝(体积可忽略)缓慢对气体加热，一直到气体温度升高到。加热过程中通过电热丝的电流恒为=0.2A，电热丝电阻为=1Ω，加热时间为=1min，若电热丝产生的热量全部被气体吸收。大气压强恒为Pa，不计活塞及固定卡槽的厚度，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气。已知，，取=10m/s2。求：
(1)气体温度升高到时的压强。
(2)气体温度从升高到的过程中增加的内能。
【解析】 (1)初始时活塞受力平衡，有，解得
活塞达到卡槽前压强恒为，由盖—吕萨克定律有，解得
活塞达到卡槽后体积不变，由查理定律有，解得
(2)电热丝产生的热量
气体对外做功
由热力学第一定律知气体增加的内能，解得
【答案】 (1)；(2)2.18J
27．(2022•湖南省长沙市第一中学高三第五次月考)研究表明，新冠病毒耐寒不耐热，温度在超过56°C时，30分钟就可以灭活。如图，含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在绝热气缸下部a内，气缸顶端有一绝热阀门K，气缸底部接有电热丝E。a缸内被封闭气体初始温度t1=27°C，活塞位于气缸中央，与底部的距离h1=60cm，活塞和气缸间的摩擦不计。
(i)若阀门K始终打开，电热丝通电一段时间，稳定后活塞与底部的距离h2=66cm，持续30分钟后，试分析说明a内新冠病毒能否被灭活?
(ii)若阀门K始终闭合，电热丝通电一段时间，给a缸内气体传递了Q=1.0×104J的热量，稳定后气体a内能增加了△U=8.5×103J，求此过程气体b的内能增加量。
【解析】 (i)设活塞横截面积为S，则对a气体，初态V1=Sh1 T1=t1+273=300K；
末态V2=Sh2 T2=t2+273 ①
阀门K打开，加热过程a气体做等压变化，由盖·吕萨克定律得②
由①②得t2=57℃ ③
因57℃＞56℃，a内病毒能被灭④
(ii)阀门K闭合，由于系统绝热，a气体膨胀对b气体做功，由热力学第一定律有△Ua=Q+W⑤
由⑤式及代入数据得W=-1.5×103J⑥
对b气体，由于系统绝热，则Ub==1.5×103J⑦
【答案】 (i)病毒能被灭；(ii)1.5×103J
28．(2022•陕西省西安中学高三(下)四模)如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为和。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中
(1)内能的增加量；
(2)最终温度T。
【解析】 (1)活塞移动时受力平衡
气体对外界做功
根据热力学第一定律，解得
(2)活塞发生移动前，等容过程
活塞向右移动了L，等压过程且，解得
【答案】 (1)；(2)
29．(2022•辽宁省实验中学、东北育才学校等五校高三(上)期末联考)如图所示，一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置，内有活塞，活塞横截面积为S＝1×10－4m2，质量为m＝1kg，活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气。汽缸内密封有一定质量的理想气体，气柱高度h＝0.2m。已知大气压p0＝1.0×105Pa，取g＝10m/s2。
(1)如果在活塞上缓慢堆放一定质量的细砂，气柱高度变为原来的，请计算砂子质量，此过程理想气体吸热还是放热？
(2)如果在(1)的基础上设法升高缸内气体的温度，使活塞恢复到原高度，此过程气体吸收热量为5J，请计算气体内能的增量。
【解析】 (1)因为细砂是缓慢放置的，所以气体发生等温变化，
据波意耳定律可得p1V1＝p2V2，其中p1＝p0＋，p2＝p0＋，V1＝hS，V2＝hS，
联立解得砂子质量为m0＝1kg，
因为气体体积减小，外界对气体做功，理想气体温度不变，内能不变，
由热力学第一定律可知，此过程理想气体放热。
(2)使活塞恢复到原高度的过程，气体压强不变，
气体对外做功为W＝－p2(V1－V2)＝－2J，据ΔU＝W＋Q，
代入数据解得，气体内能的增量为ΔU＝3J
【答案】 (1)1kg，放热；(2)3J
30．(2022•辽宁省名校联盟高三(上)9月联考)如图所示，用活塞将热力学温度为T0气体封闭在竖直汽缸里，活塞的质量为m、横截面积为S，活塞到汽缸底部的距离为h。现对缸内气体缓慢加热一段时间，使活塞上升后立即停止加热。已知气体吸收的热量Q与其温度差△T的关系为Q=k△T(中k为正的常量)，大气压强为p0，重力加速度大小为g，活塞汽缸均用绝热材料制成，缸内气体视为理想气体，不计一切摩擦。求：
(1)停止加热时，缸内气体的压强p和热力学温度T；
(2)加热过程中气体内能改变量△U
【解析】 (1)根据活塞受力平衡可得，
加热过程中，缸内气体做等压变化，根据盖・吕萨克定律，
(2)加热过程中，气体对外界做的功为
加热过程中，气体吸收的热量为
根据热力学第一定律有
【答案】 (1)p=p0+，；(2)
31．(2022•双鸭山市第一中学高三(上)期末)理想气体状态方程可用pV=nRT表示，式中p为压强，V为气体的体积，T为温度，n为气体的物质的量，R为常量。不同的物质升高相同温度时吸收的热量一般不相同。1mol的物质温度升高时，如果吸收的热量为Q，则该物质的摩尔热容定义为=。由于热量是过程量，常用的摩尔热容有定压强热容和定体积热容两种，如氧气的定压和定体的摩尔热容之比为。一定质量的氧气由状态1变化到状态2所经历的过程如图所示。视氧气为理想气体。试求这一过程：
(1)外界对氧气所做的功W；(结果用和表示)
(2)1到a过程吸收热量和a到2过程放出热量之比。
【解析】 (1)外界对气体做的功为图像中图线与T轴所围图形的面积，
则有
(2)由图可知1到a过程为等容变化，根据查理定律有，解得
则1到a过程吸收热量为
a到2过程为等压变化，根据盖—吕萨克定律有，联立解得
a到2过程放出热量为，又有
则1到a过程吸收热量和a到2过程放出热量之比为
【答案】 (1)；(2)
32．(2022•黑龙江省哈六中五模)如图所示，在一横截面积为S的竖直玻璃管内封闭着A、B两部分理想气体，中间用水银柱隔开。玻璃管静止时，A部分气柱长度为3L，压强为P0；B部分气柱长度为2L，水银柱产生的压强为0.5P0。已知大气压强为P0，环境温度保持不变。
(1)若将玻璃管沿竖直平面内缓慢转过90°，待稳定后求气柱A的长度；
(2)若在玻璃管装有气体A的顶端开一小孔，现缓慢加热气体B，当气体B从外界吸收的热量为Q时，水银刚好到达小孔处，求该过程气体B内能的增量△U。
【解析】 (1)转动前B部分气体压强为
设转过90°后B部分气体长度为，则A部分气体的长度为l：
设B部分气体压强为，则A部分气体压强为：
由玻意耳定律可得，对A部分气体有
对B部分气体有，联立解得l＝2.5L
(2)由题意知，在玻璃管装有气体A的顶端开一小孔，现缓慢加热气体，水银上升，
这一过程中B部分气体发生等压变化，压强恒为
气体对外界做功为
根据热力学第一定律，可得该过程气体内能的增量为
【答案】 (1)l＝2.5L；(2)△U＝Q－4.5P0LS
33．(2022•河北省衡水中学高三(上)五调)如图所示，有一横截面积为40cm2的绝热汽缸(足够高)，用一绝热轻质活塞封闭一定质量的理想气体，在接近容器底部的地方有一电热丝，电热丝的两头接在汽缸的外面，接线处密闭性良好。开始时汽缸内气体的温度为300K，密封气柱的高度为6cm。现在给汽缸内的气体加热，使活塞缓慢运动，经过一段时间后汽缸内的气体温度达到400K，整个过程中汽缸内气体吸收的热量为12J。设大气压强为Pa，活塞运动过程无摩擦，求：
(1)汽缸再次稳定时，汽缸内气柱高度的变化量；
(2)整个过程中气体内能的变化量。
【解析】 (1)设气缸加热稳定后，气缸内气柱的长度为L2；取气缸内被封闭的气体作为研究的对象，在开始时气体的体积为V1=L1S
初态气体的温度为T1=300K
在末状态时气缸内气体的体积为V2=L2S
末态气体的温度为T2=400K
根据题意可知气体在做等压变化，由理想气体状态方程可得，代入数据得L2=8.0cm
则汽缸再次稳定时，汽缸内气柱高度的变化量ΔL=L2–L1=8.0cm–6.0cm=2.0cm
(2)在该过程中，气体对外做功W=F·ΔL=p0S(L2–L1)=105×40.0×10－4×(8–6)×10－2J=8.0J
由热力学第一定律得ΔU=Q–W=12J–8.0J=4.0J
【答案】 (1)2cm；(2)4J
34．(2022•湖南省长沙市第一中学高三第三次月考)新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示。壶的容积为1.5 L，内含1.0 L的消毒液。闭合阀门K，缓慢向下压压杆A，每次可向瓶内储气室充入0.05 L的1.0 atm的空气，多次下压后，壶内气体压强变为2.0 atm时，按下按柄B，阀门K打开，消毒液从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，1.0 atm＝1.0×105Pa。
(1)求充气过程向下压压杆A的次数和打开阀门K后最多可喷出液体的体积；
(2)喷液全过程，气体状态变化的等温线近似看成一段倾斜直线，如图乙所示，估算全过程壶内气体从外界吸收的热量。
【解析】 (1)壶中原来空气的体积
由玻意尔定律，解得n＝10次
最多喷射的液体
(2) 外界对气体做功
由热力学第一定律有，解得
【答案】 (1) 10次；0.5 L；(2) 75 J
【能力提高练】 第三节 热力学定理与能量守恒
1．(2022•高考辽宁卷)一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统( )
A．对外界做正功 B．压强保持不变 C．向外界放热 D．内能减少
【解析】 A．理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，理想气体对外界做正功，A正确；
B．由题图可知V = V0 + kT，根据理想气体的状态方程有，联立有，可看出T增大，p增大，B错误；
D．理想气体从状态a变化到状态b，温度升高，内能增大，D错误；
C．理想气体从状态a变化到状态b，由选项AD可知，理想气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学第一定律可知气体向外界吸收热量，C错误。故选A。
【答案】 A
2．(2022•高考山东卷)如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动过程中，缸内气体( )
A．内能增加，外界对气体做正功
B．内能减小，所有分子热运动速率都减小
C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少
D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
【解析】 初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态，气缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有，气缸在缓慢转动的过程中，气缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿气缸壁的分力，故气缸内气体缓慢的将活塞往外推，最后气缸水平，缸内气压等于大气压。
AB．气缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，气缸内气体压强作用将活塞往外推，气体对外做功，根据热力学第一定律得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，AB错误；
CD．气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误。故选C。
【答案】 C
3．(多选)(2022•高考全国乙卷)一定量的理想气体从状态a经状态b变化状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在( )
A．状态a处的压强大于状态c处的压强
B．由a变化到b的过程中，气体对外做功
C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变
D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热
E．由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能
【解析】 AC．根据理想气体状态方程可知，即图像的斜率为，故有，故A正确，C错误；
B．理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B正确；
DE．理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有，而，，则有，可得，，即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正确，E错误；故选ABD。
【答案】 ABD
4．(多选)(2022•湖南省长沙市第一中学高三第二次月考)如图所示，一定质量的理想气体从状态a出发，经历等容过程①到状态b，再经历等压过程②到状态c，最后经历过程③又回到状态a，其中状态a和状态c气体的温度相同。下列说法正确的是( )
A．在过程①中气体向外界放热
B．在过程①中气体对外界做功
C．在过程②中气体从外界吸收热量
D．在过程③中气体的内能始终保持不变
E．在过程①和②中气体对外界做的总功小于过程③中外界对气体做的功
【解析】 AB．理想气体从状态a到状态b，属于等容过程，即体积不变，气体对外界和外界对气体都没有做功。由理想气体状态方程可得，由图像可得，所以，即温度降低，所以气体内能减少，由热力学第一定律可得，其中，所以气体向外界放热，A正确，B错误；
C．理想气体从状态b到状态c，属于等压过程，即压强不变。由理想气体状态方程可得，由图像可得，所以，可知，理想气体对外界做功，内能增加，由热力学第一定律可知，理想气体从外界吸收热量，C正确；
D．理想气体从状态c到状态a，由题意可知，由理想气体状态方程可得，由图像可得，即外界对气体做功。又由题意可知，已知，在p-V图像中的等温线是一条反比例函数图像，又a、c两点在同意条等温线上，多画几条等温线，可知离原点越远的等温线温度越高，所以可知，从c到a温度先升高再降低，所以内能先增加后减少，D错误；
E．已知p-V图像与坐标轴围成的面积表示气体做功情况，所以由图像可知，在过程①和②中气体对外界做的总功小于过程③中外界对气体做的功，E正确。故选ACE。
【答案】 ACE
5．(2022•东北师范大学附属中学七测)一定质量的理想气体由状态a 经状态b、c又回到状态a，其 压强p 与体积V 的关系如图所示，变化过程有等容、等温和绝热过程，则下列说法正确的是( )
A．①过程可能为等温变化
B．②过程气体从外界吸热
C．全过程气体向外界放出的热量大于从外界吸收的热量
D．③过程气体分子单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增加
E．因为气体返回状态a 时体积不变，所以外界不对气体做功
【解析】 A．①过程若为等温变化，②过程为等容变化，温度升高，则③过程为绝热变化，外界对气体做正功，气体温度升高，不可能回到初始状态，选项A错误；
B．②过程为等容变化，温度升高，气体内能增大，外界没有对气体做功，气体从外界吸热，选项B正确；
CE．②过程外界没有对气体做功，根据图线和坐标轴所围面积表示气体和外界功的交换，③过程外界对气体做的正功大于①过程气体对外界做的负功，因此全过程外界对气体做正功，气体内能不变，故全过程气体向外界放出的热量大于从外界吸收的热量，选项C正确，E错误；
D．③过程为等温变化，气体压强增大，分子平均动能不变，气体分子单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增加，选项D正确。故选BCD。
【答案】 BCD
6．(多选)(2022•天津市耀华中学高三(上)第三次月考)某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体( )
A．在状态a和c时的内能可能相等
B．在过程中，外界对其做的功等于内能增量
C．过程中增加的内能大于过程中减少的内能
D．在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量
【解析】 A．从c到d为绝热膨胀，有，外界对气体做功，根据热力学第一定律，可知，即内能减少，温度降低，状态c的温度高于状态d的温度，；从d到a，体积不变，由查理定律，可知压强减小，则温度降低，则状态d的温度高于状态a的温度。可得状态c的温度高于状态a的温度，根据一定质量的理想气体内能由温度决定，所以状态a的内能小于状态c的内能，A错误；
B．在a→b过程中为绝热压缩，外界对气体做功，，根据热力学第一定律，可知，即外界对其做的功全部用于增加内能，B正确；
CD．从b→c过程系统从外界吸收热量，从c→d系统对外做功，从d→a系统放出热量，从a→b外界对系统做功，根据p-V图像“面积”即为气体做功大小，可知c到d过程气体对外界做功，图像中b→c→d→a围成的图形的面积为气体对外界做的功，整个过程气体能内能变为零，则，即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量，则b→c过程中增加的内能大于d→a过程中减少的内能，D错误C正确；故选BC。
【答案】 BC
7．(多选)(2022•东北师范大学附属中学高三(下)测试(六))一定质量的理想气体经历了a→b、b→c、c→d三个状态变化过程，其中纵坐标表示理想气体压强p、横坐标表示理想气体的热力学温度T。则下列结论正确的是( )
A．a→b过程，理想气体对外界做正功
B．a→b过程，理想气体密度变大
C．b→c过程，理想气体向外界放出热量
D．c→d过程，理想气体内能不变
E．三个状态变化过程对比，c→d过程是理想气体对外界做正功最多的过程
【解析】 A．a→b过程为等温变化，且压强减小，由公式知，体积增大，气体对外做功，故A正确；
B．a→b过程为等温变化，且压强减小，由公式知，体积增大，理想气体密度变小，故B错误；
C．b→c过程为等容变化，且温度降低，理想气体内能减小，气体做功为零，由热力学第一定律可知，气体应放热，故C正确；
D．c→d过程为等压变化，温度升高，理想气体内能增大，故D错误；
E．根据可得，设b处的体积为Vb，则a处的体积为，d处的体积为6Vb，根据W=p•△V可知三个状态变化过程对比，c→d过程是理想气体对外界做正功最多的过程，故E正确。故选ACE。
【答案】 ACE
8．(多选)(2022•湖南师范大学附属中学一模)一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V−T图像如图所示，pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是( )
A．过程a到b中气体一定吸热
B．
C．过程b到c气体吸收热量
D．过程b到c中单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数增多
E．过程c到a中气体吸收的热量大于对外做的功
【解析】 A．由图像可知，a到b过程中气体体积不变而温度升高，气体内能增大，则，气体体积不变，外界对气体不做功，则，由热力学第一定律有，可得，所以气体从外界吸收热量，A正确；
B．由图像可知，b到c过程中V与T成正比，由理想气体状态方程，可知b到c过程中气体的压强不变，即，从c到a过程气体温度不变而体积增大，气体压强减小，即，由以上分析可知，B正确；
C．b到c过程中，温度降低，内能减小；体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体放出热量，C错误；
D．由图像可知，b到c过程中气体温度不断降低，分子平均动能不断减小，又气体压强不变，则单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数增多，D正确；
E．由图像可知，过程c到a过程中气体温度不变而体积增大，气体内能不变，则，气体体积增大，气体对外做功，则，由热力学第一定律得，则，气体吸收的热量等于对外做的功，E错误。故选ABD。
【答案】 ABD
9．(2022•重庆市第八中学第六次月考)如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③到达状态d。对此气体，下列说法错误的是( )
A．过程①中，气体体积不断增大
B．过程②中，气体从外界吸收热量
C．过程③中，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增加
D．状态a的体积大于状态d的体积
【解析】 A．过程①中，气体温度不变，根据p1V1 = p2V2，可知，压强减小，则气体体积不断增大，A正确，不符合题意；
B．过程②中，气体体积不变，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知气体向外界放出热量，B错误，符合题意；
C．过程③中，气体压强不变，体积减小，分子数密度增加，温度降低，分子平均速率减小，则气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增加，C正确，不符合题意；
D．根据，可知在a、d两个状态，可知状态a的体积大于状态d的体积，D正确，不符合题意。故选B。
【答案】 B
10．(2022•云南省巴蜀中学第七次月考)某次实验时，如图所示，试管中用水银柱封闭了一定质量的理想气体，一段时间后，发现水银柱往下移动了一定距离。则关于这个实验，下列说法正确的是( )
A．封闭气体的分子平均动能减小，气休吸热
B．在相等时间内封闭气体的分子对单位面积器壁的冲量不变
C．封闭气体在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数不变
D．由于水银对玻璃不浸润，附者层内分子比水银的分子内部密集
【解析】 AB．气体压强不变，发生等压变化，又，所以，所以温度减小，平均分子动能减小，气体放热，在相等时间内封闭气体的分子对单位面积器壁的冲量不变，故A错误，B正确；
C．由于体积减小，而分子数未变，所以单位时间内撞击的分子数应增大，故C错误；
D．不浸润时，附着层内分子比水银的分子内部稀疏，故D错误。故选B。
【答案】 B
11．(多选)(2022•昆明一中、银川一中高三(下)一模)如图是“卡诺循环”示意图，A→B、C→D是等温过程，B→C、 D→A 是绝热过程。现有一理想气体完成“卡诺循环”，以下说法正确的是( )
A．气体在A→B过程中对外做功 B．气体在A→B过程中吸收热量
C．气体在B→C过程中内能增大 D．气体在A状态的温度高于C状态
E．分子在C状态单位时间内对容器壁的碰撞次数大于在D状态
【解析】 A．在A→B过程中气体的体积变大，故气体对外做功，选项A正确；
B． A→B为等温过程，气体的内能保持不变，由于该过程外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知气体对外吸热，选项B正确；
C． B→C是绝热过程，且气体的体积变大，外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知气体内能减小，选项C错误；
D．由于B→C过程内能减小，气体在B状态的温度高于C状态，又A→B为等温过程，故气体在A状态的温度高于C状态，选项D正确；
E． C→D是等温过程，气体分子的平均速率不变，气体在C状态的体积大于D状态的体积，即C状态单位体积内分子数小于D状态的，故分子在C状态单位时间内对容器壁的碰撞次数小于在D状态，选项E错误。故选ABD。
【答案】 ABD
12．(多选)(2022•四川省成都石室中学高三(下)二模)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p–V图象如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化，对于这两个过程，下列说法正确的是( )
A．气体经历过程1，其温度降低
B．气体经历过程1，其内能减小
C．气体在过程2中一直对外放热
D．气体在过程2中一直对外做功
E．气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同
【解析】 AB.气体经历过程1，压强减小，体积变大，气体膨胀对外做功，又气体与外界无热量交换，根据热力学第一定律知，其内能减小，故温度降低，故AB正确；
CD.气体在过程2中，根据理想气体状态方程，开始时，体积不变，对外不做功，压强减小，温度降低，根据热力学第一定律知，气体对外放热；然后压强不变，体积变大，气体膨胀对外做功，温度升高，内能增大，根据热力学第一定律知，气体要吸收热量，故CD错误；
E.无论是气体经历过程1还是过程2，初、末状态相同，故内能改变量相同，故E正确。故选ABE.
【答案】 ABE
13．(多选)(2022•陕西省西安中学第二次模拟考试)以下有关热学内容的叙述，正确的是( )
A．在两分子间距离增大的过程中，分子间的作用力一定减小
B．用表示阿伏加德罗常数，M表示铜的摩尔质量，ρ表示实心铜块的密度，那么铜块中一个铜原子所占空间的体积可表示为
C．液体的表面张力形成的原因是液体表面层分子间的距离略大于r0，分子力表现为引力。
D．晶体一定具有规则形状，且有各向异性的特征
E．理想气体等压膨胀过程一定吸热
【解析】 A．分子间距离增大时，分子间的作用力不一定减小，也可能增大，与分子力表现为引力和斥力有关，故A错误；
B．M表示铜的摩尔质量，ρ表示铜的密度，则铜的摩尔体积，一个铜原子所占空间的体积可表示为，故B正确；
C．液体的表面张力形成的原因是液体表面层分子间的距离略大于r0，分子力表现为引力，故C正确；
D．晶体分单晶体和多晶体，只有单晶体具有规则形状，各向异性，而多晶体没有规则形状，各向同性，故D错误；
E．理想气体等压膨胀过程，根据，温度升高，故内能增加，根据热力学第一定律，对外做功，故一定吸收热量，故E正确。故选BCE。
【答案】 BCE
14．(2022•山东省泰安第一中学高三(下)一模)一定质量的理想气体，从状态a开始，经历ab，bc，cd，da四个过程又回到状态a，其体积V与热力学温度T的关系图像如图所示，cd的延长线经过坐标原点O，ab、bc分别与横轴、纵轴平行，e是Ob与da的交点，下列说法正确的是( )
A．气体从状态c到状态d是等容变化 B．ab之间某个状态的压强小于状态e的压强
C．气体从状态b到状态c是气体对外做功同时吸热 D．气体从状态d到状态a是压强增大
【解析】 A．根据可知，由于cd的延长线经过坐标原点O，则气体从状态c到状态d是等压变化，故A错误；
B．根据可知，坐标原点O与ab上各点连线的斜率与压强成反比，由图可知，O与b的连线的斜率最小，压强最大，即e点压强最大，故B正确；
C．由图可知，气体从状态b到状态c等温变化，气体内能不变，同时体积变小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体放出热量，故C错误；
D．根据可知，坐标原点O与ad上各点的连线斜率与压强成反比，由图可知，气体从状态d到状态a是压强减小，故D错误。故选B。
【答案】 B
15．(多选)(2022•山东省高三(下)开年摸底联考)一定质量的理想气体被质量为m的绝热活塞封闭在竖直放置的绝热汽缸中，活塞的面积为S，与汽缸底部相距L，温度为T0。现接通电热丝给气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动距离L后停止加热，整个过程中，气体吸收的热量为Q，大气压强为p0，重力加速度为g。则( )
A．初始时，气体压强
B．停止加热时，气体的温度
C．该过程中，气体内能增加量
D．该过程中，气体内能增加量
【解析】 A．对处于平衡状态的活塞进行受力分析，受到大气压力、重力和气体向上压力，则有，解得，故A错误；
B．活塞缓慢上升过程中气体压强不变，根据盖—吕萨克定律有，解得，故B正确；
CD．气体对外做功，根据热力学第一定律，故C正确，D错误。故选BC。
【答案】 BC
16．(多选)(2022•银川一中第五次月考)2021年8月5日东京奥运会跳水女子台决赛中，14岁的全红婵领先第二名90多分，以总分466.2拿到金牌，并打破了世界纪录。五次跳水有三次满分，娴熟的动作，标准的姿势，李小鹏感叹：我扔个硬币溅起的水花都比她跳水大。下列说法错误的是( )
A．运动员出水后泳衣上的水很快滑落是因为制造泳衣的材料对水不浸润
B．运动员入水过程中，在水中产生的气泡内的气体压强小于大气压
C．运动员入水过程中激起的水花中，很多水滴呈现球形是因为水的表面张力的作用
D．跳水池水温保持恒定约，保证运动员入水后的舒适度，此时运动员和水池中的水处于热平衡状态
E．跳水运动员入水后，身体周围会出现一些小气泡，这些小气泡在做无规则的布朗运动
【解析】 A．运动员出水后泳衣上的水很快滑落是因为泳衣采用了对水不浸润的材料制成，故A正确；
B．运动员落水后水下气泡内的气体压强大于大气压，故B错误；
C．运动员落水激起的水花中，较小的水滴呈现接近球形是因为表面张力的作用，故C正确；
D．跳水池水温约26摄氏度，保证运动员落水后处于舒适的温度，所以此时运动员和水池温度并不相同，所以没有处于热平衡状态，故D错误；
E．跳水运动入水后，身体周围会有一些小气泡做无规则的运动，这些小气泡的运动不是布朗运动，不符合布朗运动的特点。故E错误。故选BDE。
【答案】 BDE
17．(多选)(2022•湖南师范大学附属中学第四次月考)以下关于分子动理论的说法正确的是( )
A．布朗运动是由悬浮在液体中的固体小颗粒之间的相互碰撞产生的
B．相互接触的两个物体发生热传递，达到热平衡时物体的温度一定相同，内能不一定相同
C．分子间相互作用的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小
D．一定质量的某种理想气体绝热压缩，会使封闭气体的温度升高，压强变大
E．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为
【解析】 A．布朗运动是由悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，反映液体分子的不规则运动，故A错误；
B．相互接触的两个物体发生热传递，达到热平衡时物体的温度一定相同，内能不一定相同，故B正确；
C．分子间相互作用的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，故C正确；
D．一定质量的某种理想气体绝热压缩，外界对其做功，气体内能增大，会使封闭气体的温度升高，由，可得压强变大，故D正确；
E．若知某气体的摩尔体积为V，每个分子所占据的空间体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为，故E错误。故选BCD。
【答案】 BCD
18．(多选)(2022•湖南省长郡中学第六次月考)一定质量的理想气体状态变化如p-V图所示由状态1变化到状态2，图中，p1=3p2，V2=4V1，状态1、2对应的温度分别为T1、T2，下列说法正确的是( )
A．气体对外做功，内能减小，T1>T2
B．气体吸热，气体分子热运动平均动能增大，T1
D．若气体由状态2再变化到状态1时外界对气体做功与图示变化气体对外做功相等，则气体放出的热量也一定与图示变化吸收的热量大小相等
E．气体从状态2变化到状态1的过程中不可能有吸热现象
【解析】 AB．根据理想气体气态方程，可得，说明从状态1变化到状态2，气体内能增加，分子平均动能增加，气体对外做功，内能增加，说明气体吸热， A错误B正确；
C．分子平均动能增加，分子撞击器壁的力增大，由于气体压强减小，故可得器壁上单位面积上在单位时间内受分子撞击的次数减少，C正确；
D．若气体由状态2再变化到状态1时外界对气体做功与图示变化气体对外做功相等，根据热力学第一定律可知，则气体放出的热量与图示变化吸收的热量大小不相等，D正确；
E．根据理想气体的气态方程，可知，如果图像是反比例函数，即温度不变，由题意知，不是反比例函数，故pV的乘积先增大后减小，所以温度先增大后减小，所以有吸热过程， E错误。故选BCD。
【答案】 BCD
19．(2022•河北省沧州市第一中学高三(下)第一次月考)图示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ab的延长线过原点，则下列说法不正确的是( )
A．气体从状态a到b的过程，气体体积不变
B．气体从状态b到c的过程，一定从外界吸收热量
C．气体从状态d到a的过程，气体的内能减小
D．气体从状态d到a的过程，气体对外界做功
【解析】 A．从状态a到b，气体发生的是等容变化，气体的体积不变，故A正确，不符合题意；
B．从状态b到c，温度升高，气压不变，根据理想气体状态方程，体积增加，体积增加说明对外做功，温度升高说明内能增加，根据热力学第一定律公式△U=W+Q，气体吸收热量，故B正确，不符合题意；
CD．从状态d到a，各点与原点连线的斜率变大，体积变小，外界对气体做功，温度降低，内能减小，故C正确，不符合题意，D错误，符合题意；故选D。
【答案】 D
20．(2022•北京市牛栏山第一中学高三(下)入学考试)将一定质量的理想气体缓慢压缩，压缩过程中温度保持不变。下列说法正确的是( )
A．气体的内能不变 B．气体的压强不变
C．气体分子的平均动能减小 D．气体与外界无热交换
【解析】 AC．理想气体温度保持不变，则气体内能不变，分子的平均动能不变，故A 正确，C错误；
B．理想气体经历等温压缩过程，根据玻意耳定律可知气体的压强增大，故B错误；
D．气体被压缩过程中，外界对气体做功，而气体内能不变，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，故D错误。故选A。
【答案】 A
21．(2022•高考河北卷)如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将______(填“增大”“减小”或“不变”)；温度将______(填“升高”“降低”或“不变”)。
【解析】 [1]气体温度升高，根据理想气体实验定律可知气体压强增大。
[2]假设气球内部气体和气球外部气体的温度不变，当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，气球内部气体压强大于外部气体压强，根据玻意尔定律可知气球内的气体释放到外部时体积增大，相当于容器的体积增大；而容器的体积无法改变，所以将假设扩大体积的容器绝热压缩到原来容器的体积即可，气体绝热压缩，与外界无热交换，即，外界对气体做功，即，根据绝热情况下的热力学第一定律可知气体内能增加，温度升高；
【答案】 ①增大 ②升高
22．(2022•广东省汕头市金山中学高三(上)期末)一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的竖直气缸内，活塞可沿气缸无摩擦地上下滑动．开始时活塞静止，取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子的过程中，缸内气体内能______(填“增大”、“减小”或“不变”)，气体对活塞______(填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，气体______(填“吸热”或“放热”)．
【解析】 一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的竖直气缸内，缓慢倒入沙子过程中，活塞下移，气体对活塞做负功，由于气缸导热，所以气体对外放出热量，内能不变．故答案为不变； 做负功；放热．
【答案】 ①不变 ②做负功 ③放热
23．(2022•广东省名校高三(下)开学测试)回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50K，某台设备工作时，一定量的氦气(可视为理想气体)缓慢经历如图所示的四个过程：从状态到和到是等温过程；从状态到和到是等容过程，体积分别为和。则图中___(填“>” “<”或者“=”)；整个循环过程氦气系统是______的(填“吸热” “放热”或者“绝热”)。
【解析】 [1]从状态B到C，由查理定律得，由于，所以
[2]A-B过程外界对系统做正功，C-D过程外界对系统做负功，p-V图象与横轴围成的面积表示做的功，所以，所以整个循环过程外界对系统做正功。整个循环过程，所以，整个循环过程A-B-C-D-A氦气系统要放热。
【答案】 ①> ②放热
24．(2022•华南师范大学附中、广东实验中学等四校联考)某同学用如图所示的喷壶对教室进行消毒。闭合阀门K，向下压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。充气和喷液过程中温度保持不变，则充气过程中，储气室内所有气体的内能__________(填“增大”、“减小”或“不变”)；喷液过程中，储气室内气体___________(填“吸收”或“放出”)热量，所有气体均可看成理想气体。
【解析】 [1]气体内能由温度和气体分子数密度决定，气体温度不变，充气过程中，储气室内气体质量增大，气体分子数增多，故气体内能增大；
[2]喷液过程中，气体膨胀，气体对外做功，即W<0，但气体内能不变，即，根据热力学第一定律，可知Q>0，则气体一定从外界吸收热量。
【答案】 ①增大 ②吸收
25．(2022•福建省福州一中高三(下)二模)一定质量的理想气体状态变化如图所示由状态1变化到状态2，图中，，，状态1、2对应的温度分别为、，此过程中气体内能______(填“增大”或“减小”或“不变”)。
【解析】 [1]根据理想气体状态方程可得，代入数据得到，故，所以该过程气体内能增大。
【答案】 増大
26．(2022•湖南省长沙市第一中学高三第九次月考)如图所示，柱形绝热汽缸固定在倾角为 的斜面上，汽缸深度为=4cm，汽缸口有固定卡槽。汽缸内用质量为=1kg、横截面积为=0.5cm2的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，此时活塞距汽缸底部的距离为，汽缸内气体温度为。现通过汽缸底部的电热丝(体积可忽略)缓慢对气体加热，一直到气体温度升高到。加热过程中通过电热丝的电流恒为=0.2A，电热丝电阻为=1Ω，加热时间为=1min，若电热丝产生的热量全部被气体吸收。大气压强恒为Pa，不计活塞及固定卡槽的厚度，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气。已知，，取=10m/s2。求：
(1)气体温度升高到时的压强。
(2)气体温度从升高到的过程中增加的内能。
【解析】 (1)初始时活塞受力平衡，有，解得
活塞达到卡槽前压强恒为，由盖—吕萨克定律有，解得
活塞达到卡槽后体积不变，由查理定律有，解得
(2)电热丝产生的热量
气体对外做功
由热力学第一定律知气体增加的内能，解得
【答案】 (1)；(2)2.18J
27．(2022•湖南省长沙市第一中学高三第五次月考)研究表明，新冠病毒耐寒不耐热，温度在超过56°C时，30分钟就可以灭活。如图，含有新冠病毒的气体被轻质绝热活塞封闭在绝热气缸下部a内，气缸顶端有一绝热阀门K，气缸底部接有电热丝E。a缸内被封闭气体初始温度t1=27°C，活塞位于气缸中央，与底部的距离h1=60cm，活塞和气缸间的摩擦不计。
(i)若阀门K始终打开，电热丝通电一段时间，稳定后活塞与底部的距离h2=66cm，持续30分钟后，试分析说明a内新冠病毒能否被灭活?
(ii)若阀门K始终闭合，电热丝通电一段时间，给a缸内气体传递了Q=1.0×104J的热量，稳定后气体a内能增加了△U=8.5×103J，求此过程气体b的内能增加量。
【解析】 (i)设活塞横截面积为S，则对a气体，初态V1=Sh1 T1=t1+273=300K；
末态V2=Sh2 T2=t2+273 ①
阀门K打开，加热过程a气体做等压变化，由盖·吕萨克定律得②
由①②得t2=57℃ ③
因57℃＞56℃，a内病毒能被灭④
(ii)阀门K闭合，由于系统绝热，a气体膨胀对b气体做功，由热力学第一定律有△Ua=Q+W⑤
由⑤式及代入数据得W=-1.5×103J⑥
对b气体，由于系统绝热，则Ub==1.5×103J⑦
【答案】 (i)病毒能被灭；(ii)1.5×103J
28．(2022•陕西省西安中学高三(下)四模)如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为和。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中
(1)内能的增加量；
(2)最终温度T。
【解析】 (1)活塞移动时受力平衡
气体对外界做功
根据热力学第一定律，解得
(2)活塞发生移动前，等容过程
活塞向右移动了L，等压过程且，解得
【答案】 (1)；(2)
29．(2022•辽宁省实验中学、东北育才学校等五校高三(上)期末联考)如图所示，一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置，内有活塞，活塞横截面积为S＝1×10－4m2，质量为m＝1kg，活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气。汽缸内密封有一定质量的理想气体，气柱高度h＝0.2m。已知大气压p0＝1.0×105Pa，取g＝10m/s2。
(1)如果在活塞上缓慢堆放一定质量的细砂，气柱高度变为原来的，请计算砂子质量，此过程理想气体吸热还是放热？
(2)如果在(1)的基础上设法升高缸内气体的温度，使活塞恢复到原高度，此过程气体吸收热量为5J，请计算气体内能的增量。
【解析】 (1)因为细砂是缓慢放置的，所以气体发生等温变化，
据波意耳定律可得p1V1＝p2V2，其中p1＝p0＋，p2＝p0＋，V1＝hS，V2＝hS，
联立解得砂子质量为m0＝1kg，
因为气体体积减小，外界对气体做功，理想气体温度不变，内能不变，
由热力学第一定律可知，此过程理想气体放热。
(2)使活塞恢复到原高度的过程，气体压强不变，
气体对外做功为W＝－p2(V1－V2)＝－2J，据ΔU＝W＋Q，
代入数据解得，气体内能的增量为ΔU＝3J
【答案】 (1)1kg，放热；(2)3J
30．(2022•辽宁省名校联盟高三(上)9月联考)如图所示，用活塞将热力学温度为T0气体封闭在竖直汽缸里，活塞的质量为m、横截面积为S，活塞到汽缸底部的距离为h。现对缸内气体缓慢加热一段时间，使活塞上升后立即停止加热。已知气体吸收的热量Q与其温度差△T的关系为Q=k△T(中k为正的常量)，大气压强为p0，重力加速度大小为g，活塞汽缸均用绝热材料制成，缸内气体视为理想气体，不计一切摩擦。求：
(1)停止加热时，缸内气体的压强p和热力学温度T；
(2)加热过程中气体内能改变量△U
【解析】 (1)根据活塞受力平衡可得，
加热过程中，缸内气体做等压变化，根据盖・吕萨克定律，
(2)加热过程中，气体对外界做的功为
加热过程中，气体吸收的热量为
根据热力学第一定律有
【答案】 (1)p=p0+，；(2)
31．(2022•双鸭山市第一中学高三(上)期末)理想气体状态方程可用pV=nRT表示，式中p为压强，V为气体的体积，T为温度，n为气体的物质的量，R为常量。不同的物质升高相同温度时吸收的热量一般不相同。1mol的物质温度升高时，如果吸收的热量为Q，则该物质的摩尔热容定义为=。由于热量是过程量，常用的摩尔热容有定压强热容和定体积热容两种，如氧气的定压和定体的摩尔热容之比为。一定质量的氧气由状态1变化到状态2所经历的过程如图所示。视氧气为理想气体。试求这一过程：
(1)外界对氧气所做的功W；(结果用和表示)
(2)1到a过程吸收热量和a到2过程放出热量之比。
【解析】 (1)外界对气体做的功为图像中图线与T轴所围图形的面积，
则有
(2)由图可知1到a过程为等容变化，根据查理定律有，解得
则1到a过程吸收热量为
a到2过程为等压变化，根据盖—吕萨克定律有，联立解得
a到2过程放出热量为，又有
则1到a过程吸收热量和a到2过程放出热量之比为
【答案】 (1)；(2)
32．(2022•黑龙江省哈六中五模)如图所示，在一横截面积为S的竖直玻璃管内封闭着A、B两部分理想气体，中间用水银柱隔开。玻璃管静止时，A部分气柱长度为3L，压强为P0；B部分气柱长度为2L，水银柱产生的压强为0.5P0。已知大气压强为P0，环境温度保持不变。
(1)若将玻璃管沿竖直平面内缓慢转过90°，待稳定后求气柱A的长度；
(2)若在玻璃管装有气体A的顶端开一小孔，现缓慢加热气体B，当气体B从外界吸收的热量为Q时，水银刚好到达小孔处，求该过程气体B内能的增量△U。
【解析】 (1)转动前B部分气体压强为
设转过90°后B部分气体长度为，则A部分气体的长度为l：
设B部分气体压强为，则A部分气体压强为：
由玻意耳定律可得，对A部分气体有
对B部分气体有，联立解得l＝2.5L
(2)由题意知，在玻璃管装有气体A的顶端开一小孔，现缓慢加热气体，水银上升，
这一过程中B部分气体发生等压变化，压强恒为
气体对外界做功为
根据热力学第一定律，可得该过程气体内能的增量为
【答案】 (1)l＝2.5L；(2)△U＝Q－4.5P0LS
33．(2022•河北省衡水中学高三(上)五调)如图所示，有一横截面积为40cm2的绝热汽缸(足够高)，用一绝热轻质活塞封闭一定质量的理想气体，在接近容器底部的地方有一电热丝，电热丝的两头接在汽缸的外面，接线处密闭性良好。开始时汽缸内气体的温度为300K，密封气柱的高度为6cm。现在给汽缸内的气体加热，使活塞缓慢运动，经过一段时间后汽缸内的气体温度达到400K，整个过程中汽缸内气体吸收的热量为12J。设大气压强为Pa，活塞运动过程无摩擦，求：
(1)汽缸再次稳定时，汽缸内气柱高度的变化量；
(2)整个过程中气体内能的变化量。
【解析】 (1)设气缸加热稳定后，气缸内气柱的长度为L2；取气缸内被封闭的气体作为研究的对象，在开始时气体的体积为V1=L1S
初态气体的温度为T1=300K
在末状态时气缸内气体的体积为V2=L2S
末态气体的温度为T2=400K
根据题意可知气体在做等压变化，由理想气体状态方程可得，代入数据得L2=8.0cm
则汽缸再次稳定时，汽缸内气柱高度的变化量ΔL=L2–L1=8.0cm–6.0cm=2.0cm
(2)在该过程中，气体对外做功W=F·ΔL=p0S(L2–L1)=105×40.0×10－4×(8–6)×10－2J=8.0J
由热力学第一定律得ΔU=Q–W=12J–8.0J=4.0J
【答案】 (1)2cm；(2)4J
34．(2022•湖南省长沙市第一中学高三第三次月考)新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示。壶的容积为1.5 L，内含1.0 L的消毒液。闭合阀门K，缓慢向下压压杆A，每次可向瓶内储气室充入0.05 L的1.0 atm的空气，多次下压后，壶内气体压强变为2.0 atm时，按下按柄B，阀门K打开，消毒液从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，1.0 atm＝1.0×105Pa。
(1)求充气过程向下压压杆A的次数和打开阀门K后最多可喷出液体的体积；
(2)喷液全过程，气体状态变化的等温线近似看成一段倾斜直线，如图乙所示，估算全过程壶内气体从外界吸收的热量。
【解析】 (1)壶中原来空气的体积
由玻意尔定律，解得n＝10次
最多喷射的液体
(2) 外界对气体做功
由热力学第一定律有，解得
【答案】 (1) 10次；0.5 L；(2) 75 J
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