1、章末综合测评章末综合测评(三三)热力学定律热力学定律 (时间：时间：90 分钟分钟分值：分值：100 分分) 1(4 分分)如图所示如图所示，在紫铜管内滴入乙醚在紫铜管内滴入乙醚， ，盖紧管塞盖紧管塞。用手拉住绳子两端迅速往复用手拉住绳子两端迅速往复 拉动拉动，管塞会被冲开管塞会被冲开。管塞被冲开前管塞被冲开前() A外界对管内气体做功外界对管内气体做功，气体内能增大气体内能增大 B管内气体对外界做功管内气体对外界做功，气体内能减小气体内能减小 C管内气体内能不变管内气体内能不变，压强变大压强变大 D管内气体内能增大管内气体内能增大，压强变大压强变大 D克服绳与金属管间的摩擦做功克服绳与金属管
2、间的摩擦做功，使管壁内能增大使管壁内能增大，温度升高温度升高。通过热传递通过热传递，乙乙 醚的内能增大醚的内能增大，温度升高温度升高， 直至沸腾直至沸腾； 管塞会被冲开管塞会被冲开。 管塞被冲开前管内气体内能增大管塞被冲开前管内气体内能增大， 压强变大。选项压强变大。选项 D 正确。正确。 2(4 分分)如图所示如图所示，两个完全相同的金属球两个完全相同的金属球 A 和和 B，其中其中 A 球放在不导热的水平面球放在不导热的水平面 上上， B 球用不导热的细线悬挂起来球用不导热的细线悬挂起来， 现供给两球相同的热量现供给两球相同的热量， 它们的温度分别升高了它们的温度分别升高了tA、 tB，则
3、则() AtAtBBtAtB CtAtBDtA、tB无法比较无法比较 B两球受热后体积都要增大两球受热后体积都要增大，A 球因为放在不导热的水平面上球因为放在不导热的水平面上，受热膨胀后受热膨胀后，重重 心升高心升高，重力做负功重力做负功，根据能量守恒定律可知根据能量守恒定律可知，A 球吸收的热量一部分转化成自身的内球吸收的热量一部分转化成自身的内 能能，使温度升高使温度升高，另一部分需要克服重力做功另一部分需要克服重力做功，使重力势能增加；对于使重力势能增加；对于 B 球球，同样要同样要 受热膨胀受热膨胀，膨胀时重心下降膨胀时重心下降，重力做正功重力做正功，同样由能量守恒定律可知同样由能量守
4、恒定律可知，B 球吸收的热量球吸收的热量 和重力做的功都要转化成自身的内能和重力做的功都要转化成自身的内能，从而使温度升高从而使温度升高，由以上分析可知由以上分析可知，B 球增加的球增加的 内能要比内能要比 A 球多球多，B 球的温度升高得多球的温度升高得多，所以有所以有tAtB，B 正确。正确。 3(4 分分)对热力学第二定律的理解对热力学第二定律的理解，下列说法正确的是下列说法正确的是() A热量不能由低温物体传给到高温物体热量不能由低温物体传给到高温物体 B外界对物体做功外界对物体做功，物体的内能必定增加物体的内能必定增加 C永动机不可能制成永动机不可能制成，是因为违反了热力学第二定律是
5、因为违反了热力学第二定律 D不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化而不引起其他变化 D根据热力学第二定律根据热力学第二定律， 热量不能自发地由低温物体传给高温物体热量不能自发地由低温物体传给高温物体，但在一定条但在一定条 件下件下，热量可以由低温物体传给高温物体热量可以由低温物体传给高温物体，例如电冰箱的工作过程例如电冰箱的工作过程，选项选项 A 错误；根错误；根 据热力学第一定律据热力学第一定律，物体内能的变化取决于吸收或放出的热量和做功的正负两个因素物体内能的变化取决于吸收或放出的热量和做功的正负两个因素， 选项选项 B 错误
6、；永动机违反能量守恒定律错误；永动机违反能量守恒定律，选项选项 C 错误；选项错误；选项 D 是热力学第二定律的表是热力学第二定律的表 述形式之一述形式之一，选项选项 D 正确。正确。 4(4 分分)关于能量和能源关于能量和能源，下列说法正确的是下列说法正确的是() A化石能源是清洁能源化石能源是清洁能源，水能是可再生能源水能是可再生能源 B人类在不断地开发和利用新能源人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造所以能量可以被创造 C在能源的利用过程中在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源所以不需要节约能源 D能量耗散现象说明能量耗散现象说
7、明：在能量转化的过程中在能量转化的过程中， ，虽然能的总量并不减少虽然能的总量并不减少，但能量品但能量品 质降低了质降低了 D化石能源在燃烧时放出化石能源在燃烧时放出 SO2、CO2等气体等气体，形成酸雨和温室效应形成酸雨和温室效应，破坏生态环破坏生态环 境境，不是清洁能源不是清洁能源，选项选项 A 错误错误；能量是守恒的能量是守恒的，但能量品质会下降但能量品质会下降，故要节约能源故要节约能源， 选项选项 B、C 错误错误，D 正确。正确。 5(4 分分)如图所示的两端开口的如图所示的两端开口的 U 形管中形管中，盛有同种液体盛有同种液体，并用阀门并用阀门 K 将液体隔将液体隔 成左成左、右两
8、部分右两部分，左边液面比右边液面高左边液面比右边液面高。现打开阀门现打开阀门 K，从打开阀门的两边液面第一从打开阀门的两边液面第一 次平齐的过程中次平齐的过程中，液体向外放热为液体向外放热为 Q，内能变化量为内能变化量为U，动能变化量为动能变化量为Ek；大气对液大气对液 体做功为体做功为 W1，重力做功为重力做功为 W2，液体克服阻力做功为液体克服阻力做功为 W3，由功能关系可得由功能关系可得W10； W2W3Ek；W2W3QU；W3QU，其中其中，正确的是正确的是() AB CD B由动能定理可知由动能定理可知 W2W3W1Ek， 其中其中 W1pV 左左 pV 右右 0， 可知可知 正确。
9、由热力学第一定律正确。由热力学第一定律UWQ 得得UW3Q，可知可知正确正确，错误。综合以上错误。综合以上 分析可知分析可知 B 正确。正确。 6(4 分分)如图所示如图所示，两个相通的容器两个相通的容器 P、Q 间装有阀门间装有阀门 K，P 中充满气体中充满气体，Q 为真为真 空空，整个系统与外界没有热交换整个系统与外界没有热交换。打开阀门打开阀门 K 后后，P 中的气体进入中的气体进入 Q 中中，最终达到平最终达到平 衡衡，则则() A气体体积膨胀气体体积膨胀，内能增加内能增加 B气体分子势能减少气体分子势能减少，内能增加内能增加 C气体分子势能增加气体分子势能增加，压强可能不变压强可能不
10、变 DQ 中气体不可能自发地全部退回到中气体不可能自发地全部退回到 P 中中 D气体的膨胀过程没有热交换气体的膨胀过程没有热交换，可以判断可以判断 Q0；由于容器由于容器 Q 内为真空内为真空，所以气所以气 体是自由膨胀体是自由膨胀，虽然体积变大虽然体积变大，但是气体并不对外做功但是气体并不对外做功，即即 W0；根据热力学第一定；根据热力学第一定 律律UWQ，由以上可以判断该过程由以上可以判断该过程U0，即气体的内能不变即气体的内能不变，选项选项 A、B 错误错误； 由于气体分子间的作用力表现为引力由于气体分子间的作用力表现为引力，所以气体体积变大时分子引力做负功所以气体体积变大时分子引力做负
11、功，分子势能分子势能 增加增加，由此进一步推断分子动能减小由此进一步推断分子动能减小，温度降低温度降低；体积变大体积变大、温度降低温度降低，则气体压强变则气体压强变 小小，选项选项 C 错误；宏观过程中的热现象都是不可逆的错误；宏观过程中的热现象都是不可逆的，选项选项 D 正确。正确。 7(4 分分)(多选多选)关于内能和机械能的说法中不正确的是关于内能和机械能的说法中不正确的是( ) A内能和机械能各自包含动能和势能内能和机械能各自包含动能和势能，因此它们的本质上是一样的因此它们的本质上是一样的 B物体的内能和机械能均不为零物体的内能和机械能均不为零 C一个物体的机械能可以为零一个物体的机械
12、能可以为零，但它的内能永远不可能为零但它的内能永远不可能为零 D物体的机械能变化时物体的机械能变化时，它的内能可以保持不变它的内能可以保持不变 AB机械能是指宏观物体动能和势能的总和机械能是指宏观物体动能和势能的总和，内能是指物体内所有分子动能和分内能是指物体内所有分子动能和分 子势能的总和子势能的总和，有本质的区别有本质的区别，A 错错，符合题意符合题意；物体的分子运动永不停息物体的分子运动永不停息，内能不可内能不可 能为零能为零，但物体机械能可以为零但物体机械能可以为零，B 错错，符合题意符合题意，C 对对，不符合题意不符合题意；机械能机械能、内能内能 在一定条件下可相互转化在一定条件下可
13、相互转化，但没有转化时但没有转化时，一个可以变化一个可以变化，另一个可以不变另一个可以不变，D 对对。不不 符合题意符合题意，故本题选故本题选 AB。 8 (6 分分)一定质量的非理想气体一定质量的非理想气体(分子间的作用力不可忽略分子间的作用力不可忽略)， 从外界吸收了从外界吸收了 4.2105 J 的热量的热量，同时气体对外做了同时气体对外做了 6105J 的功的功，则：则： (1)气体的内能气体的内能_(选填选填“增加增加”或或“减少减少”)，其变化量的大小为其变化量的大小为_J。 (2)气体的分子势能气体的分子势能_(选填选填“增加增加”或或“减少减少”)。 (3)分子平均动能如何变化
14、？分子平均动能如何变化？ 解析解析(1)因气体从外界吸收热量因气体从外界吸收热量，所以所以 Q4.2105J 气体对外做功气体对外做功 6105J，则外界对气体做功则外界对气体做功 W6105J 由热力学第一定律由热力学第一定律UWQ，得得 U6105J4.2105J1.8105J 所以物体内能减少了所以物体内能减少了 1.8105J。 (2)因为气体对外做功因为气体对外做功，体积膨胀体积膨胀，分子间距离增大了分子间距离增大了，分子力做负功分子力做负功，气体的分气体的分 子势能增加了。子势能增加了。 (3)因为气体内能减少了因为气体内能减少了，而分子势能增加了而分子势能增加了，所以分子平均动能
15、必然减少了所以分子平均动能必然减少了，且且 分子平均动能的减少量一定大于分子势能的增加量。分子平均动能的减少量一定大于分子势能的增加量。 答案答案 (1)减少减少1.8105(2)增加增加(3)见解析见解析 9(10 分分)如图所示如图所示，一长为一长为 L、内横截面积为内横截面积为 S 的绝热汽缸固定在水平地面上 的绝热汽缸固定在水平地面上， 汽缸内用一质量为汽缸内用一质量为 m 的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，开始时活塞用销钉固定开始时活塞用销钉固定 在汽缸正中央在汽缸正中央，汽缸内被封闭气体压强为汽缸内被封闭气体压强为 p。外界大气压为外界大气压为
16、p0(pp0)。现释放活塞现释放活塞，测测 得活塞被缸内气体推到缸口时的速度为得活塞被缸内气体推到缸口时的速度为 v0求：求： (1)此过程克服大气压力所做的功；此过程克服大气压力所做的功； (2)活塞从释放到将要离开缸口活塞从释放到将要离开缸口，缸内气体内能改变了多少？缸内气体内能改变了多少？ 解析解析(1)设大气作用在活塞上的压力为设大气作用在活塞上的压力为 F，则：则： Fp0S 根据功的定义式根据功的定义式 WFl 得得 W1 2p 0LS。 (2)设活塞离开汽缸时动能为设活塞离开汽缸时动能为 Ek，则则 Ek1 2mv 2 根据能量守恒定律得根据能量守恒定律得 U1 2mv 2 1
17、2p 0LS1 2(mv 2 p0LS) 即内能减少了即内能减少了1 2(mv 2 p0LS)。 答案答案 (1)1 2p 0LS (2)内能减少了内能减少了1 2(mv 2 p0LS) 10(10 分分)下面是某同学在题为下面是某同学在题为能源的利用和节约能源能源的利用和节约能源的研究性学习中收集到的研究性学习中收集到 的有关太阳能的资料：的有关太阳能的资料： 太阳能是人类最基本的能源太阳能是人类最基本的能源，它无污染它无污染、无费用无费用，这种能源的使用期和太阳寿命一这种能源的使用期和太阳寿命一 样长样长， 当太阳光照射地面时当太阳光照射地面时， 1 m2地面上地面上在在 1 s 内平均得
18、到的太阳辐射能约内平均得到的太阳辐射能约为为 1.0103J。 太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经逐渐地出现在我们的生活中目前已经逐渐地出现在我们的生活中。 该同学在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告：该同学在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告： 容积容积(V)100 L 集热管的采光面积集热管的采光面积(S)1.5 m2 效率效率()40% 使用年限使用年限(z)15 年年 (1)若某家庭每天大约需若某家庭每天大约需要要100 kg热水热水， 用这种热水器将这些水用这种热水器将这些水从从25 加热加热到到45 需要多长时间？需要多长时间
19、？ (2)与效率为与效率为 80%的电热水器相比的电热水器相比，每天可节约多少电能？每天可节约多少电能？ 解析解析(1)设设 T 为光照时间为光照时间，k1.0103J/(sm2)。 Q吸 吸 cm(tt0)4.2103100(4525) J 8.4106J。 太阳能热水器传给水的热量太阳能热水器传给水的热量 Q放 放 kST 因为因为 Q吸 吸 Q放 放， ，所以所以 TQ 吸吸 kS 8.4106 1.01031.540% s1.4104s3.9 h。 (2)由由 Q吸 吸 W1得得 WQ 吸吸 1 8.4 106 0.8 J1.05107J2.9 kWh。 答案答案 (1)3.9 h(2
20、)2.9 kWh 11.(4 分分)(多选多选)一定质量的理想气体从状态一定质量的理想气体从状态 a 开始开始，经历等温或等压过程经历等温或等压过程 ab、bc、 cd、da 回到原状态回到原状态，其其 p T 图像如图所示图像如图所示，其中对角线其中对角线 ac 的延长线过原点的延长线过原点 O。下列判下列判 断正确的是断正确的是() A气体在气体在 a、c 两状态的体积相等两状态的体积相等 B气体在状态气体在状态 a 时的内能大于它在状态时的内能大于它在状态 c 时的内能 时的内能 C在过程在过程 cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
21、D在过程在过程 da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 AB由由 ac 的延长线过原点的延长线过原点 O 知知，直线直线 Oca 为一条等容线为一条等容线，气体在气体在 a、c 两状态的两状态的 体积相等体积相等，选项选项 A 正确；理想气体的内能由其温度决定正确；理想气体的内能由其温度决定，故在状态故在状态 a 时的内能大于在时的内能大于在 状态状态 c 时的内能时的内能，选项选项 B 正确；过程正确；过程 cd 是等温变化是等温变化，气体内能不变气体内能不变，由热力学第一定由热力学第一定 律知律知，气体对外放出的热量等于外界对气体做的功气
22、体对外放出的热量等于外界对气体做的功，选项选项 C 错误错误；过程过程 da 气体内能增气体内能增 大大，从外界吸收的热量大于气体对外界做的功从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，选项选项 D 错误。错误。 12(4 分分)(多选多选)关于热力学定律关于热力学定律，下列说法正确的是下列说法正确的是() A为了增加物体的内能为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传热必须对物体做功或向它传热 B对某物体做功对某物体做功，必定会使该物体的内能增加必定会使该物体的内能增加 C可以从单一热源吸收热量可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功使之完全变为功 D不可能使热量从低温物体传给高温物体不可能使热量从
23、低温物体传给高温物体 AC本题考查热力学定律本题考查热力学定律，主要考查考生对热力学定律中内能变化主要考查考生对热力学定律中内能变化、做功关系及做功关系及 热量变化之间的关系热量变化之间的关系。选项选项 A，内能的改变可以通过做功或热传递进行内能的改变可以通过做功或热传递进行，A 正确正确；选选项项 B，对某物体做功对某物体做功，物体的内能不一定增加物体的内能不一定增加，B 错误；选项错误；选项 C，在引起其他变化的情况在引起其他变化的情况 下下，可以从单一热源吸收热量可以从单一热源吸收热量，将其全部变为功将其全部变为功，C 正确正确；选项选项 D，在引起其他变化的在引起其他变化的 情况下情况
24、下，可以使热量从低温物体传给高温物体可以使热量从低温物体传给高温物体，D 错误。错误。 13(4 分分)(多选多选)如图所示如图所示，a、b、c、d 表示一定质量的理想气体状态变化过程中表示一定质量的理想气体状态变化过程中 的四个状态的四个状态，图中图中 ad 平行于横坐标轴平行于横坐标轴，dc 平行于纵坐标轴平行于纵坐标轴，ab 的延长线过原点的延长线过原点，以下以下 说法正确的是说法正确的是() A从状态从状态 d 到到 c，气体不吸热也不放热气体不吸热也不放热 B从状态从状态 c 到到 b，气体放热气体放热 C从状态从状态 a 到到 d，气体对外做功气体对外做功 D从状态从状态 b 到到
25、 a，气体吸热气体吸热 BCD从状态从状态 d 到到 c，温度不变温度不变。理想气体内能不变理想气体内能不变，但是由于压强减小但是由于压强减小，所以体所以体 积增大积增大，对外做功对外做功，要保持内能不变要保持内能不变，一定要吸收热量一定要吸收热量，故选项故选项 A 错误错误；气体从状态气体从状态 c 到状态到状态 b 是一个降压是一个降压、降温过程降温过程，同时体积减小同时体积减小，外界对气体做功外界对气体做功，而气体的内能还要而气体的内能还要 减小减小，就一定要伴随放热就一定要伴随放热，故选项故选项 B 正确；气体从状态正确；气体从状态 a 到状态到状态 d 是一个等压、升温是一个等压、升
26、温 的过程的过程，同时体积增大同时体积增大，所以气体要对外做功所以气体要对外做功，选项选项 C 正确；气体从状态正确；气体从状态 b 到状态到状态 a 是个等容变化过程是个等容变化过程，随压强的增大随压强的增大，气体的温度升高气体的温度升高，内能增大内能增大，而在这个过程中气体而在这个过程中气体 的体积没有变化的体积没有变化，没有做功没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热气体内能的增大是因为气体吸热，故选项故选项 D 正确。正确。 14 (4 分分)(多选多选)如图是某研究小组为了探究如图是某研究小组为了探究“鱼鳔的作用鱼鳔的作用” ”所制作的装置所制作的装置。具体制具体制 作方法如下作方法如
27、下：在大号在大号“可乐瓶可乐瓶”中注入半瓶水中注入半瓶水，在一个小气球中放入几枚硬币并充入少在一个小气球中放入几枚硬币并充入少 量空气量空气(忽略气体的分子势能忽略气体的分子势能)，将其装入将其装入“可乐瓶可乐瓶”中中。通过在水中放盐改变水的密度通过在水中放盐改变水的密度 后后，使气球恰好悬浮于水中使气球恰好悬浮于水中，并拧紧瓶盖并拧紧瓶盖。设初始时瓶中气体设初始时瓶中气体、水及外界大气的温度相水及外界大气的温度相 同同。当用手挤压当用手挤压“可乐瓶可乐瓶”的上半部分时的上半部分时，下列说法正确的是下列说法正确的是() A快速挤压时快速挤压时，瓶内气体压强变大瓶内气体压强变大 B快速挤压时快速
28、挤压时，瓶内气体温度不变瓶内气体温度不变 C快速挤压时快速挤压时，瓶内气体体积不变瓶内气体体积不变 D缓慢挤压时缓慢挤压时，瓶内气体温度不变瓶内气体温度不变 AD快速挤压气体时快速挤压气体时，外界对气体做功外界对气体做功，来不及传热来不及传热，由由 WQU 内能增大内能增大， 温度上升温度上升，体积变小体积变小，瓶内压强变大瓶内压强变大，A 正确正确，B、C 错误；缓慢挤压时错误；缓慢挤压时，温度不变温度不变， 体积变小体积变小，瓶内压强变大瓶内压强变大，D 正确。正确。 15(4 分分)(多选多选)大约在大约在 1670 年年，英国赛斯特城的主教约翰英国赛斯特城的主教约翰维尔金斯设计了一种磁
29、维尔金斯设计了一种磁 力力“永动机永动机”。如图所示如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔斜坡上端有一个小孔，斜斜 面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁如果在斜坡底端放一个小铁 球球，那么由于磁铁的吸引那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔当小球运动到小孔 P 处时处时，它就要掉它就要掉 下下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端 Q，由于有速度而可以对外做功由于有速度而可以对外做功，然后又被
30、然后又被 磁铁吸引回到上端磁铁吸引回到上端，到小孔到小孔 P 处又掉下处又掉下。在以后的二百多年里在以后的二百多年里，维尔金斯的永动机居然维尔金斯的永动机居然 改头换面地出现过多次改头换面地出现过多次， 其中一次是在其中一次是在 1878 年年， 即在能量转化和守恒定律确定即在能量转化和守恒定律确定 20 年后年后， 竟在德国取得了专利权竟在德国取得了专利权。关于维尔金斯关于维尔金斯“永动机永动机”，正确的认识应该是正确的认识应该是() A不符合理论规律不符合理论规律，一定不可能实现一定不可能实现 B如果忽略斜面的摩擦如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯维尔金斯“永动机永动机” ”一定可以实现一定可以
31、实现 C 如果忽略斜面的摩擦如果忽略斜面的摩擦， 铁球质量较小铁球质量较小， 磁铁磁性又较强磁铁磁性又较强， 则维尔金斯则维尔金斯“永动机永动机” 可以实现可以实现 D违背能量转化和守恒定律违背能量转化和守恒定律，不可能实现不可能实现 AD磁铁吸引小球上升磁铁吸引小球上升，要消耗磁铁的磁场能要消耗磁铁的磁场能，时间长了磁铁的磁性就会逐步减时间长了磁铁的磁性就会逐步减 弱弱，直至不能把小球吸引上去直至不能把小球吸引上去，该思想违背了能量转化和守恒定律该思想违背了能量转化和守恒定律，不可能实现。不可能实现。A、 D 正确。正确。 16(6 分分)我国我国“蛟龙蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米号
32、深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录再创载人深潜新纪录。 在某次深潜实验中在某次深潜实验中，“蛟龙蛟龙”号探测到号探测到 990 m 深处的海水温度为深处的海水温度为 280 K。某同学利用该某同学利用该 数据来研究气体状态随海水深度的变化数据来研究气体状态随海水深度的变化。如图所示如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的导热良好的汽缸内封闭一定质量的 气体气体，不计活塞的质量和摩擦不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度汽缸所处海平面的温度 T0300 K，压强压强 p01 atm， 封闭气体的体积封闭气体的体积 V03 m3。如果将该汽缸下潜至如果将该汽缸下潜至 990 m
33、深处深处，此过程中封闭气体可视此过程中封闭气体可视 为理想气体为理想气体。 (1)求求 990 m 深处封闭气体的体积深处封闭气体的体积(1 atm 相当于相当于 10 m 深的海水产生的压强深的海水产生的压强)。 。 (2)下潜过程中封闭气体下潜过程中封闭气体_(选填选填“吸热吸热”或或“放热放热”)，传递的热量传递的热量 _(选填选填“大于大于”或或“小于小于”)外界对气体所做的功外界对气体所做的功。 解析解析(1)当汽缸下潜至当汽缸下潜至 990 m 深处时深处时，设封闭气体的压强为设封闭气体的压强为 p， ，温度为温度为 T，体积体积 为为 V，由题意可知由题意可知 p100 atm
34、根据理想气体状态方程得根据理想气体状态方程得 p0V0 T0 pV T 代入数据得代入数据得 V2.810 2 m3。 (2)由上知封闭气体的体积减小由上知封闭气体的体积减小，外界对气体做功外界对气体做功，W0；封闭气体可视为理想气；封闭气体可视为理想气 体体，温度降低温度降低，其内能减小其内能减小，U0，根据热力学第一定律根据热力学第一定律UWQ 得得 Q0，即下即下 潜过程中封闭气体放热而且因为潜过程中封闭气体放热而且因为U0，传递的热量大于外界对气体所做的功。传递的热量大于外界对气体所做的功。 答案答案 (1)2.810 2 m3(2)放热放热大于大于 17(10 分分)如图所示如图所示
35、，一定质量的理想气体一定质量的理想气体，从状态从状态 A 等容变化到状态 等容变化到状态 B，再等压再等压 变化到状态变化到状态 D。已知在状态已知在状态 A 时时，气体温度气体温度 tA327 。 (1)求气体在状态求气体在状态 B 时的温度；时的温度； (2)已知由状态已知由状态 BD 的过程的过程，气体对外做功气体对外做功 W，气体与外界交换热量气体与外界交换热量 Q，试比试比较较 W 与与 Q 的大小的大小，并说明原因并说明原因。 解析解析(1)气体由状态气体由状态 A 变化到状态变化到状态 B 由查理定律由查理定律pA TA pB TB可得 可得 TBpB pAT A1 2 (327
36、273) K300 K 所以所以 tB27 。 (2)由由 BD 的过程的过程，气体温度升高气体温度升高，内能增大内能增大，由热力学第一定律由热力学第一定律UQW0 可得可得 QW。 答案答案 (1)27 (2)QW原因见解析原因见解析 18(10 分分)如图所示如图所示，体积为体积为 V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度 均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为 2.4T0、压强为压强为 1.2p0的理想气体的理想气体。p0和和 T0分别分别 为大气的压强和温度为大气的压强和温度。已知已知：气体内能气体内能 U
37、与温度与温度 T 的关系为的关系为 UT，为正的常量为正的常量；容容 器内气体的所有变化过程都是缓慢的器内气体的所有变化过程都是缓慢的。求：求： (1)缸内气体与大气达到平衡时的体积缸内气体与大气达到平衡时的体积 V1； (2)在活塞下降过程中在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量汽缸内气体放出的热量 Q。 解析解析(1)在气体压强由在气体压强由 p1.2p0下降到下降到 p0的过程中的过程中，气体体积不变气体体积不变，温度由温度由 T 2.4T0变为变为 T1 由查理定律得由查理定律得T1 T p0 p 解得解得 T12T0 在气体温度由在气体温度由 T1变为变为 T0的过程中的过程中，体积由体积由 V 减小到减小到 V1，气体压强不变气体压强不变，由盖由盖吕吕 萨克定律得萨克定律得 V V1 T1 T0 解得解得 V11 2V。 。 (2)在活塞下降过程中在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为活塞对气体做的功为 Wp0(VV1) 在这一过程中在这一过程中，气体内能的减少量为气体内能的减少量为 U(T1T0) 由热力学第一定律得由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为汽缸内气体放出的热量为 QWU，解得解得 Q1 2p 0VT0。 答案答案 (1)1 2V (2)1 2p 0VT0
