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(
热力学定律
)
(
知识框架
)
【知识建构】
(
布朗运动
分子势能
（体积）
分子动能
（温度）
内能
热力学第一定律
能量转化与守恒
热力学第二定律
改变内能的方式
做功
热传递
物质由大量分子组成
无规则运动
相互作用力
扩散现象
斥力
引力
分子运动理论
热学
气体
气体压强的微观解释
气体分子的状态参量
P
、
T
、
V
)
(
知识讲解
)
知识点1 . 热力学第一定律的应用
（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，气体对外做功。W为负；体积缩小，外界做功，W为正。若与外界绝热，则不发生热传递。此进Q=0.
[例题1]一定质量的气体从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了 6×105 J的功，问：
（1）物体的内能增加还是减少？变化量是多少？
（2）分子势能是增加还是减少？
（3）分子动能是增加还是减少？
解析：（1）气体从外界吸热：Q=4.2×105J，气体对外做功：W=－6×105J，由热力学第一定律：
⊿U=W+Q=－1.8×105J，⊿U为负，说明气体的内能减少了1.8×105J。
（2）因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加。
（3）因为气体的内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的动能一定减少，且分子动能的减少量一定大于气体内能的减少量。
[例题2]固定的气缸内由活塞B封闭着一定量的气体，在通常的情况下，这些气体分子之间的相互作用力可以忽略。在外力F作用下，将活塞B缓慢地向右拉动，如图12-2-1所示。在拉动活塞的过程中，假设气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变，关于气缸内的气体的下列论述，其中正确的是（ ）
(
F
B
)A.气体对外做功，气体内能减小
B.气体对外做功，气体内能不变
(
12-2-1
)C.外界对气体做功，气体内能不变
D.气体从外界吸热，气体内能不变
解析：由于活塞导热性能良好，且缓慢被拉动，则气体的温度始终与环境温度相同，即气体的温度不变，所以气体的内能不变。由于气体的体积碰撞，故气体对外做功，据热力第一定律可知气体从外界吸收热量。故选项B、D正确。
易错点悟：本题由于不计分子间的作用力，即不考虑分子势能，气体的内能即为气体分子的总动能。
答案：BD
(
知识讲解
)
知识点2 热力学第二定律的应用
热力学第二定律有多种表述，但无论用什么方式表述，都是揭示了自然界的基本规律：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
[例题1]电冰箱是一种类型的制冷机，是用机械的方式制造人工低温的装置．图12-2-2为电冰箱的原理图，一般电冰箱使用氟里昂12，即二氯二氟甲烷（CCl2F2）作为制冷剂．试回答下列问题：
(
压缩机
蒸发
器
毛细管
冷凝器
图
12-2-2
)①叙述电冰箱的工作原理．
②一小孩看到电冰箱能制冷，便打开电冰箱使室内凉快些，试问此方法是否可行？
③压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，那么下列说法中正确的是（ ）
A．在电冰箱的内管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量
B．在电冰箱的外管道中，制冷剂迅速膨胀并放出热量
C．在电冰箱的内管道中，制冷剂剧烈压缩吸收热量
D．在电冰箱的外管道中，制冷剂被剧烈压缩放出热量
解析：①热量不会自发地从低温热源移向高温热源，要实现这种逆向传热，需要外界做功．气态的制冷剂二氯二氟因压缩机中经压缩成高温气体，送入冷凝器，将热量传给空气或水，同时制冷剂液化成液态氟里昂，再通过膨胀阀或毛细管进行节流减压膨胀后，进入箱内蒸发器，液态氟里昂在低压下可以在较低的温度下蒸发为气体，在蒸发过程中制冷剂吸热，使周围温度降低，产生低温环境，蒸发后气态的制冷剂再送入压缩机，这样周而复始，由外界（压缩机）做功，系统（制冷剂）从低温热源（蒸发器）吸热，把热量传到高温热源（冷凝器），从而在冰箱内产生低于室温的温度．
②因为电冰箱的吸热装置（蒸发器）和散热器（冷凝器）同处室内，因此无法使室内温度降低，由于压缩机不断消耗电能做功转化为内能，室内温度还会升高．
③根据前面的分析可知，本题正确答案为：A、D
[例题2]热力学第二定律常见的表述有两种。
第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化；
第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。
图12-2-3（a）是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对致冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体。请你根据第二种表述完成示意图，根据你的理解，热力学第二定律的实质是 。
答案：
（2）热力学第二定律的实质是 一切与热现象有关的宏观
过程都有方向性。如图12-2-4：
(
知识讲解
)
知识点3 能量守恒定律的应用
通过做功把其它形式的能量（特别是机械能）转化为内能的问题是一类重要的综合题。解决这类综合题的关键在于弄清内能的来源。如：在机械能与内能相互转化的过程中，转化为内能的往往不是研究对象的全部机械能，而是系统损失的机械能。
[例题1]如图12-2-5所示容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下方是水，上方为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡。在这个过程中，下面哪个说法正确？
A．大气压力对水做功，水的内能增加
B．水克服大气压力做功，水的内能减少
(
12-2-5
)C．大气压力对水不做功，水的内能不变
D．大气压力对水不做功，水的内能增加
解析：确定连通器中的水（系统）为研究对象。
由于涉及系统内能是否变化，所以应从热传递和做功两个方面进行。
(
12-2-6
)由题中给出的条件可知：整个装置与外界绝热，所以不发生热传递。
同时，连通器中的水应受到连通器壁和器底的弹力，大气通过活塞施加
的大气压力，以及由于整个系统在地面而受到的重力。逐一判断各力的做功情况可知：
连通器对水的作用力，因无宏观位移或位移与力的方向垂直而对水不做功。
再看大气压力的功．打开阀门K后，根据连通器原理，最后A、B两管中的水面相平。设A管的横截面积为S1，水面下降的高度为h1，B管的横截面积为S2，水面上升的高度为h2。如图12-2-6所示。由于水的总体积保持不变，故有S1h1=S2h2。
A管中的水受向下的大气压力下降，大气压力做正功为W1=P0S1h1。B管中的水受到向下的压力，但水面上升，大气压力做负功为W2=-P0S2h2。则大气压力对水所做的总功W=W1+W2=0。即大气压力对水不做功。
至于重力对水所做的功，如图可以看到：水从A管流到B管，最后水面相平，最终的效果是A管中高度为h1的水柱移到B管中成为高度为h2的水柱，其重心的高度下降，因此，在这个过程中水所受重力对水做正功。
据热力学第一定律：△E=W+Q可知：水所受各力的合功为正功，传递的热量为零，所以，水的内能应增加。故应选D。
[例题2]根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的有：
A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体；
B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体；
C．机械能可以全部转化为热量，但热量不可能全部转化为机械能；
D．机械能可以全部转化为热量，热量也可能全部转化为机械能。
解析：根据热传递的规律可知热量能够从高温物体传到低温物体；当外界对系统做功时，可以使系统从低温物体吸取热量传到高温物体上去，致冷机（如冰箱和空调）就是这样的装置。但是热量不能自发地从低温物体传到高温物体。选项A错误，B正确。
一个运动的物体，克服摩擦阻力做功，最终停止；在这个过程中机械能全部转化为热量。外界条件发生变化时，热量也可以全部转化为机械能；如在等温膨胀过程中，系统吸收的热量全部转化为对外界做的功，选项C错误，D正确。综上所述，该题的正确答案是B、D。
(
知识讲解
)
知识点4 两段气体相互关联问题的处理
该类问题涉及两部分（或两部分以上）的气体，它们之间虽没有气体变换，但在压强或体积这些量间有一定的关系，分析清楚这些关系往往是解决问题的关键。解决此类问题的一般方法是：
１．分别选取每段气体为研究对象，确定初、末状态及其状态参量，根据气态方程写出状态参量间的关系式。
２．认真分析每段气体的压强或体积之间的关系，并写出关系式。
３．多个方程联立求解。
[例题1]如图12-3-7，水平放置的汽缸内壁光滑，一个不导热的活塞将汽缸内的气体分为A、B两部分，两部分气体可以分别通过放在其中的电热丝加热。开始时，A气体的体积是B的一半，A气体的温度是17 C，B气体的温度是27 C，活塞静止。现缓慢加热汽缸内气体， 使A、B两部分气体的温度都升高10 C，在此过程中活塞向哪个方向移动？
某同学的解题思路是这样的：设温度升高后，左边气体体积增加，则右边气体体积减少，根据所给条件分别对两部分气体运用气态方程，讨论出的正负便可知道活塞移动方向。
(
A
B
)你认为该同学的思路是否正确？如果认为正确，请按该同学思路确定活塞的移动方向；如果认为不正确，请指出错误之处，并通过计算确定活塞的移动方向。
解析：该同学思路正确。
对A有：
对B有：
将已知条件代入上述方程，得＞0）
故活塞向右移动
还可以用下面方法求解：
设想先保持A、B的体积不变，当温度分别升高10 C时，对A有
同理，对B有
由于>
所以>，故活塞向右移动。
[例题2]）如图12-3-8所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气（视为理想气体）。初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法中正确的是
(
12-3-8
)Ａ．初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能
Ｂ．系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小
Ｃ．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气
Ｄ．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小
(
氧气
氢气
)【解析】初始时，两室气体的温度相同，故分子平均动能相等，A错；因为气缸是绝热的，所以气缸内气体的总的内能守恒，由于隔板导热，重新平衡后两种气体温度仍相同，即气体内能仍相等，所以每种气体内能均不变，B错；氢气通过隔板对氧气做功，而内能不变，由热力学第一定律可知氢气一定吸收了来自氧气的热量，C正确；达到平衡的过程中，氢气对氧气做功，氧气内能增加；热量从氧气传递到氢气内能又减少，D正确。
【答案】CD
(
随堂练习
)
1.下列说法正确的是 ( )
A．物体吸收热量，其温度一定升高
B．热量只能从高温物体向低温物体传递
C．遵守热力学第一定律的过程一定能实现
D．做功和热传递是改变物体内能的两种方式
1.[解析]：由热力学第一定律可知，做功与热传递可以改变物体的内能，D正确；故物体吸收热量时，其内能不一定增大，A错；由热力学第二定律可知，宏观的热现象有方向性，但若通过外界做功，热量也可以从低温物体传到高温物体，B、C错
答案：D
2. 下列说法中正确的是
A.物体吸热后温度一定升高
B.物体温度升高一定是因为吸收了热量
C.0℃的冰化为0℃的水的过程中内能不变
D.100℃的水变为100℃的水汽的过程中内能增大
2.解析：吸热后物体温度不一定升高，例如冰融化为水或水沸腾时都需要吸热，而温度不变，这时吸热后物体内能的增加表现为分子势能的增加，所以A不正确。做功也可以使物体温度升高，例如用力多次来回弯曲铁丝，弯曲点铁丝的温度会明显升高，这是做功增加了物体的内能，使温度上升，所以B不正确。冰化为水时要吸热，内能中的分子动能不变，但分子势能增加，因此内能增加，所以C不正确。水沸腾时要吸热，内能中的分子动能不变但分子势能增加，所以内能增大，D正确。
答案：D
3.关于物体内能及其变化，下列说法正确的是 ( )
A.物体的内能改变时，其温度必定改变
B.物体对外做功，其内能不一定改变；向物体传递热量，其内能不一定改变
C.对物体做功，其内能必定改变；物体对外传出一定热量，其内能必定改变
D.若物体与外界不发生热交换，其内能必定不改变。
3.解析：改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，这两种方式即可同时进行也可单独进行。
物体的内能变化时，其温度不一定改变，A项错。物体对外做功或外界向物体传递热量，物体的内能不一定改变，因为物体对外做功的同时外界向物体传递热量或外界向物体传递热量 的同时物体对外做功均能保证物体的内能不变，故B项正确。同B项理由，对物体做功或物体对外传出一定热量，物体的内能不一定改变，即C项错。对于D项，若物体与外界不发生热传递，但若与对外做功或对物体做功，其内能也会改变，故D项错。
答案：B。
4．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是___（填入正确选项前的字母，每选错一个扣1分，最低得分为0分）．
A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故
B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽，其分子之间的势能增加
C．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大
E．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和
F．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加
4．【解析】A错误之处在于气体分子是无规则的运动的，故失去容器后就会散开；D选项中没考虑气体的体积对压强的影响；F选项对气温升高，分子平均动能增大、平均速率增大，但不是每个分子速率增大，对单个分子的研究是毫无意义的。
【答案】BCE
5.下列关于热现象的说法，正确的是（ ）
A．外界对物体做功，物体的内能一定增加
B．气体的温度升高，气体的压强一定增大
C．任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体
D．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能
5.解析：外界对物体做功的同时，若物体向外放出热量，物体内能不一定增加。气体温度升高时，体积可能增大，则压强不一定增大。在一定条件下（借助外界条件），热量可以从低温物体传给高温物体。热机的效率总是小于100﹪，故燃料燃烧释放的热量不可能全部转化为机械能。
答案：D。
6.关于热力学第一、第二定律，下列论述正确的是（ ）
A．这两条定律都是有关能量的转化和守恒定律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
B．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一、第二定律
C．内能可以全部转化为其他形式的能，同时会产生其他影响
D．热力学第一定律指出内能可以和其他形式的能量相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能
6.解析：能量守恒定律，热力学第一、第二定律是各自独立的．由热力学第二定律知C正确．
答案：C
(
甲
乙
B
P
)7.如图12-2-7所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高。则在移动P的过程中
A．外力对乙做功；甲的内能不变；
B．外力对乙做功；乙的内能不变；
(
12-2-7
)C．乙传递热量给甲； 乙的内能增加 ；
D．乙的内能增加；甲的内能不变。
7.解析：在移动P的过程中,外界对乙气体做功，乙的内能要增加，所以乙的温度要升高.乙的温度升高后，甲、乙两部分气体就存在温度差，乙的温度较高，这样乙传递热量给甲。
答案：C。
8.金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外溢出，待筒内、外压强相等时，立即关闭开关。在外界保持恒温的条件下，经过一段较长的时间后，再次打开开关，这时出现的现象是（ ）
A．筒外空气流向筒内 B．筒内空气流向筒外
C．筒内外有空气交换，处于动平衡态，筒内空气质量不变 D．筒内外无空气交换
8.【解析】．因高压空气急剧外溢时，气体来不及充分与外界发生热交换，近似可看成绝热膨胀过程，气体对外做功，内能减少，所以关闭开关当时，筒内气温度较外界偏低，再经过较长时间后，筒内外达温度相同，对筒内剩余气体分析，属等容升温过程，压强要升高，大于外界气压，所以再打开开关时，筒内气体要流向筒外。
9. 如图12-2-8所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体（不计气体分子间的作用力）,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,
(
气体
)此时弹簧的弹性势能为(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态,经过此过程（ ）
A．全部转换为气体的内能
(
12-2-8
)B．一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
C．全部转换成活塞的重力势能和气体的内能
D．一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
9.解析：根据能量转化和守恒定律可知，弹簧减少的弹性势能有一部分转换成活塞的重力势能的增量，另一部分转换为气体内能的增量，故选项D正确。
易错点悟：部分考生对能量转化和守恒定律在热学中的运用不是很熟悉，导致转化的能量有遗漏，从而错解本题。
答案：D
10.关于热现象和热学规律，下列说法中哪些符合事实（ ）
A.布朗运动不是液体分子的热运动，是布朗小颗粒内部分子运动所引起的悬浮小颗粒的运动
B.用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功2.0×105J，若空气向外界放出热量1.5×105J，则空气内能增加5×104J
C.第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律
D.一定质量的气体，如果保持温度不变，体积越小压强越大
10.解析：布朗运动是液体或者气体分子对小颗粒撞击不平衡导致小颗粒的无规则运动，选项A错误。根据热力学第一定律可知选项B正确。第二类永动机不能制成并不是因为它违反了能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，选项C错误。根据可知，对于一定质量的气体，温度不变，体积越小，压强越大，选项D正确。
易错点悟：布朗运动容易被考生错误认为是液体或者气体分子的运动而导致出错。因记忆混淆，部分考生会错误的认为第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律而选C选项。
答案：BD
11.氧气钢瓶充气后压强高于外界大气压，假设缓慢漏气时瓶内外温度始终相等且保持不变，忽略氧气分子之间的相互作用。在该漏气过程中瓶内氧气（ ）
A．分子总数减少，分子总动能不变
B．密度降低，分子平均动能不变
C．吸收热量，膨胀做功
D．压强降低，不对外做功
11.解析：漏气过程中瓶内氧气质量减小，密度降低，分子总数减少。但因氧气的问题不变，分子的平均动能不变，瓶内氧气分子的总动能减少，故选项A错误选项B正确。以所有的氧气为研究对象，可以等效认为漏气后是原来的气体体积膨胀所致，故氧气度外做功。如果忽略氧气分子之间的相互作用时，则氧气的内能等于所有分子的动能，该氧气的内能不变，由热力学第一定律可知，必然吸收热量。由可知，v增大，T不变，则P必然减小，故选项C正确，选项D错误。
答案：BC
(
12-2-9
)12. 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，开口向下竖直插人水银槽中（插入过程没有空气进入管内），水银柱上升至图示位置停止。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
12.解析：两种情况下气体对水银做功相同,但A中水银克服重力做的功多,所以增加的内能少,B中水银克服重力做功少,所以增加的内能多。
易错点悟：本题主要考查了能量转换和守恒定律，部分考生由于A中的水银重力势能增加的多而认为气体对A做功多而错选A选项。
答案：B
13．（1）关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是
A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积
B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显
C．一定质量的理想气体，保持气体的压强不变，温度越高，体积越大
D．一定温度下，饱和汽的压强是一定的
E．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律
F．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间只有引力，没有斥力，所以液体表面具有收缩的趋势
(
o
p
V
A
B
D
C
)（2）如图12-2-10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280J，放出热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中气体对外界做功200J．求：
①ACB过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？
②BDA过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？
13．【解析】1.BCD
2.（1）ACB过程内能增加 ACB过程中 W1＝－280J，Q1＝410J
由热力学第一定律 UB－UA＝W1＋Q1＝130J
气体内能的变化量为130J
（2）BDA过程中气体放热
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＝－130J 又因气体对外界做功200J
由热力学第一定律 UA－UB＝W2＋Q2
Q2＝－330J 放出热量330J
【答案】（1）BCD （2）330J
14.一定质量的理想气体处于平衡状态Ⅰ.现设法使其温度降低而压强升高，达到平衡状态Ⅱ，则（ ）
A.状态Ⅰ时气体的密度比状态Ⅱ时的大
B.状态Ⅰ时气体的平均动能比状态Ⅱ时的大
C.状态Ⅰ时分子间的平均距离比状态Ⅱ时的大
D.状态Ⅰ时每个分子的动能都比状态Ⅱ时的分子平均动能大
14.解析：题中明确给出状态Ⅱ的温度比状态下的温度低，而理想气体的内能仅由温度决定，因此知B对.分子的平均动能增大或减小了，但不能说某时刻所有分子的动能都增大或都减小了，即使有些分子平均动能很大，仍有些分子的动能很小，选项D错误.由分子动理论知，若该气体体积增大，则分子间距必然增大，反之，气体体积减小则分子间平均距离也减小，由理想气体状态方程PV/T=恒量可知V必然减小，由此确定C正确.
答案：BC
15.下列说法正确的是 （ ）
A. 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B. 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量
C. 气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小
D. 单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大
15.解析：本题考查气体部分的知识.根据压强的定义A正确,B错.气体分子热运动的平均动能减小,说明温度降低,但不能说明压强也一定减小,C错.单位体积的气体分子增加,但温度降低有可能气体的压强减小,D错。
答案：A
16.如图12-3-9，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。气缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源。当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比 （ ）
(
12-3-9
)
A．右边气体温度升高，左边气体温度不变
B．左右两边气体温度都升高
C．左边气体压强增大
D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量
16.解析：本题考查气体.当电热丝通电后,右的气体温度升高气体膨胀,将隔板向左推,对左边的气体做功,根据热力学第一定律,内能增加,气体的温度升高.根据气体定律左边的气体压强增大.BC正确,右边气体内能的增加值为电热丝发出的热量减去对左边的气体所做的功,D错。
答案：BC
17.如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同。使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为VA、VB，压强变化量为pA、pB，对液面压力的变化量为FA、FB，则 （ ）
A．水银柱向上移动了一段距离 B．VA＜VB
C．pA＞pB D．FA＝FB
17.解析：首先假设液柱不动，则A、B两部分气体发生等容变化，由查理定律，对气体A：；对气体B：，又初始状态满足，可见使A、B升高相同温度，，，因此，因此液柱将向上移动，A正确，C正确；由于气体的总体积不变，因此VA=VB，所以B、D错误。
答案：AC
18.对一定量的气体， 下列说法正确的是 ( )
A．气体的体积是所有气体分子的体积之和
B．气体分子的热运动越剧烈， 气体温度就越高
C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的
D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少
18.[解析]：气体分子距离远大于分子大小，所以气体的体积远大于所有气体分子体积之和，A项错；温度是物体分子平均动能的标志，是表示分子热运动剧烈程度的物理量，B项正确；气体压强的微观解释是大量气体分子频繁撞击产生的，C项正确；气体膨胀，说明气体对外做功，但不能确定吸、放热情况，故不能确定内能变化情况，D项错。
答案：BC
19.地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交热忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计气团内分子间的势能）( )
A.体积减小，温度降低 B.体积减小，温度不变
C.体积增大，温度降低 D.体积增大，温度不变
19[解析]：本题考查气体的有关知识，本题为中等难度题目。随着空气团的上升，大气压强也随着减小，那么空气团的体积会增大，空气团对外做功，其内能会减小，因为不计分子势能，所以内能由其温度决定，则其温度会降低。所以空气团的体积增大、温度降低、压强减小。
答案：C
(
12-3-10
)20.已知理想气体的内能与温度成正比。如图12-3-10所示的实线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
20.[解析]：由PV/T为恒量，由图像与坐标轴围成的面积表达PV乘积，从实线与虚线等温线比较可得出，该面积先减小后增大，说明温度T先减小后增大，内能先将小后增大。
答案：B
21.如图12-3-11所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则 ( )
A.弯管左管内外水银面的高度差为h
B.若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大
C.若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升
D.若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升
21.【解析】：封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之差，故左管内外水银面高度差也为h，A对；弯管上下移动，封闭气体温度和压强不变，体积不变，B错C对；环境温度升高，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，D对。
答案：ACD
22．如图12-3-12所示，导热性能良好的气缸内用活塞封闭一定质量的空气，气缸固定不动，外界温度恒定。一条细线左端连接在活塞上，另一端跨过定滑轮后连接在一个小桶上，开始时活塞静止。现在不断向小桶中添加细沙，使活塞缓慢向右移动（活塞始终未被拉出气缸）。忽略气 体分子间相互作用，则在活塞移动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．气缸内气体的分子平均动能变小 B．气缸内气体的压强变小
C．气缸内气体向外放出热量 D．气缸内气体从外界吸收热
(
12-3-12
)
22．【解析】因温度不变，所以内能不变，活塞缓慢向右移动，体积变大，压强减小，对外界做功，由热力学第一定律必吸收热量，所以选项BD对
答案：BD
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(
热力学定律
)
(
知识框架
)
【知识建构】
(
布朗运动
分子势能
（体积）
分子动能
（温度）
内能
热力学第一定律
能量转化与守恒
热力学第二定律
改变内能的方式
做功
热传递
物质由大量分子组成
无规则运动
相互作用力
扩散现象
斥力
引力
分子运动理论
热学
气体
气体压强的微观解释
气体分子的状态参量
P
、
T
、
V
)
(
知识讲解
)
知识点1 . 热力学第一定律的应用
（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，气体对外做功。W为负；体积缩小，外界做功，W为正。若与外界绝热，则不发生热传递。此进Q=0.
[例题1]一定质量的气体从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了 6×105 J的功，问：
（1）物体的内能增加还是减少？变化量是多少？
（2）分子势能是增加还是减少？
（3）分子动能是增加还是减少？
[例题2]固定的气缸内由活塞B封闭着一定量的气体，在通常的情况下，这些气体分子之间的相互作用力可以忽略。在外力F作用下，将活塞B缓慢地向右拉动，如图12-2-1所示。在拉动活塞的过程中，假设气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变，关于气缸内的气体的下列论述，其中正确的是（ ）
(
F
B
)A.气体对外做功，气体内能减小
B.气体对外做功，气体内能不变
(
12-2-1
)C.外界对气体做功，气体内能不变
D.气体从外界吸热，气体内能不变
(
知识讲解
)
知识点2 热力学第二定律的应用
热力学第二定律有多种表述，但无论用什么方式表述，都是揭示了自然界的基本规律：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
[例题1]电冰箱是一种类型的制冷机，是用机械的方式制造人工低温的装置．图12-2-2为电冰箱的原理图，一般电冰箱使用氟里昂12，即二氯二氟甲烷（CCl2F2）作为制冷剂．试回答下列问题：
(
压缩机
蒸发
器
毛细管
冷凝器
图
12-2-2
)①叙述电冰箱的工作原理．
②一小孩看到电冰箱能制冷，便打开电冰箱使室内凉快些，试问此方法是否可行？
③压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，那么下列说法中正确的是（ ）
A．在电冰箱的内管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量
B．在电冰箱的外管道中，制冷剂迅速膨胀并放出热量
C．在电冰箱的内管道中，制冷剂剧烈压缩吸收热量
D．在电冰箱的外管道中，制冷剂被剧烈压缩放出热量
[例题2]热力学第二定律常见的表述有两种。
第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化；
第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。
图12-2-3（a）是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对致冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体。请你根据第二种表述完成示意图，根据你的理解，热力学第二定律的实质是 。
答案：
（2）热力学第二定律的实质是 一切与热现象有关的宏观
过程都有方向性。如图12-2-4：
(
知识讲解
)
知识点3 能量守恒定律的应用
通过做功把其它形式的能量（特别是机械能）转化为内能的问题是一类重要的综合题。解决这类综合题的关键在于弄清内能的来源。如：在机械能与内能相互转化的过程中，转化为内能的往往不是研究对象的全部机械能，而是系统损失的机械能。
[例题1]如图12-2-5所示容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下方是水，上方为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡。在这个过程中，下面哪个说法正确？
A．大气压力对水做功，水的内能增加
B．水克服大气压力做功，水的内能减少
(
12-2-5
)C．大气压力对水不做功，水的内能不变
D．大气压力对水不做功，水的内能增加
[例题2]根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的有：
A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体；
B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体；
C．机械能可以全部转化为热量，但热量不可能全部转化为机械能；
D．机械能可以全部转化为热量，热量也可能全部转化为机械能。
(
知识讲解
)
知识点4 两段气体相互关联问题的处理
该类问题涉及两部分（或两部分以上）的气体，它们之间虽没有气体变换，但在压强或体积这些量间有一定的关系，分析清楚这些关系往往是解决问题的关键。解决此类问题的一般方法是：
１．分别选取每段气体为研究对象，确定初、末状态及其状态参量，根据气态方程写出状态参量间的关系式。
２．认真分析每段气体的压强或体积之间的关系，并写出关系式。
３．多个方程联立求解。
(
12-3-7
)[例题1]如图12-3-7，水平放置的汽缸内壁光滑，一个不导热的活塞将汽缸内的气体分为A、B两部分，两部分气体可以分别通过放在其中的电热丝加热。开始时，A气体的体积是B的一半，A气体的温度是17 C，B气体的温度是27 C，活塞静止。现缓慢加热汽缸内气体， 使A、B两部分气体的温度都升高10 C，在此过程中活塞向哪个方向移动？
某同学的解题思路是这样的：设温度升高后，左边气体体积增加，则右边气体体积减少，根据所给条件分别对两部分气体运用气态方程，讨论出的正负便可知道活塞移动方向。
(
A
B
)你认为该同学的思路是否正确？如果认为正确，请按该同学思路确定活塞的移动方向；如果认为不正确，请指出错误之处，并通过计算确定活塞的移动方向。
[例题2]）如图12-3-8所示，绝热气缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气（视为理想气体）。初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法中正确的是
(
12-3-8
)Ａ．初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能
Ｂ．系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小
(
氧气
氢气
)Ｃ．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气
Ｄ．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小
(
随堂练习
)
1.下列说法正确的是 ( )
A．物体吸收热量，其温度一定升高
B．热量只能从高温物体向低温物体传递
C．遵守热力学第一定律的过程一定能实现
D．做功和热传递是改变物体内能的两种方式
2. 下列说法中正确的是（ ）
A.物体吸热后温度一定升高
B.物体温度升高一定是因为吸收了热量
C.0℃的冰化为0℃的水的过程中内能不变
D.100℃的水变为100℃的水汽的过程中内能增大
3.关于物体内能及其变化，下列说法正确的是 ( )
A.物体的内能改变时，其温度必定改变
B.物体对外做功，其内能不一定改变；向物体传递热量，其内能不一定改变
C.对物体做功，其内能必定改变；物体对外传出一定热量，其内能必定改变
D.若物体与外界不发生热交换，其内能必定不改变。
4．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是___（填入正确选项前的字母，每选错一个扣1分，最低得分为0分）．
A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故
B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽，其分子之间的势能增加
C．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大
E．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和
F．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加
5.下列关于热现象的说法，正确的是（ ）
A．外界对物体做功，物体的内能一定增加
B．气体的温度升高，气体的压强一定增大
C．任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体
D．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能
6.关于热力学第一、第二定律，下列论述正确的是（ ）
A．这两条定律都是有关能量的转化和守恒定律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
B．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一、第二定律
C．内能可以全部转化为其他形式的能，同时会产生其他影响
D．热力学第一定律指出内能可以和其他形式的能量相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能
(
甲
乙
B
P
)7.如图12-2-7所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高。则在移动P的过程中
A．外力对乙做功；甲的内能不变；
B．外力对乙做功；乙的内能不变；
(
12-2-7
)C．乙传递热量给甲； 乙的内能增加 ；
D．乙的内能增加；甲的内能不变。
8.金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外溢出，待筒内、外压强相等时，立即关闭开关。在外界保持恒温的条件下，经过一段较长的时间后，再次打开开关，这时出现的现象是（ ）
A．筒外空气流向筒内 B．筒内空气流向筒外
C．筒内外有空气交换，处于动平衡态，筒内空气质量不变 D．筒内外无空气交换
9. 如图12-2-8所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体（不计气体分子间的作用力）,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,
(
气体
)此时弹簧的弹性势能为(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态,经过此过程（ ）
A．全部转换为气体的内能
(
12-2-8
)B．一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
C．全部转换成活塞的重力势能和气体的内能
D．一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
10.关于热现象和热学规律，下列说法中哪些符合事实（ ）
A.布朗运动不是液体分子的热运动，是布朗小颗粒内部分子运动所引起的悬浮小颗粒的运动
B.用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功2.0×105J，若空气向外界放出热量1.5×105J，则空气内能增加5×104J
C.第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律
D.一定质量的气体，如果保持温度不变，体积越小压强越大
11.氧气钢瓶充气后压强高于外界大气压，假设缓慢漏气时瓶内外温度始终相等且保持不变，忽略氧气分子之间的相互作用。在该漏气过程中瓶内氧气（ ）
A．分子总数减少，分子总动能不变
B．密度降低，分子平均动能不变
C．吸收热量，膨胀做功
D．压强降低，不对外做功
(
12-2-9
)12. 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，开口向下竖直插人水银槽中（插入过程没有空气进入管内），水银柱上升至图示位置停止。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
13．（1）关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是
A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积
B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显
C．一定质量的理想气体，保持气体的压强不变，温度越高，体积越大
D．一定温度下，饱和汽的压强是一定的
E．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律
F．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间只有引力，没有斥力，所以液体表面具有收缩的趋势
(
o
p
V
A
B
D
C
)（2）如图12-2-10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280J，放出热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中气体对外界做功200J．求：
(
12-2-10
)①ACB过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？
②BDA过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？
14.一定质量的理想气体处于平衡状态Ⅰ.现设法使其温度降低而压强升高，达到平衡状态Ⅱ，则（ ）
A.状态Ⅰ时气体的密度比状态Ⅱ时的大
B.状态Ⅰ时气体的平均动能比状态Ⅱ时的大
C.状态Ⅰ时分子间的平均距离比状态Ⅱ时的大
D.状态Ⅰ时每个分子的动能都比状态Ⅱ时的分子平均动能大
15.下列说法正确的是 （ ）
A. 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B. 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量
C. 气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小
D. 单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大
16.如图12-3-9，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。气缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源。当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比 （ ）
(
12-3-9
)
A．右边气体温度升高，左边气体温度不变
B．左右两边气体温度都升高
C．左边气体压强增大
D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量
17.如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同。使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为VA、VB，压强变化量为pA、pB，对液面压力的变化量为FA、FB，则 （ ）
A．水银柱向上移动了一段距离 B．VA＜VB
C．pA＞pB D．FA＝FB
18.对一定量的气体， 下列说法正确的是 ( )
A．气体的体积是所有气体分子的体积之和
B．气体分子的热运动越剧烈， 气体温度就越高
C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的
D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少
19.地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交热忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计气团内分子间的势能）( )
A.体积减小，温度降低 B.体积减小，温度不变
C.体积增大，温度降低 D.体积增大，温度不变
(
12-3-10
)20.已知理想气体的内能与温度成正比。如图12-3-10所示的实线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
21.如图12-3-11所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则 ( )
(
12-3-11
)A.弯管左管内外水银面的高度差为h
B.若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大
C.若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升
D.若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升
22．如图12-3-12所示，导热性能良好的气缸内用活塞封闭一定质量的空气，气缸固定不动，外界温度恒定。一条细线左端连接在活塞上，另一端跨过定滑轮后连接在一个小桶上，开始时活塞静止。现在不断向小桶中添加细沙，使活塞缓慢向右移动（活塞始终未被拉出气缸）。忽略气
体分子间相互作用，则在活塞移动过程中，下列说法正确的是（ ）
(
12-3-12
)A．气缸内气体的分子平均动能变小 B．气缸内气体的压强变小
C．气缸内气体向外放出热量 D．气缸内气体从外界吸收热
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