专题116 热力学定律
体系构建
一、热力学第一定律
1．改变物体内能的两种方式
(1)做功；(2)热传递。
做功和热传递对改变物体的内能具有等效性。
2．热力学第一定律
(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
(2)表达式：ΔU＝Q＋W。
（3）ΔU＝W＋Q中正、负号法则
物理量 W Q ΔU
＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加
－ 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少
功W的正、负可以根据系统的体积变化判断：
①体积增大→系统对外做功→W＜0；
②体积减小→外界对系统做功→W＞0。
3．对热力学第一定律的理解
(1)做功和热传递对改变系统内能具有等效性。
(2)做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能间的相互转化。
(3)热传递过程是系统与外界之间内能转移的过程。
4．热力学第一定律的三种特殊情况
(1)绝热过程：Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。
(2)不做功的过程：W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。
(3)内能不变的过程：W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量。
5. 处理热力学第一定律与气体图象的综合问题的思路
（1）根据气体图象的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关系。
（2）．在p V图象中，图线与V轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。
（3）．结合热力学第一定律判断有关问题。
6.求解气体实验定律与热力学定律的综合问题的一般思路
二、热力学第二定律及微观意义
1．热力学第二定律的两种表述
(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。或表述为“第二类永动机是不可能制成的。”
2．热力学第二定律的实质是自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
（1）热传递具有方向性
两个温度不同的物体进行接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体。要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，来产生其他影响或引起其他变化。
（2）气体的扩散现象具有方向性
两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，绝不会自发地分开，成为两种不同的气体。
（3）机械能和内能的转化过程具有方向性
物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。
（4）气体向真空膨胀具有方向性
气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地再从容器中流回，使容器变为真空。
3. 用熵的概念表示热力学第二定律
在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。
4．热力学第二定律的微观意义
一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
5．对热力学第二定律“关键词”的理解
在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”的含义。
(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。
(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。
三、能量守恒定律和两类永动机
1．能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
应用能量守恒定律解题的方法步骤
（1）认清有多少种形式的能(例如动能、势能、内能、电能、化学能、光能等)在相互转化。
（2）分别写出减少的能量和增加的能量的表达式。
（3）根据下列两种思路列出能量守恒方程：
①某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量与增加量一定相等。
②某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量与增加量一定相等。
（4）解方程，代入数据，计算结果。
2．两类永动机
(1)第一类永动机：不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器。
违背能量守恒定律，因此不可能实现。
(2)第二类永动机：从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功，而不引起其他变化的机器。
违背热力学第二定律，不可能实现。
四.热力学第一定律与热力学第二定律的比较
（1）关于摩擦生热：热力学第一定律中，滑动摩擦力做功可以全部转化为热。热力学第二定律却说明这一热量不可能在不引起其他变化的情况下完全变成功。
（2）关于热量的传递：热力学第一定律说明，热量可以从高温物体自动传向低温物体，而热力学第二定律却说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体。
（3）关于能量：热力学第一定律说明在任何过程中能量必定守恒，热力学第二定律却说明并非所有能量守恒过程均能实现，能量转化具有方向性。
（4）两定律的关系：热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达形式，说明功及热量与内能改变的定量关系，而热力学第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一切变化过程的自然发展方向不可逆。所以二者相互独立，又相互补充。
最新高考题精选
1. （2022高考辽宁物理）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
【参考答案】A
【命题意图】本题考查对V——T图像的理解、理想气体的状态方程、热力学第一定律及其相关知识点.
【名师解析】
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，选项A正确；由题图V——T图像可知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，选项B错误；理想气体从状态a变化到状态b，温度升高，内能增大，选项D错误；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，选项C错误。
2. （2022山东物理）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
【参考答案】C
【命题意图】本题考查热学相关知识点。
【名师解析】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。
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；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。
3. （2022高考河北）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”）。
【参考答案】 ①. 增大 ②. 升高
【命题意图】本题考查气体及其相关知识点。
【名师解析】
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，容器中气球外部气体的压强将增大。当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，原来气球外部气体绝热压缩，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。
4.（1）（2022·全国理综甲卷·33（1））（5分）一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如图上从a到b的线段所示。在此过程中________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．气体一直对外做功
B．气体的内能一直增加
C．气体一直从外界吸热
D．气体吸收的热量等于其对外做的功
E．气体吸收的热量等于其内能的增加量
【参考答案】BCE
【命题意图】本题考查对p—T图像的理解、理想气体状态方程、热力学第一定律。
【解题思路】根据理想气体状态方程可知，过原点的p—T图像的斜率与体积V有关，一定质量理想气体从状态a到状态b，体积不变，对外不做功，选项A错误；根据理想气体的内能只与温度有关，可知一定质量理想气体从状态a到状态b，温度一直升高，内能一直增加，选项B正确；由热力学第一定律可知，气体一直从外界吸热，气体吸收的热量等于其内能的增加量，选项D错误CE正确。
5（1）（6分）（2022·高考广东物理）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程__________（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量__________（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。
【参考答案】不是 大于
【命题意图】本题考查热力学定律和能量守恒定律。
【解题思路】（1）空调将热量从室内传递到室外，是依靠压缩机做功，不是自发过程。根据能量守恒定律，空调排到室外的热量大于从室内吸收的热量。
6（2022·全国理综乙卷·33）（1）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
【参考答案】ABD
【名师解析】
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；
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；
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；
7．（2021高考新课程I卷山东卷）如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体（ ）
A．内能减少 B．对外界做正功
C．增加的内能大于吸收的热量 D．增加的内能等于吸收的热量
【参考答案】B
【名师解析】上浮过程中，小瓶内气体压强减小，体积增大，对外界做正功，温度升高，内能增大，选项A错误B正确；根据热力学第一定律，吸收的热量等于增加的内能与对外做功之和，选项CD错误。
8．（2021高考新课程II卷海南卷）如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，直线过原点．则气体（ ）
A．在状态c的压强等于在状态a的压强
B．在状态b的压强小于在状态c的压强
C．在的过程中内能保持不变
D．在的过程对外做功
【参考答案】AC
【名师解析】根据理想气体的V——T图像中等压线为过原点的倾斜直线，可知，气体在状态c的压强等于在状态a的压强，选项A正确；由玻意耳定律可知，气体在状态b的压强大于在状态c的压强，选项B错误；在的过程中气体温度不变，根据理想气体的内能只与温度有关，可知气体内能保持不变 ，选项C正确；在的过程，气体气体不变，不对外做功，选项D错误。
9．（2021新高考天津卷）列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成．上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换．若气缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（ ）
A．上下乘客时，气体的内能不变
B．上下乘客时，气体从外界吸热
C．剧烈颠簸时，外界对气体做功
D．剧烈颠簸时，气体的温度不变
【参考答案】AC
【解题思路】上下乘客时，气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换，在气体压缩的过程中，外界对气体做功，气体的内能不变，向外界散热，选项A正确B错误；剧烈颠簸时，在气体压缩的过程中，外界对气体做功，气体的温度升高，选项C正确D错误。
10.（1）（5分）（2021新高考湖南卷）如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞（截面积分别为和）封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从下降高度到位置时，活塞上细沙的总质量为。在此过程中，用外力作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为。下列说法正确的是__________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A. 整个过程，外力做功大于0，小于
B. 整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变
C. 整个过程，理想气体的内能增大
D. 整个过程，理想气体向外界释放的热量小于
E. 左端活塞到达位置时，外力等于
【参考答案】BCE
【解题思路】本题考查理想气体、热力学第一定律及其相关知识点，主要考查综合分析能力.由于是在左侧活塞上缓慢加细沙，右侧活塞位置不变，所以整个过程中，外力对气体做功等于0，选项A错误；由于气缸导热，气体温度不变，所以整个过程中理想气体的分子平均动能保持不变，选项B正确；由于理想气体的内能只与温度有关，所以理想气体内能增大，选项C正确；根据热力学第一定律，整个过程中。理想气体向外界释放的热量等于外力做功，选项D错误；对左侧活塞，由平衡条件，pS1=mg，对右侧活塞，由平衡条件，pS2=F，联立解得：F=mgS2/S1，选项E正确。
11.（1）（5分）（2021高考全国乙卷）如图，一定质量的理想气体从状态a（、、）经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a。对于ab、bc、ca三个过程，下列说法正确的是________（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每错选1个扣3分，最低得分为0分）
A. ab过程中，气体始终吸热
B. ca过程中，气体始终放热
C. ca过程中，气体对外界做功
D. bc过程中，气体的温度先降低后升高
E. bc过程中，气体的温度先升高后降低
【参考答案】ABE
【名师解析】ab过程中，气体做等容变化，压强增大，温度升高，内能增大，气体始终吸热，选项A正确；ca过程中，压强不变，体积减小，外界对气体做功，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，气体始终放热，选项B正确C错误；由于等温线是双曲线，所以bc过程中，气体的温度先升高后降低，选项E正确D错误。
12．（8分）（2021高考江苏物理卷）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．
【命题意图】本题考查热力学第一定律、理想气体状态方程及其相关知识点。
【解析】（1）对活塞，由平衡条件，pS=p0S+f，解得p=p0+f/S，
气体对外做功W=pSL，
由热力学第一定律，△U=Q-W=Q- pSL。
（2）T0=273+t0，由理想气体状态方程，=，
解得T=2（1+）T0。
【解法二】．（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
评分建议：本题共8分，每问4分
13.（5分）（2020高考全国理综II）
下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有_______，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有_______。（填正确答案标号）
A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
【参考答案】B C【命题意图】本题考查对热力学第一定律和热力学第二定律的理解。
【解题思路】汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热，不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律；冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，违背了热力学第一定律；某新型热机工作时，将从高温热源吸收热量全部转化为功，不违背热力学第一定律，不产生其他影响，违背了热力学第二定律；冰箱的制冷机工作时从冰箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律。所以违背热力学第一定律的是B，不违背热力学第一定律，但违背热力学第二定律的是C。
14.(2020·天津等级考)水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体( )
A．压强变大 B．对外界做功
C．对外界放热 D．分子平均动能变大
【参考答案】B
【名师解析】在水不断向外喷出的过程中，罐内气体体积增大，则气体对外做功，根据玻意耳定律可知，罐内气体的压强减小，选项A错误，B正确；由于罐内气体温度不变，不对外放热，选项C错误；根据温度是影响分子平均动能唯一因素可知，温度不变，分子平均动能不变，选项D错误。
最新模拟题精选
1. （2022山东淄博二模）某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )
A. 对外做正功，分子的平均动能减小
B. 对外做正功，内能增大
C. 对外做负功，分子的平均动能增大
D. 对外做负功，内能减小
【参考答案】A
【名师点拨】根据热力学第一定律公式△U=W+Q，公式中△U表示系统内能的增加量，W表示外界对系统做的功，Q表示系统吸收的热量，题中气体膨胀对外界做功，即气体对外界做负功，故W＜0，气体与外界无热交换，故Q=0，从而判断出气体内能的变化，也就得到分子的平均动能的变化情况．
【名师解析】
密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功，即外界对气体做负功，因而W＜0，缸内气体与外界无热交换说明Q=0，忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有分子动能的总和．根据热力学第一定律△U=W+Q，可知内能增加量△U＜0，故内能减小，分子平均动能减小，温度降低．所以只有A正确；
2. （2022山东泰安三模）一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态均可视为平衡态，各状态参数如图所示。对此气体，下列说法正确的是（ ）
A. A→B的过程中，气体对外界放热，内能不变
B. B→C的过程中，气体的压强增大，单位体积内的分子数增多
C. C→D的过程中，气体的压强不变，气体从外界吸热
D. D→A的过程中，气体的压强减小，分子的平均动能减小，单位体积内的分子数不变
【参考答案】D
【名师解析】
A→B的过程中温度不变，内能不变，体积膨胀对外界做功，由热力学第一定律得气体从外界吸热才可能保持内能不变，故A错误；B→C的过程中体积不变，单位体积内的分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，压强增大，故B错误；C→D过程的直线过原点，压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，气体放热才可能内能减小，故C错误；D→A的过程中气体的体积不变，单位体积内的分子数不变，温度减小，压强也减小，温度是分子平均动能的标志，故分子的平均动能减小，故D正确。
3. （2022山东枣庄一模）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. 状态a和c在同一条等温线上
B. 在a→b过程中增加的内能在数值上等于abefa所围的“面积”
C. 在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量
D. b→c过程中增加的内能小于d→a过程中减少的内能
【参考答案】BC
【名师解析】
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，所以状态a的温度小于状态c的温度，A错误；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，而p-V图线与坐标轴所围面积表示外界对气体做功，所以在a→b过程中增加的内能在数值上等于abefa所围的“面积”，B正确；
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，整个过程气体内能变化为零，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，C正确D错误。
4.（2022河北石家庄二中模拟）一定质量的理想气体依次经历三个过程，回到初始状态，该过程可用如图甲所示的图上三条直线a、b、c表示，其中a平行于横轴，b的延长线过坐标原点O，c平行于纵轴，该过程也可用如图乙所示的图表示。整个过程中气体________（选填“从外界吸热”或“向外界放热”），图甲中的b过程与图乙中的________（选填“d”、“e”或“f”）过程对应。
【参考答案】 ①. 从外界吸热 ②. e
【名师解析】
[1]由图可知，整个过程理想气体的内能不变，而气体对外做功，根据热力学第一定律
又
故可得。则整个过程中气体从外界吸热。
[2]图甲中，b过程，根据一定质量的理想气体状态方程
可知，温度不变，故与图乙中的e过程对应。
5. (2022辽宁沈阳二模)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，该气体体积V随摄氏温度t变化关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. A→B过程中，气体吸收热量
B. A→B过程中，气体压强增大
C. B→C过程中，气体压强不变
D. B→C过程中，气体分子的数密度减少
【参考答案】A
【名师解析】
A→B过程为恒温过程，体积增大，气体对外界做功，由可知，气体吸收热量。A正确；结合A中分析，由可知，压强减小。B错误；
B→C过程，根据
结合数学知识可知，B、C两点与—273.15℃点的连线为等压线，并且，斜率越大，压强越小，所以B→C过程压强增大，由题意，B→C分子数不变，体积减小，气体分子的数密度增大。CD错误。
6. （2022湖北武汉4月调研）如图所示，一定质量的理想气体从状态a（，，）经热力学过程ab，bc，ca后又回到状态a，对ab、bc、ca三个过程，下列说法正确的是（ ）
A. ca过程中，气体对外界做功
B. bc过程中，气体向外界放热
C. 气体在状态a的体积是状态b的2倍
D. 气体在状态b的体积是状态c的4倍
【参考答案】C
【名师解析】
由图可知，ca过程中，气体压强不变，温度降低，则气体体积减小，外界对气体做功，故A错误；由图可知，bc过程中，气体温度升高，则气体吸收外界的热量，故B错误；
由图可知，，则根据玻意耳定律
可得，即气体在状态a的体积是状态b的2倍，故C正确；
由图可知，，则根据气体状态方程，可得，气体在状态c的体积是状态b的4倍，故D错误。
7. （2022江苏南京宁海中学4月模拟）一定质量的理想气体，按图示方向经历了ABCDA的循环，其中p﹣V图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能小
B. 由B到C的过程中，气体将放出热量
C. 由C到D的过程中，气体的内能保持不变
D. 由D到A的过程中，气体对外做功
【参考答案】B
【名师解析】
由图示图像可知pBVB＞pAVA，由理想气体状态方程
可知TB＞TA，温度是分子平均动能的标志，温度越高分子平均动能越大，因此状态B时气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能大，故A错误；由图示图像可知，由B到C过程气体体积V不变而压强p减小，由理想气体状态方程可知，气体温度T降低，该过程气体内能减少，，气体体积不变，外界对气体不做功，W＝0，由热力学第一定律
可知，气体将放出热量，故B正确；
由图示图像可知，由C到D过程，pV减小，由理想气体状态方程可知，气体温度T降低，气体的内能减小，故C错误；由图示图像可知，由D到A过程气体体积V不变，气体对外界不做功，故D错误。
8. （2022河南名校联盟大联考）如图所示，一定质量的理想气体由状态a开始，经历、、、四个过程回到原状态，其图像刚好是一个圆，气体在a、b、c、d四个状态的体积分别为、、，温度分别为、、，压强分别为、、、，其中，。下列说法正确的是（ ）
A. 在这四个状态中，c状态时气体的内能最多
B.
C.
D. 从状态a到状态b，气体从外界吸热
E. 从状态c到状态d，气体对外界做功
【参考答案】ACD
【名师解析】
一定质量的理想气体的内能大小由温度决定，在这四个状态中，c状态时气体的温度最高，故气体在c状态时的内能最多，A正确；从状态a到状态c，气体是等容变化，则有
因为有、、，解得，B错误；
从状态a到状态b，由理想气体状态方程可得
因为有、、、、，解得 ，C正确；从状态a到状态b，气体的体积增大，对外做功，温度升高，内能增加，所以气体从外界吸热，D正确；
E．从状态c到状态d，气体的体积减小，外界对气体做功，温度降低，内能减少，E错误。
9. （2022·山东滨州二模）如图所示一U形玻璃管竖直放置，右端开口，左管用光滑活塞和水银封闭一段空气柱。外界大气压为，封闭气体的温度，玻璃管的横截面积为S=5.0cm2，管内水银柱及空气柱长度如图所示。已知水银的密度为，重力加速度g=10m/s2；封闭气体的温度缓慢降至。求：
（1）温度时空气柱的长度L；
（2）已知该过程中气体向外界放出5.0J的热量，气体内能的增量。（结果保留两位有效数字）
【参考答案】（1）；（2）-2.5J
【名师解析】
（1）气体做等压变化，由盖—吕萨克定律得
解得
（2）封闭气体压强
外界对气体做功
由热力学第一定律
得
即内能减少了2.5J。
10（10分）（2022江西省重点中学协作体2022届高三第一次联考）某充气式座椅简化模型如图所示，质量相等且导热良好的两个气缸通过活塞封闭质量相等的两部分同种气体A、B,活塞通过轻弹簧相连如图所示静置在水平面上，已知气缸的质量为M,封闭气体的初始高度均为L、初始环境温度为To,轻弹簧的劲度系数为k、原长为Lo,大气压强为Po,重力加速度为g,活塞的横截面积为S、质量和厚度不计，弹簧形变始终在弹性限度内，活塞始终未脱离气缸。
（i）求初始时A气体的压强；
（ii）若环境温度缓慢降至0.8To,求稳定后活塞a离水平面的高度；
（iii）若环境温度缓慢降至0.8To,A、B气体总内能减小量为U,求A气体向外界释放的热量Q.
【名师解析】
（ⅰ）设弹簧的弹力为F ，所以 F Mg ①..................................1 分
所以对 A分析，设 A内气体的压强为 pA ，所以 pAS p0S Mg
解得pA p0 Mg /S ② ....................................................2 分.
（ⅱ）等压变化，则有
解得L1 0.8L ③.........................2 分
由 kx Mg 解得x Mg/k
活塞a 离水平面的高度为ha=④ ...............2 分
（ⅲ）对气体 A：气体内能减小 U /2
气体被压缩则外界对气体做功为
根据热力学第一定律，可得 U W Q即 U /2W Q
解得
11. （2022福建泉州高三下适应性测试）一定质量的理想气体被一薄活塞封闭在导热性能良好的汽缸内。活塞的质量、面积，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气，开始时汽缸水平放置，如图甲所示，活塞与汽缸底的距离，离汽缸口的距离。外界气温为，大气压强为，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位罝，待稳定后如图乙所示，然后对缸内气体缓慢加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，如图丙所示，取。
（1）求图乙状态下活塞与汽缸底部的距离；
（2）在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，气体增加的内能，求该过程气体吸收的热量。
【参考答案】（1）；（2）
【名师解析】
（1）当气缸水平放置时
当汽缸口向上
由玻意耳定律
则
（2）加热后气体做等压变化，设外界对气体做功为，则
解得
由热力学第一定律得
解得
12. (8分) （2021江苏常州一模）新冠疫情期间，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＝1.0×105 Pa.
(1) 求充气过程向下压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．
【名师解析】. (8分)：(1) 壶中原来空气的体积V1＝0.5 L(1分)
由玻意耳定律p1(nV0＋V1)＝p2V1(1分)
∴ n＝10次(1分)
最多喷射的液体ΔV＝nV0＝0.5 L(1分)
(2) 外界对气体做功W＝－ΔV＝－75 J(2分)
由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝0(1分)
∴ Q＝75 J(1分)
13（2021湖南永州二模）如图所示，一绝热气缸固定在倾角为30°的固定斜面上，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞的质量为2m，横截面积为S。初始时，气体的温度为T0，活塞与气缸底部相距为L。通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，活塞上升到与气缸底部相距2L处。已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与气缸壁之间的摩擦。求：
（i）此时气体的温度；（ii）加热过程中气体内能的增加量。
【名师解析】：(i) (3分)设加热后的温度为T，此时气体体积V＝2LS
初始时体积V0＝LS，由等压变化有：
＝ （2分）
解得 T＝2T0 （1分）
(ii) (5分)由题意得，封闭气体压强为
p＝p0＋＝p0＋ （1分）
该过程气体对外界做功 W＝pSL＝（p0＋）SL （2分）
气体内能的增加量 ΔU＝－W＋Q＝Q－（p0＋）SL （2分）
14．（2021年重庆模拟）如图所示，密闭导热容器A、B的体积均为V0，A、B浸在盛水容器中，达到热平衡后，A中压强为p0，温度为T0，B内为真空，将A中的气体视为理想气体。打开活栓C，A中部分气体进入B。
（1）若再次达到平衡时，水温未发生变化，求此时气体的压强；
（2）若密闭气体的内能与温度的关系为（k为大于0的已知常量，T1、T2分别为气体始末状态的温度），在①所述状态的基础上，将水温升至1.2T0，重新达到平衡时，求气体的压强及所吸收的热量。
【参考答案】（1）；（2），
【解题思路】本题考查气体实验定律，热力学第一定律，主要考查运用知识能力。
（1）容器内的理想气体从打开C到再次平衡时，发生等温变化，根据玻意尔耳定律得
解得此时气体压强
（2）升高温度，理想气体发生等容变化，根据查理定律得
解得压强为
温度改变，理想气体的体积不变，则外界即不对理想气体做功，理想气体也不对外界做功，所以；升高温度，内能增量为
根据热力学第一定律可知气体吸收的热量为
【名师点评】此题以A、B浸在盛水容器中，达到热平衡为情景，考查气体实验定律，热力学第一定律及其相关知识。
15 (2)(10分) （2021高考仿真模拟10）如图所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸，高度为L、底面积为S，缸内有一个质量为m的活塞，封闭了一定质量的理想气体．温度为热力学温标T0时，用绳子系住汽缸底，将汽缸倒过来悬挂起来，汽缸处于竖直状态，缸内气体高为L0.已知重力加速度为g，大气压强为p0，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦，求：
①采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离，缸内气体的温度至少要升高到多少？
②从开始升温到活塞刚要脱离汽缸，缸内气体压力对活塞做功多少？
③当活塞刚要脱离汽缸时，缸内气体的内能增加量为ΔU，则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少？
【名师解析】(2)①缓慢升高汽缸内的温度，气体等压膨胀，当气柱长为L时，活塞与汽缸脱离．设缸内气体的温度为T0.
由盖－吕萨克定律得＝，T＝T0.
②设缸内气体压力为F，由于气体是等压膨胀，压力不变．
根据活塞受力平衡：F＋mg＝p0S，F＝p0S－mg
缸内气体压力对活塞做功：W＝F(L－L0)＝(p0S－mg)(L－L0)．
③根据热力学第一定律：ΔU＝W＋Q，由于缸内气体压力对活塞做功，W为负，所以Q＝ΔU＋(p0S－mg)(L－L0)．
【名师解析】：(1)ACD (2)①T0 ②(p0S－mg)(L－L0)
③ΔU＋(p0S－mg)(L－L0)专题116 热力学定律
体系构建
一、热力学第一定律
1．改变物体内能的两种方式
(1)做功；(2)热传递。
做功和热传递对改变物体的内能具有等效性。
2．热力学第一定律
(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
(2)表达式：ΔU＝Q＋W。
（3）ΔU＝W＋Q中正、负号法则
物理量 W Q ΔU
＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加
－ 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少
功W的正、负可以根据系统的体积变化判断：
①体积增大→系统对外做功→W＜0；
②体积减小→外界对系统做功→W＞0。
3．对热力学第一定律的理解
(1)做功和热传递对改变系统内能具有等效性。
(2)做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能间的相互转化。
(3)热传递过程是系统与外界之间内能转移的过程。
4．热力学第一定律的三种特殊情况
(1)绝热过程：Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。
(2)不做功的过程：W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。
(3)内能不变的过程：W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量。
5. 处理热力学第一定律与气体图象的综合问题的思路
（1）根据气体图象的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关系。
（2）．在p V图象中，图线与V轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。
（3）．结合热力学第一定律判断有关问题。
6.求解气体实验定律与热力学定律的综合问题的一般思路
二、热力学第二定律及微观意义
1．热力学第二定律的两种表述
(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。或表述为“第二类永动机是不可能制成的。”
2．热力学第二定律的实质是自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
（1）热传递具有方向性
两个温度不同的物体进行接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体。要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，来产生其他影响或引起其他变化。
（2）气体的扩散现象具有方向性
两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，绝不会自发地分开，成为两种不同的气体。
（3）机械能和内能的转化过程具有方向性
物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。
（4）气体向真空膨胀具有方向性
气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地再从容器中流回，使容器变为真空。
3. 用熵的概念表示热力学第二定律
在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。
4．热力学第二定律的微观意义
一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
5．对热力学第二定律“关键词”的理解
在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”的含义。
(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。
(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。
三、能量守恒定律和两类永动机
1．能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
应用能量守恒定律解题的方法步骤
（1）认清有多少种形式的能(例如动能、势能、内能、电能、化学能、光能等)在相互转化。
（2）分别写出减少的能量和增加的能量的表达式。
（3）根据下列两种思路列出能量守恒方程：
①某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量与增加量一定相等。
②某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量与增加量一定相等。
（4）解方程，代入数据，计算结果。
2．两类永动机
(1)第一类永动机：不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器。
违背能量守恒定律，因此不可能实现。
(2)第二类永动机：从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功，而不引起其他变化的机器。
违背热力学第二定律，不可能实现。
四.热力学第一定律与热力学第二定律的比较
（1）关于摩擦生热：热力学第一定律中，滑动摩擦力做功可以全部转化为热。热力学第二定律却说明这一热量不可能在不引起其他变化的情况下完全变成功。
（2）关于热量的传递：热力学第一定律说明，热量可以从高温物体自动传向低温物体，而热力学第二定律却说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体。
（3）关于能量：热力学第一定律说明在任何过程中能量必定守恒，热力学第二定律却说明并非所有能量守恒过程均能实现，能量转化具有方向性。
（4）两定律的关系：热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达形式，说明功及热量与内能改变的定量关系，而热力学第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一切变化过程的自然发展方向不可逆。所以二者相互独立，又相互补充。
最新高考题精选
1. （2022高考辽宁物理）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
2. （2022山东物理）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
3. （2022高考河北）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”）。
4.（1）（2022·全国理综甲卷·33（1））（5分）一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如图上从a到b的线段所示。在此过程中________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．气体一直对外做功
B．气体的内能一直增加
C．气体一直从外界吸热
D．气体吸收的热量等于其对外做的功
E．气体吸收的热量等于其内能的增加量
5（1）（6分）（2022·高考广东物理）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程__________（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量__________（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。
6（2022·全国理综乙卷·33）（1）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
7．（2021高考新课程I卷山东卷）如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体（ ）
A．内能减少 B．对外界做正功
C．增加的内能大于吸收的热量 D．增加的内能等于吸收的热量
8．（2021高考新课程II卷海南卷）如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，直线过原点．则气体（ ）
A．在状态c的压强等于在状态a的压强
B．在状态b的压强小于在状态c的压强
C．在的过程中内能保持不变
D．在的过程对外做功
9．（2021新高考天津卷）列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成．上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换．若气缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（ ）
A．上下乘客时，气体的内能不变
B．上下乘客时，气体从外界吸热
C．剧烈颠簸时，外界对气体做功
D．剧烈颠簸时，气体的温度不变
10.（1）（5分）（2021新高考湖南卷）如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞（截面积分别为和）封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从下降高度到位置时，活塞上细沙的总质量为。在此过程中，用外力作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为。下列说法正确的是__________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A. 整个过程，外力做功大于0，小于
B. 整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变
C. 整个过程，理想气体的内能增大
D. 整个过程，理想气体向外界释放的热量小于
E. 左端活塞到达位置时，外力等于
11.（1）（5分）（2021高考全国乙卷）如图，一定质量的理想气体从状态a（、、）经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a。对于ab、bc、ca三个过程，下列说法正确的是________（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每错选1个扣3分，最低得分为0分）
A. ab过程中，气体始终吸热
B. ca过程中，气体始终放热
C. ca过程中，气体对外界做功
D. bc过程中，气体的温度先降低后升高
E. bc过程中，气体的温度先升高后降低
12．（8分）（2021高考江苏物理卷）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．
13.（5分）（2020高考全国理综II）
下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有_______，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有_______。（填正确答案标号）
A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
14.(2020·天津等级考)水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体( )
A．压强变大 B．对外界做功
C．对外界放热 D．分子平均动能变大
最新模拟题精选
1. （2022山东淄博二模）某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )
A. 对外做正功，分子的平均动能减小
B. 对外做正功，内能增大
C. 对外做负功，分子的平均动能增大
D. 对外做负功，内能减小
2. （2022山东泰安三模）一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态均可视为平衡态，各状态参数如图所示。对此气体，下列说法正确的是（ ）
A. A→B的过程中，气体对外界放热，内能不变
B. B→C的过程中，气体的压强增大，单位体积内的分子数增多
C. C→D的过程中，气体的压强不变，气体从外界吸热
D. D→A的过程中，气体的压强减小，分子的平均动能减小，单位体积内的分子数不变
3. （2022山东枣庄一模）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. 状态a和c在同一条等温线上
B. 在a→b过程中增加的内能在数值上等于abefa所围的“面积”
C. 在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量
D. b→c过程中增加的内能小于d→a过程中减少的内能
4.（2022河北石家庄二中模拟）一定质量的理想气体依次经历三个过程，回到初始状态，该过程可用如图甲所示的图上三条直线a、b、c表示，其中a平行于横轴，b的延长线过坐标原点O，c平行于纵轴，该过程也可用如图乙所示的图表示。整个过程中气体________（选填“从外界吸热”或“向外界放热”），图甲中的b过程与图乙中的________（选填“d”、“e”或“f”）过程对应。
5. (2022辽宁沈阳二模)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，该气体体积V随摄氏温度t变化关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. A→B过程中，气体吸收热量
B. A→B过程中，气体压强增大
C. B→C过程中，气体压强不变
D. B→C过程中，气体分子的数密度减少
6. （2022湖北武汉4月调研）如图所示，一定质量的理想气体从状态a（，，）经热力学过程ab，bc，ca后又回到状态a，对ab、bc、ca三个过程，下列说法正确的是（ ）
A. ca过程中，气体对外界做功
B. bc过程中，气体向外界放热
C. 气体在状态a的体积是状态b的2倍
D. 气体在状态b的体积是状态c的4倍
7. （2022江苏南京宁海中学4月模拟）一定质量的理想气体，按图示方向经历了ABCDA的循环，其中p﹣V图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能小
B. 由B到C的过程中，气体将放出热量
C. 由C到D的过程中，气体的内能保持不变
D. 由D到A的过程中，气体对外做功
8. （2022河南名校联盟大联考）如图所示，一定质量的理想气体由状态a开始，经历、、、四个过程回到原状态，其图像刚好是一个圆，气体在a、b、c、d四个状态的体积分别为、、，温度分别为、、，压强分别为、、、，其中，。下列说法正确的是（ ）
A. 在这四个状态中，c状态时气体的内能最多
B.
C.
D. 从状态a到状态b，气体从外界吸热
E. 从状态c到状态d，气体对外界做功
9. （2022·山东滨州二模）如图所示一U形玻璃管竖直放置，右端开口，左管用光滑活塞和水银封闭一段空气柱。外界大气压为，封闭气体的温度，玻璃管的横截面积为S=5.0cm2，管内水银柱及空气柱长度如图所示。已知水银的密度为，重力加速度g=10m/s2；封闭气体的温度缓慢降至。求：
（1）温度时空气柱的长度L；
（2）已知该过程中气体向外界放出5.0J的热量，气体内能的增量。（结果保留两位有效数字）
10（10分）（2022江西省重点中学协作体2022届高三第一次联考）某充气式座椅简化模型如图所示，质量相等且导热良好的两个气缸通过活塞封闭质量相等的两部分同种气体A、B,活塞通过轻弹簧相连如图所示静置在水平面上，已知气缸的质量为M,封闭气体的初始高度均为L、初始环境温度为To,轻弹簧的劲度系数为k、原长为Lo,大气压强为Po,重力加速度为g,活塞的横截面积为S、质量和厚度不计，弹簧形变始终在弹性限度内，活塞始终未脱离气缸。
（i）求初始时A气体的压强；
（ii）若环境温度缓慢降至0.8To,求稳定后活塞a离水平面的高度；
（iii）若环境温度缓慢降至0.8To,A、B气体总内能减小量为U,求A气体向外界释放的热量Q.
11. （2022福建泉州高三下适应性测试）一定质量的理想气体被一薄活塞封闭在导热性能良好的汽缸内。活塞的质量、面积，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气，开始时汽缸水平放置，如图甲所示，活塞与汽缸底的距离，离汽缸口的距离。外界气温为，大气压强为，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位罝，待稳定后如图乙所示，然后对缸内气体缓慢加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，如图丙所示，取。
（1）求图乙状态下活塞与汽缸底部的距离；
（2）在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，气体增加的内能，求该过程气体吸收的热量。
12. (8分) （2021江苏常州一模）新冠疫情期间，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＝1.0×105 Pa.
(1) 求充气过程向下压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．
13（2021湖南永州二模）如图所示，一绝热气缸固定在倾角为30°的固定斜面上，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞的质量为2m，横截面积为S。初始时，气体的温度为T0，活塞与气缸底部相距为L。通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，活塞上升到与气缸底部相距2L处。已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与气缸壁之间的摩擦。求：
（i）此时气体的温度；（ii）加热过程中气体内能的增加量。
14．（2021年重庆模拟）如图所示，密闭导热容器A、B的体积均为V0，A、B浸在盛水容器中，达到热平衡后，A中压强为p0，温度为T0，B内为真空，将A中的气体视为理想气体。打开活栓C，A中部分气体进入B。
（1）若再次达到平衡时，水温未发生变化，求此时气体的压强；
（2）若密闭气体的内能与温度的关系为（k为大于0的已知常量，T1、T2分别为气体始末状态的温度），在①所述状态的基础上，将水温升至1.2T0，重新达到平衡时，求气体的压强及所吸收的热量。
15 (2)(10分) （2021高考仿真模拟10）如图所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸，高度为L、底面积为S，缸内有一个质量为m的活塞，封闭了一定质量的理想气体．温度为热力学温标T0时，用绳子系住汽缸底，将汽缸倒过来悬挂起来，汽缸处于竖直状态，缸内气体高为L0.已知重力加速度为g，大气压强为p0，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦，求：
①采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离，缸内气体的温度至少要升高到多少？
②从开始升温到活塞刚要脱离汽缸，缸内气体压力对活塞做功多少？
③当活塞刚要脱离汽缸时，缸内气体的内能增加量为ΔU，则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少？
