本章易错过关(三)
1.C [解析] 由热力学第二定律可知,孤立系统的熵只能增大,不可能减小,故A、B错误;孤立系统只能自发地从比较有序的状态向更无序的状态发展,故C正确,D错误.
2.C [解析] 用打气筒向气球内缓慢打入气体,气球对瓶内气体做功,D错误;瓶内气体发生等温变化,由p1V1=p2V2,瓶内气体体积减小,压强增大,B错误;瓶内气体温度不变,内能不变,根据ΔU=Q+W可知,瓶内气体向外放热,C正确,A错误.
3.D [解析] 缓慢取走铁砂的过程中,活塞对封闭气体的压强减小,因温度不变,由玻意耳定律pV=C知V变大,活塞会缓慢上升,气体膨胀对外做功,W<0,气缸导热良好,缸内气体温度保持不变,即ΔU=0,由热力学第一定律ΔU=W+Q知Q>0,即气体要从外界吸收热量 ,故A、B错误;由上面的分析可知缸内气体温度不变,即气体分子的平均动能不变,所以气体分子与缸壁碰撞时的平均作用力不变,故C错误;因为缸内气体体积增大,所以缸内气体分子数密度减小,分子的平均动能不变,则在单位时间内气体分子对单位面积活塞的碰撞次数减少,故D正确.
4.C [解析] 根据=C,可得p=T,由此可知A、B与O点的连线均表示等容变化,直线AO斜率大,则A状态下气体体积小,即A状态体积小于B状态的体积,所以气体从状态A到状态B的过程中,体积变大,故A错误;气体从状态A到状态B的过程中,温度升高,所以内能增加,故B错误;整个过程,气体体积增大,所以气体对外做功,而内能增大,所以气体一定从外界吸热,故C正确,D错误.
5.AB [解析] a→c过程气体体积增大,气体对外做功,a→c过程气体温度升高,内能增加,由热力学第一定律可知,气体吸收热量,A正确;由图像可知,b、c、d、e点的体积V相等,pb>pc>pd>pe,由查理定律=C,可知Tb>Tc>Td>Te,a→d是等温膨胀过程,则Ta=Td,从a到b、c、d、e过程体积变化量ΔV相同,气体对外做功W=pΔV,a→b过程气体压强不变,a→c、a→d、a→e过程压强减小,则a→b过程气体对外做功最多,a→b过程气体温度升高最大,气体内能增加最多,B正确;b、c、d、e各状态下气体体积相等,分子数密度相等,即单位体积内的气体分子个数相等,C错误;a→e过程气体温度降低,内能减少,气体体积增大,气体对外做功,气体内能的减少量可能等于气体对外做的功,D错误.
6.AD [解析] 气体自由膨胀,没有对外做功,又因为整个系统与外界没有热交换,根据ΔU=W+Q,可知气体内能不变,所以气体的温度也不变,故A正确,B、C错误;因为气体温度不变,所以气体分子的平均动能不变,根据=C,可知膨胀后气体压强p减小,根据气体压强的微观意义可知气体分子单位时间内对座舱A舱壁单位面积的碰撞次数减少,故D正确.
7.AC [解析] 一定质量的理想气体经过绝热过程被压缩,可知气体体积减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律可知,气体内能增加,则气体温度升高,气体分子平均动能增加,故A正确,B错误;一定质量的理想气体经过等压过程回到初始温度,可知气体温度降低,气体内能减少,根据=C可知气体体积减小,外界对气体做正功,故C正确,D错误.
8.AC [解析] 从状态A到状态B过程中气体的温度降低,气体分子的平均动能减小,A正确;从状态B到状态C过程中气体发生等压变化,体积增大,气体对外做功,气体压强为p=1.0×105 Pa,气体在状态B时的体积为4×10-3 m3,在状态C时的体积为6×10-3 m3,则外界对气体做的功为W=-p(VC-VB)=-200 J,B错误;由于状态A与状态C的温度相同,所以该气体从状态A到状态C的过程中,内能变化量ΔU=0,根据热力学第一定律有ΔU=Q1+W1,从状态A到状态B过程气体体积不变,则气体不做功,从状态B到状态C的过程气体对外界做功,即W1=-200 J,所以从状态A经状态B到状态C的过程中气体吸收的热量Q1=200 J,C正确;从状态C回到状态A过程,气体温度不变,则内能不变,即ΔU=0,气体体积减小,则外界对气体做功,即W2>0,根据热力学第一定律有ΔU=Q2+W2,则有Q2<0,即气体向外界放热,从图像可得气体对外做功时气体的压强小于外界对气体做功时气体的压强,则|W1|9.3 吸热
[解析] 由理想气体状态方程=,其中p1=100 atm,T1=280 K,V1=0.028 m3,T2=300 K,p2=1 atm,解得V2=3 m3,气缸缓慢上升的过程中,温度升高,则ΔU>0,
气体体积增大,则W<0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,可得Q>0,即在此过程中气体吸热.
10.= 吸收 做正功
[解析] 根据理想气体状态方程=C,由图像可知,从B→C有p=k·,可知pV乘积不变,则气体的温度不变,即TB=TC;由图像可知C→A过程中气体的压强不变,体积变大,则外界对气体做负功,根据理想气体状态方程可知,气体的温度升高,则气体的内能增大,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知气体吸收热量;由图像可知从A→B过程气体体积不变,气体不做功,从B→C过程气体体积减小,气体对外界做负功,从C→A过程气体体积增大,气体对外界做正功,由于B→C过程气体体积减少量等于C→A过程气体体积增加量,且B→C过程气体的压强小于C→A过程气体的压强,则B→C过程气体对外界做的负功的绝对值小于C→A过程气体对外界做的正功,故A→B→C→A的循环过程,气体对外界做正功.
11.(1)27 ℃ (2)-200 J
[解析] (1)根据理想气体状态方程,有=
代入数据可得TC=300 K
即tC=27 ℃
(2)从A到B过程中,气体的体积没有发生变化,没有对外做功,从B到C的过程中,气体对外做功为
W=p·ΔV=1×105×(3-1)×10-3 J=200 J
则外界对气体做功为-200 J
12.(1)165 K 475 K (2)吸收27.1 J
[解析] (1)以密封气体为研究对象
状态1:p1=75 cmHg,V1=60S,T1=300 K
当水银柱恰好在左侧竖直管内时
状态2:p2=55 cmHg,V2=45S
由理想气体状态方程有
=
解得T2=165 K
当水银柱恰好在右侧竖直管内时
状态3:p3=95 cmHg,V3=75S
由理想气体状态方程有=
解得T3=475 K
(2)水银柱恰好全部在右侧竖直管内,升高温度,直到水银柱上表面到达管口为止,此过程空气柱发生等压变化,水银柱上升的位移d=45 cm=0.45 m
空气柱对外界做功W=p3Sd=17.1 J
根据热力学第一定律有ΔU=Q-W
解得Q=27.1 J本章易错过关(三)建议用时:40分钟
一、选择题
1.[2024·莆田一中月考] 对于孤立体系中发生的实际过程,下列说法中正确的是 ( )
A.系统的总熵只能减小,不可能增加
B.系统的总熵可能增大,可能不变,还可能减小
C.系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展
D.系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展
2.[2024·河北邢台一中月考] 如图所示是一种演示气体实验定律的仪器——哈勃瓶,它是一个底部开有圆孔、瓶颈很短的平底大烧瓶,在瓶内塞有一气球,气球的吹气口反扣在瓶口上,瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞.在一次实验中,瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的气体,用打气筒向气球内缓慢打入气体,在此过程中 ( )
A.瓶内气体内能减小 B.瓶内气体压强不变
C.瓶内气体向外放热 D.瓶内气体对外做功
3.如图所示,导热良好的圆筒形气缸竖直放置在水平地面上,用活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内,活塞上堆放着铁砂,系统处于静止状态.现缓慢取走铁砂,忽略活塞与气缸之间的摩擦,外界环境温度不变,则在此过程中缸内气体 ( )
A.对外做功,其内能减少
B.温度不变,与外界无热量交换
C.分子碰撞缸壁时的平均作用力减小
D.分子在单位时间内对单位面积活塞的碰撞次数减少
4.[2024·广东深圳期中] 如图所示为一定质量的某种理想气体从状态A变化到状态B的p-T图像,则下列说法正确的是 ( )
A.气体体积减小
B.气体内能减小
C.气体一定从外界吸热
D.外界一定对气体做正功
5.(多选)[2024·湖南长沙一中月考] 如图所示是一定质量理想气体的状态变化图线.已知a→d是等温膨胀过程,则对于图中所示的4个过程中,以下说法正确的是 ( )
A.a→c过程气体从外界吸收热量
B.a→b过程气体对外做功最多,内能增加也最多
C.b、c、d、e各状态下,单位体积内的气体分子个数不相同
D.a→e过程气体内能的减少量不可能恰好等于气体对外做的功
6.(多选)[2024·山东济南期中] 气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置,其原理如图所示.座舱A与气闸舱B之间装有阀门K,座舱A中充满空气,气闸舱B内为真空.航天员由太空返回气闸舱时,打开阀门K,A中的气体进入B中,最终达到平衡.假设此过程中系统与外界没有热交换,舱内气体可视为理想气体,下列说法正确的是 ( )
A.气体并没有对外做功,气体内能不变
B.气体体积增大,对外做功,内能减小
C.气体体积增大,压强减小,温度降低
D.气体分子单位时间内对座舱A舱壁单位面积的碰撞次数减少
7.(多选)采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率,如图所示.将涡轮增压简化为以下两个过程,一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩,然后经过等压过程回到初始温度,则 ( )
A.绝热过程中,气体分子平均动能增加
B.绝热过程中,外界对气体做负功
C.等压过程中,外界对气体做正功
D.等压过程中,气体内能不变
8.(多选)[2024·辽宁大连期末] 一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,最后变化到状态A,其变化过程的p-T图像如图所示,AB的延长线通过坐标原点O,BC平行于T轴,CA平行于p轴.已知该气体在状态B时的体积为4×10-3 m3,在状态C时的体积为6×10-3 m3,则下列说法正确的是 ( )
A.从状态A到状态B的过程中气体分子热运动的平均动能减小
B.从状态B到状态C的过程中外界对气体做的功为200 J
C.从状态A经状态B到状态C的过程中气体从外界吸收的热量为200 J
D.从状态A经状态B到状态C,最后又回到状态A,在整个过程中气体从外界吸收的热量大于向外界放出的热量
二、填空题
9.[2024·厦门双十中学月考] 如图所示,一定质量的理想气体封闭在导热性能良好的气缸中.在某次深潜实验中,探测到气缸所在处的海水温度为280 K,压强为100 atm,气缸内气体体积为0.028 m3.已知海平面的温度为300 K,大气压强为1 atm,不计活塞质量和一切摩擦.当该气缸缓慢上升至海平面时,气体体积为 m3,则在此过程中气体 (选填“吸热”或“放热”).
10.[2024·泉州五中月考] 一定质量的理想气体经历了A→B→C→A的循环过程,其压强p随的变化如图所示,TB TC(选填“>”“<”或“=”);C→A过程中气体 (选填“吸收”或“放出”)热量,A→B→C→A的循环过程,气体对外界 (选填“做正功”“做负功”或“不做功”).
三、计算题
11.[2024·宁德高级中学月考] 某同学利用数字化信息系统研究一定质量的理想气体的状态变化,实验后计算机屏幕显示如图所示的p-V图像.已知该气体在状态A时的温度为27 ℃.求:
(1)该气体在状态C时的温度是多少;
(2)该气体从状态A到状态C的过程中外界对气体做的功.
12.[2024·河北石家庄一中月考] 如图所示,左侧封闭、右侧开口的粗细均匀的U形玻璃管竖直放置,左右两竖直管等长,长度均为65 cm,底部长10 cm,玻璃管横截面积S=3 cm2,用20 cm长的水银柱密封一段空气柱,管中两侧水银柱高度均为5 cm,玻璃管导热良好,环境温度为27 ℃,若取大气压强p0=75 cmHg=1.0×105 Pa,不考虑玻璃管拐角处的影响.
(1)环境的热力学温度为多少时,水银柱恰好全部在竖直管内
(2)当水银柱恰好全部在右侧竖直管内时,缓慢升高温度,直到水银柱上表面到达管口为止,此过程空气柱内能增加了10 J,求空气柱吸收或放出的热量.
