章末综合检测（三） 热力学定律
（满分：100分）
一、单项选择题（本题共8个小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求）
1.关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是（ ）
A.吸热的物体，其内能一定增加
B.体积膨胀的物体，其内能一定减少
C.放热的物体，其内能也可能增加
D.绝热压缩的物体，其内能不变
2.关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是（ ）
A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，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，故这两条定律是相互矛盾的
B.内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾
C.两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
D.其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
3.已知一个系统的两个宏观态甲、乙，及对应微观态的个数分别为较少、较多，则下列关于对两个宏观态的描述及过程自发的可能方向的说法中正确的是（ ）
A.甲比较有序，乙比较无序，甲→乙
B.甲比较无序，乙比较有序，甲→乙
C.甲比较有序，乙比较无序，乙→甲
D.甲比较无序，乙比较有序，乙→甲
4.如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有一个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增加到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器后（ ）
A.温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少
B.温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加
C.温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少
D.温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
5.关于能量的转化下列说法中正确的是（ ）
A.满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行
B.不但能量的总量保持不变，而且能量的可利用性在逐步提高
C.空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D.热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
6.如图所示，气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞通过定滑轮与一重物m相连并处于静止状态，此时活塞到缸口的距离h＝0.2 m，活塞面积S＝10 cm2，封闭气体的压强p＝5×104 Pa。现通过电热丝对缸内气体加热，使活塞缓慢上升直至缸口。在此过程中封闭气体吸收了Q＝60 J的热量，假设气缸壁和活塞都是绝热的，活塞质量及一切摩擦力不计，则在此过程中气体内能的增加量为（ ）
A.70 J B.60 J
C.50 J D.10 J
7.某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成。开箱时，密闭于气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
8.如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，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，此时弹簧的弹性势能为Ep（弹簧处在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.Ep全部转换为气体的内能
B.Ep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.Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能
D.Ep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
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
9.如图，一定量的理想气体，由状态a等压变化到状态b，再从b等容变化到状态c。a、c两状态温度相等。下列说法正确的是（ ）
A.从状态b到状态c的过程中气体吸热
B.气体在状态a的内能等于在状态c的内能
C.气体在状态b的温度小于在状态a的温度
D.从状态a到状态b的过程中气体对外做正功
10.下列关于晶体熔化的说法中正确的是（ ）
A.在晶体熔化的过程中，温度不变，分子热运动的平均速率不变，则无序程度不变
B.晶体熔化时，分子的平衡位置在空间由较为规则排列，变为较为无序排列，则无序程度增大
C.在晶体熔化的过程中，熵将保持不变
D.在晶体熔化的过程中，熵将增加
11.一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，下列说法正确的是（ ）
A.从c到a过程中气体一定吸热
B.pc＝pb＜pa
C.从b到c过程中气体放出的热量大于外界对系统做的功
D.从b到c过程中每一个分子的速率都减小
12.如图所示，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态。现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与气缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是（ ）
A.气体A吸热，内能增加
B.气体B吸热，对外做功，内能不变
C.气体A分子的平均动能增大
D.气体A和气体B内每个分子的动能都增大
三、非选择题（本题共6小题，共60分）
13.（6分）如图所示，根据制冷机的工作原理，试分析每个工作过程中工作物质的内能改变情况和引起改变的物理过程：
（1）工作物质的内能 ，是 的过程；
（2）工作物质的内能 ，是 的过程；
（3）工作物质的内能 ，是 的过程。
14.（8分）若一定质量的理想气体分别按如图所示的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是 （选填“A”“B”或“C”）。该过程中气体的内能 （选填“增加”“减少”或“不变”）。
15.（7分）空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105 J，同时气体的内能增加了1.5×105 J。试问：此压缩过程中，气体是吸收热量还是放出热量，此热量是多少？
16.（9分）在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成同温度的水汽，其体积由1.043 cm3变成1 676 cm3。已知水的汽化热为2 263.8 J/g，标准大气压为1.013×105 Pa，求：
（1）体积膨胀时气体对外界做的功W；
（2）气体吸收的热量Q；
（3）气体增加的内能ΔU。
17.（14分）爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食，高压爆米花的装置原理图如图所示。玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，“嘭”的一声气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。设当地温度为t1＝27 ℃，大气压为p0，已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0。试分析：
（1）容器内的气体可看作理想气体，求打开前容器内气体的温度。
（2）假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15 kJ，并向外释放了20 kJ的热量，容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
18.（16分）一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化。问：
（1）已知从A到B的过程中，气体的内能减少了300 J，则从A到B气体吸收或放出的热量是多少；
（2）试判断气体在状态B、C的温度是否相同。如果知道气体在状态C时的温度TC＝300 K，则气体在状态A时的温度为多少。
章末综合检测（三） 热力学定律
1.C 做功和热传递都可以改变物体的内能，不能依据一种方式的变化就判断内能的变化。故选项C正确。
2.B 热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系，是能量守恒定律在热学中的具体体现；热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，相互补充，并不矛盾，故C、D错误，B项正确。内能在一定条件下可以全部转化为机械能，热量也可以由低温物体传递到高温物体，但是要引起其他变化，如电冰箱制冷机工作还要消耗电能，故A错误。
3.A 一个宏观态对应微观态的多少标志了宏观态的无序程度，从中还可以推知系统自发进行的方向，微观态数目越多，表示越无序，一切自然过程总沿着无序性增大的方向进行，A正确，B、C、D错误。
4.C 由于是厚壁容器打开卡子后，气体迅速膨胀，这样的过程可以当作绝热过程，由此判断，转化的应是系统的内能，即气体对外做功，系统的内能减少，温度降低，选项C正确。
5.D 根据热力学第二定律，满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发地进行，选项A错误；热力学第二定律反映了自然界的热现象的宏观过程具有方向性，虽然总能量守恒，但能量可以利用的品质降低了，选项B错误；空调机既能制热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量只能自发地由高温物体传向低温物体，故C错误；根据热力学第二定律，热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化，选项D正确。
6.C 活塞移动过程中，气缸内气体对外界做功W＝Fs＝pSh＝10 J，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋（－W）＝60 J－10 J＝50 J；故选C。
7.A 开箱时气缸内气体膨胀，对外做正功，气体与外界无热交换，即Q＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知ΔU＜0，内能减少；气体分子间相互作用不计，无分子势能，所以气体温度降低，平均动能减小，故选项A正确。
8.D 以活塞为研究对象，设气体压强为p1，活塞质量为m，横截面积为S，末态时压强为p2，初态F弹＞mg＋p1S，由题意可得末位置必须高于初位置，否则不能平衡，则由ΔU＝W（绝热）知W为正，ΔU必为正，温度升高，内能增加，活塞重力势能增加，末态时，由力的平衡条件知F弹'＝mg＋p2S，弹簧仍然具有一部分弹性势能，D正确。
9.BD 内能是组成物体分子的无规则热运动的动能和分子间相互作用的势能的总和，由于理想气体的内能不考虑分子势能，故理想气体的内能等于分子平均动能的总和，而温度是分子平均动能的宏观表现，由理想气体状态方程＝可知，当Vb＝Vc，pb＞pc时，Tb＞Tc，故ΔUc b＜0，根据热力学第一定律ΔUc b＝W＋Q可知体积V不变，故W＝0，所以ΔQ＜0，从状态b到状态c的过程中气体放热，选项A错误；同理，气体在状态a的温度等于在状态c的温度，故气体在状态a的内能等于在状态c的内能，选项B正确；由理想气体状态方程＝可知，当pa＝pb，Va＜Vb时，Ta＜Tb，选项C错误；从状态a到状态b的过程中气体膨胀对外做正功，故D正确。
10.BD 在晶体熔化过程中，分子的平衡位置由较有规则变为无规则，无序程度增大，熵将增加，故B、D正确。
11.AC 从c到a，温度不变，则内能不变，由于体积增大则气体对外做功，故一定从外界吸热，故A正确；从a到b，体积不变，温度升高，则压强变大，故pb＞pa，又从b到c为等压变化，故pb＝pc，因此pc＝pb＞pa，故B错误；从b到c，温度降低，故内能减小即ΔU＜0，体积减小，外界对气体做功即W＞0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得Q＜0，且｜Q｜＞W，故C正确；温度降低，分子的平均动能减小，但并不是每个分子的动能都减小，因此每一个分子的速率也未必都减小，故D错误。
12.AC 气体A进行等容变化，则W＝0，根据ΔU＝W＋Q可知，气体A从外界吸收热量，内能增加，温度升高，气体A分子的平均动能变大，但是不是每个分子的动能都增加，选项A、C正确，D错误；因为中间是导热隔板，所以气体B吸收热量，温度升高，内能增加，又因为气体B进行等压变化，故体积变大，气体对外做功，选项B错误。
13.（1）增加 做功 （2）减少 放热 （3）增加 吸热
解析：（1）压缩气体，对气体做功，内能增加；（2）气体液化要放出热量，内能减少；（3）工作物质的汽化过程，需吸收热量，内能增加。
14.C 增加
解析：由理想气体状态方程＝C（常量）易判断出图C过程是等压变化，该过程温度升高，理想气体的内能增加。
15.放出 5×104
解析：由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得Q＝ΔU－W＝－5×104 J，说明气体放出热量5×104 J。
16.（1）169.7 J （2）2 263.8 J （3）2 094.1 J
解析：（1）气体在等压（大气压）下膨胀做功。W＝p（V2－V1）＝1.013×105×（1 676－1.043）×10－6 J≈169.7 J。
（2）设水的汽化热为L，则气体吸热Q＝mL＝1×2 263.8 J＝2 263.8 J。
（3）根据热力学第一定律得ΔU＝W＋Q＝（－169.7）J＋2 263.8 J＝2 094.1 J。
17.（1）927 ℃ （2）内能减少35 kJ
解析：（1）气体初态压强和温度：p1＝p0，T1＝300 K
气体末态压强：p2＝4p0，气体末态温度设为T2
根据查理定律得＝，T2＝1 200 K
故t2＝（1 200－273）℃＝927 ℃。
（2）由热力学第一定律得ΔU＝W＋Q
W＝－15 kJ，Q＝－20 kJ
解得ΔU＝－35 kJ，故内能减少35 kJ。
18.（1）放热1 200 J （2）相同 1 200 K
解析：（1）从A到B，外界对气体做功，有：W＝pΔV＝15×104×（8－2）×10－3 J＝900 J
根据热力学第一定律：ΔU＝W＋Q
解得Q＝ΔU－W＝－1 200 J，气体放热1 200 J。
（2）由图可知pBVB＝pCVC，故：TB＝TC，温度相同。
根据理想气体状态方程有：＝
代入图中数据可得：TA＝1 200 K。
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章末综合检测（三） 热力学定律
（满分：100分）
一、单项选择题（本题共8个小题，每小题3分，共24分。在每小题给
出的四个选项中只有一项符合题目要求）
1. 关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是（ ）
A. 吸热的物体，其内能一定增加
B. 体积膨胀的物体，其内能一定减少
C. 放热的物体，其内能也可能增加
D. 绝热压缩的物体，其内能不变
解析： 做功和热传递都可以改变物体的内能，不能依据一种方
式的变化就判断内能的变化。故选项C正确。
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2. 关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是（ ）
A. 热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，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，故这两
条定律是相互矛盾的
B. 内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两
条定律并不矛盾
C. 两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有
本质区别
D. 其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
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解析： 热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化
关系，是能量守恒定律在热学中的具体体现；热力学第二定律则进
一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性，二者表述的角度
不同，本质不同，相互补充，并不矛盾，故C、D错误，B项正
确。内能在一定条件下可以全部转化为机械能，热量也可以由低温
物体传递到高温物体，但是要引起其他变化，如电冰箱制冷机工作
还要消耗电能，故A错误。
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3. 已知一个系统的两个宏观态甲、乙，及对应微观态的个数分别为较
少、较多，则下列关于对两个宏观态的描述及过程自发的可能方向
的说法中正确的是（ ）
A. 甲比较有序，乙比较无序，甲→乙
B. 甲比较无序，乙比较有序，甲→乙
C. 甲比较有序，乙比较无序，乙→甲
D. 甲比较无序，乙比较有序，乙→甲
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解析： 一个宏观态对应微观态的多少标志了宏观态的无序程
度，从中还可以推知系统自发进行的方向，微观态数目越多，表示
越无序，一切自然过程总沿着无序性增大的方向进行，A正确，
B、C、D错误。
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4. 如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气
针，另一端有一个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向容器
内打气，使容器内的压强增加到一定程
度，这时读出温度计示数。打开卡子，
胶塞冲出容器后（ ）
A. 温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少
B. 温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加
C. 温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少
D. 温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
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对外做功，系统的内能减少，温度降低，选项C正确。
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5. 关于能量的转化下列说法中正确的是（ ）
A. 满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行
B. 不但能量的总量保持不变，而且能量的可利用性在逐步提高
C. 空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D. 热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
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解析： 根据热力学第二定律，满足能量守恒定律的物理过程不
一定都能自发地进行，选项A错误；热力学第二定律反映了自然界
的热现象的宏观过程具有方向性，虽然总能量守恒，但能量可以利
用的品质降低了，选项B错误；空调机既能制热又能制冷，但是要
耗电，即热传递有方向性，热量只能自发地由高温物体传向低温物
体，故C错误；根据热力学第二定律，热量不可能由低温物体传给
高温物体而不发生其他变化，选项D正确。
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6. 如图所示，气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞通过定滑轮与一
重物m相连并处于静止状态，此时活塞到缸口的距离h＝0.2 m，活
塞面积S＝10 cm2，封闭气体的压强p＝5×104 Pa。现通过电热丝对
缸内气体加热，使活塞缓慢上升直至缸口。在此过程中封闭气体吸
收了Q＝60 J的热量，假设气缸壁和活塞都是绝
热的，活塞质量及一切摩擦力不计，则在此过
程中气体内能的增加量为（ ）
A. 70 J B. 60 J
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解析： 活塞移动过程中，气缸内气体对外界做功W＝Fs＝pSh＝
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故选C。
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7. 某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组
成。开箱时，密闭于气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
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解析： 开箱时气缸内气体膨胀，对外做正功，气体与外界无热
交换，即Q＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知ΔU＜0，内能减
少；气体分子间相互作用不计，无分子势能，所以气体温度降低，
平均动能减小，故选项A正确。
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8. 如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，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，此时弹簧的弹性势能为Ep（弹簧处在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. Ep全部转换为气体的内能
B. Ep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. Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能
D. Ep一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气
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解析： 以活塞为研究对象，设气体压强为p1，活塞质量为m，
横截面积为S，末态时压强为p2，初态F弹＞mg＋p1S，由题意可得
末位置必须高于初位置，否则不能平衡，则由ΔU＝W（绝热）知W
为正，ΔU必为正，温度升高，内能增加，活塞重力势能增加，末
态时，由力的平衡条件知F弹'＝mg＋p2S，弹簧仍然具有一部分弹性
势能，D正确。
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二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出
的四个选项中有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但
不全的得2分，有选错的得0分）
9. 如图，一定量的理想气体，由状态a等压变化到状态b，再从b等容
变化到状态c。a、c两状态温度相等。下列说法正确的是（ ）
A. 从状态b到状态c的过程中气体吸热
B. 气体在状态a的内能等于在状态c的内能
C. 气体在状态b的温度小于在状态a的温度
D. 从状态a到状态b的过程中气体对外做正功
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解析： 内能是组成物体分子的无规则热运动的动能和分子间相互作用的势能的总和，由于理想气体的内能不考虑分子势能，故理想气体的内能等于分子平均动能的总和，而温度是分子平均动能的宏观表现，由理想气体状态方程＝可知，当Vb＝Vc，pb＞pc时，Tb＞Tc，故ΔUc b＜0，根据热力学第一定律ΔUc b＝W＋Q可知体积V不变，故W＝0，所以ΔQ＜0，从状态b到状态c的过程中气体放热，选项A错误；同理，气体在状态a的温度等于在状态c的温度，故气体在状态a的内能等于在状态c的内能，选项B正确；由理想气体状态方程＝可知，当pa＝pb，Va＜Vb时，Ta＜Tb，选项C错误；从状态a到状态b的过程中气体膨胀对外做正功，故D正确。
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10. 下列关于晶体熔化的说法中正确的是（ ）
A. 在晶体熔化的过程中，温度不变，分子热运动的平均速率不变，
则无序程度不变
B. 晶体熔化时，分子的平衡位置在空间由较为规则排列，变为较为
无序排列，则无序程度增大
C. 在晶体熔化的过程中，熵将保持不变
D. 在晶体熔化的过程中，熵将增加
解析： 在晶体熔化过程中，分子的平衡位置由较有规则变为
无规则，无序程度增大，熵将增加，故B、D正确。
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11. 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，下列说法正确的是
（ ）
A. 从c到a过程中气体一定吸热
B. pc＝pb＜pa
C. 从b到c过程中气体放出的热量大于外界对系统做的功
D. 从b到c过程中每一个分子的速率都减小
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解析： 从c到a，温度不变，则内能不变，由于体积增大则气
体对外做功，故一定从外界吸热，故A正确；从a到b，体积不
变，温度升高，则压强变大，故pb＞pa，又从b到c为等压变化，
故pb＝pc，因此pc＝pb＞pa，故B错误；从b到c，温度降低，故内
能减小即ΔU＜0，体积减小，外界对气体做功即W＞0，由热力学
第一定律ΔU＝W＋Q得Q＜0，且｜Q｜＞W，故C正确；温度降
低，分子的平均动能减小，但并不是每个分子的动能都减小，因
此每一个分子的速率也未必都减小，故D错误。
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12. 如图所示，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导
热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状
态。现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平
衡，不计气体分子势能，不计活塞与气缸壁间的摩擦，大气压强
保持不变，则下列判断正确的是（ ）
A. 气体A吸热，内能增加
B. 气体B吸热，对外做功，内能不变
C. 气体A分子的平均动能增大
D. 气体A和气体B内每个分子的动能都增大
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解析： 气体A进行等容变化，则W＝0，根据ΔU＝W＋Q可
知，气体A从外界吸收热量，内能增加，温度升高，气体A分子的
平均动能变大，但是不是每个分子的动能都增加，选项A、C正
确，D错误；因为中间是导热隔板，所以气体B吸收热量，温度升
高，内能增加，又因为气体B进行等压变化，故体积变大，气体
对外做功，选项B错误。
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三、非选择题（本题共6小题，共60分）
13. （6分）如图所示，根据制冷机的工作原理，试分析每个工作过程中工作物质的内能改变情况和引起改变的物理过程：
（1）工作物质的内能 ，
是 的过程；
增加
做功
解析：压缩气体，对气体
做功，内能增加；
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（2）工作物质的内能 ，是 的过程；
解析：气体液化要放出热量，内能减少；
减少
放热
（3）工作物质的内能 ，是 的过程。
解析：工作物质的汽化过程，需吸收热量，内能增加。
增加
吸热
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14. （8分）若一定质量的理想气体分别按如图所示的三种不同过程变
化，其中表示等压变化的是 （选填“A”“B”或“C”）。该过程中气体的内能 （选填“增加”“减少”或“不变”）。
C
增加
解析：由理想气体状态方程＝C（常量）易判断出图C过程是等
压变化，该过程温度升高，理想气体的内能增加。
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15. （7分）空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功
为2.0×105 J，同时气体的内能增加了1.5×105 J。试问：此压缩
过程中，气体是吸收热量还是放出热量，此热量是多少？
答案：放出 5×104
解析：由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得Q＝ΔU－W＝－5×104 J，
说明气体放出热量5×104 J。
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16. （9分）在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成
同温度的水汽，其体积由1.043 cm3变成1 676 cm3。已知水的汽化
热为2 263.8 J/g，标准大气压为1.013×105 Pa，求：
（1）体积膨胀时气体对外界做的功W；
答案： 169.7 J
解析： 气体在等压（大气压）下膨胀做功。W＝p
（V2－V1）＝1.013×105×（1 676－1.043）×10－6
J≈169.7 J。
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（2）气体吸收的热量Q；
答案： 2 263.8 J
解析：设水的汽化热为L，则气体吸热Q＝mL＝1×2
263.8 J＝2 263.8 J。
（3）气体增加的内能ΔU。
答案： 2 094.1 J
解析：根据热力学第一定律得ΔU＝W＋Q＝（－169.7）
J＋2 263.8 J＝2 094.1 J。
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17. （14分）爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零
食，高压爆米花的装置原理图如图所示。玉米在铁质的密闭容器
内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，
“嘭”的一声气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”
成了爆米花。设当地温度为t1＝27 ℃，大气压为p0，已知密闭容
器打开前的气体压强达到4p0。试分析：
（1）容器内的气体可看作理想气体，求
打开前容器内气体的温度。
答案：927 ℃
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解析：气体初态压强和温度：p1＝p0，T1＝300 K
气体末态压强：p2＝4p0，气体末态温度设为T2
根据查理定律得＝，T2＝1 200 K
故t2＝（1 200－273）℃＝927 ℃。
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（2）假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15
kJ，并向外释放了20 kJ的热量，容器内原有气体的内能如何
变化？变化了多少？
答案： 内能减少35 kJ
解析：由热力学第一定律得ΔU＝W＋Q
W＝－15 kJ，Q＝－20 kJ
解得ΔU＝－35 kJ，故内能减少35 kJ。
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18. （16分）一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化。问：
（1）已知从A到B的过程中，气体的内能减少了300 J，则从A到B
气体吸收或放出的热量是多少；
答案：放热1 200 J
解析：从A到B，外界对气体做功，
有：W＝pΔV＝
15×104×（8－2）×10－3 J＝900 J
根据热力学第一定律：ΔU＝W＋Q
解得Q＝ΔU－W＝－1 200 J，气体放热1 200 J。
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（2）试判断气体在状态B、C的温度是否相同。如果知道气体
在状态C时的温度TC＝300 K，则气体在状态A时的温度
为多少。
答案：相同 1 200 K
解析： 由图可知pBVB＝pCVC，故：TB＝TC，温度相同。
根据理想气体状态方程有：＝
代入图中数据可得：TA＝1 200 K。
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谢谢观看!
