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2019-2020学年高中物理单元检测AB卷
选修3-3第十章 热力学定律-B卷提高篇（原卷版）
（时间：90分钟，满分：100分）
第I卷 选择题
一、单项选择题 (每题3分，8小题，共24分)
1.河面水温高于河底温度，一个气泡从河底加速上升到水面，在这一过程中，气泡内空气质量不变，气泡内吸热为Q，内能增加为ΔU，则( )
A.重力对气泡做负功，ΔU>Q
B.浮力对气泡做正功，Q<ΔU
C.合力对气泡做正功，Q<ΔU
D.气体膨胀对外做功，Q>ΔU
2．一定质量的理想气体的状态变化过程表示在如图所示的p－V图上，气体先由a状态沿双曲线经等温过程变化到b状态，再沿与横轴平行的直线变化到c状态， a、c两点位于与纵轴平行的直线上，以下说法中正确的是()
A．由a状态至b状态过程中，气体放出热量，内能减少
B．由b状态至c状态过程中，气体对外做功，内能减少
C．c状态与a状态相比，c状态分子平均距离较大，分子平均动能较大
D．b状态与a状态相比，b状态分子平均距离较小，分子平均动能相等
3.一定质量的理想气体(分子力不计)，体积由V膨胀到V′。如果通过压强不变的过程实现，对外做功大小为W1，传递热量的值为Q1，内能变化为ΔU1；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为W2，传递热量的值为Q2，内能变化为ΔU2，则( )
A.W1＞W2，Q1＜Q2，ΔU1＞ΔU2
B.W1＞W2，Q1＞Q2，ΔU1＞ΔU2
C.W1＜W2，Q1＝Q2，ΔU1＞ΔU2
D.W1＝W2，Q1＞Q2，ΔU1＞ΔU2
4．如图所示，用导热的固定隔板把一容器隔成容积相等的甲、乙两部分，甲、乙中分别有质量相等的氮气和氧气．在达到平衡时，它们的温度必相等，若分子势能可忽略，则甲、乙中( )
A．气体的压强相等
B．气体分子的平均动能相等
C．气体的内能相等
D．气体分子的平均速率相等
5.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，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞，用打气筒通过气针慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后( )
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
6．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
7.用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分,A中盛有一定质量的理想气体,B为真空(如图①),现把隔板抽去,A中的气体自动充满整个容器(如图②),这个过程称为气体的自由膨胀,下列说法正确的是( )
A.自由膨胀过程中,气体分子只做定向运动
B.自由膨胀前后,气体的压强不变
C.自由膨胀前后,气体的温度不变
D.容器中的气体在足够长的时间内,能全部自动回到A部分
8.如图所示,A、B两球完全相同,分别浸没在水和水银的同一深度内,A、B球用同一种特殊的材料制作,当温度稍微升高时,球的体积明显地增大,如果水和水银的初温及缓慢升高后的末温都相同,且两球膨胀后体积也相等,两球也不再上升,则 ( )
A.A球吸收的热量多
B.B球吸收的热量多
C.A、B两球吸收的热量一样多
D.不能确定吸收热量的多少
二、多项选择题（每题5分,共6小题，选不全得3分，有错误选项不得分，共30分）
9.从微观角度看,下列说法正确的是( )
A.热力学第二定律是一个统计规律
B.一个非孤立的系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展
C.一个宏观状态所对应的微观状态越多,越是无序,熵值越大
D.出现概率越大的宏观状态,熵值越大
10.如图所示的导热气缸内，用活塞封闭一定质量的理想气体，如果迅速向下压活塞时气体的温度会骤然升高(设为甲过程)。如果缓慢地向下压活塞时，里面的气体温度不变(设为乙过程)。已知甲、乙两个过程中气体初态和末态的体积相同，不考虑活塞与气缸的摩擦，则下列说法正确的是
A．甲过程中气体的内能增加，乙过程中气体的内能不变 B．两过程中外界对气体做的功一样多
C．乙过程中气体的压强不变，甲过程中气体的压强不断增大
D．乙过程的末态气体压强比甲过程的末态气体压强小
11.如图所示，一定质量的理想气体，从状态A经绝热过程A→B、等容过程B→C、等温过程C→A又回到了状态A，则( )
A．A→B过程气体降温
B．B→C过程气体内能增加，可能外界对气体做了功
C．C→A过程气体放热
D．全部过程气体做功为零
12.如图所示的两端开口的U形管中,盛有同种液体,并用阀门K将液体隔成左、右两部分,左边液面比右边液面高。现打开阀门K,从打开阀门到两边液面第一次平齐的过程中,液体向外放热为Q,内能变化量为ΔU,动能变化量为ΔEk;大气对液体做功为W1,重力做功为W2,液体克服阻力做功为W3,由功能关系可得下列选项正确的是( )
A.W1=0 B.W2-W3=ΔEk
C.W2-W3=Q=ΔU D.W3-Q=ΔU
13．用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度都相同的氢气和氧气分别充入容器的两部分，然后提起销子S，使活塞可以无摩擦地滑动，当活塞平衡时( )
A．氧气的温度不变 B．氢气的压强增大
C．氧气的体积减小 D．氧气的内能变大
14.如图是某研究小组为了探究“鱼鳔的作用”所制作的装置。具体制作方法如下：在大号“可乐瓶”中注入半瓶水，在一个小气球中放入几枚硬币并充入少量空气(忽略气体的分子势能)，将其装入“可乐瓶”中。通过在水中放盐改变水的密度后，使气球恰好悬浮于水中，并拧紧瓶盖。设初始时瓶中气体、水及外界大气的温度相同。当用手挤压“可乐瓶”的上半部分时，下列说法正确的是()
A．快速挤压时，瓶内气体压强变大
B．快速挤压时，瓶内气体温度不变
C．快速挤压时，瓶内气体体积不变
D．缓慢挤压时，气球下降
第Ⅱ卷 非选择题
三、实验题（每空3分，共15分）
15．一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图8所示。图中TA、VA和TD为已知量。
(1)从状态A到B，气体经历的是______过程(选填“等温”“等容”或“等压”)； 图8
(2)从B到C的过程中，气体的内能______(选填“增大”“减小”或“不变”)；
(3)从C到D的过程中，气体对外______(选填“做正功”“做负功”或“不做功”)，同时______(选填“吸热”或“放热”)；
(4)气体在状态D时的体积VD＝______。
四、计算题（共3个小题，共31分。）
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，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．(10分)某压力锅结构如图所示．盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热．
(1)若此时锅内气体的体积为V′，摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为NA，写出锅内气体分子数的估算表达式．
(2)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1 J，并向外界释放了2 J的热量．锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
(3)已知大气压强p随海拔高度H的变化满足p＝p0(1－αH)，其中常数α>0.结合气体定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同．
18. (12分)质量为40 kg的汽缸开口向上放置在水平地面上，缸内活塞面积为S＝0.02 m2，活塞及其上面放置的重物总质量为m＝100 kg。开始时活塞到缸底的距离为h＝0.2 m，缸内气体温度是t1＝27 ℃，系统处于平衡状态。后温度缓慢地上升到t2＝127 ℃，系统又达到新的平衡状态。已知气体的内能U与摄氏温度t之间满足关系U＝c·(t＋273)，外界大气压为 p0＝1.0×105 Pa，g取10 m/s2。求：
(1)缸内气体的压强p；
(2)活塞移动的距离Δh；
(3)缸内气体对外做的功W；
(4)缸内气体向外释放的热量Q的表达式。
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选修3-3第十章 热力学定律-B卷提高篇（解析版）
（时间：90分钟，满分：100分）
第I卷 选择题
一、单项选择题 (每题3分，8小题，共24分)
1.河面水温高于河底温度，一个气泡从河底加速上升到水面，在这一过程中，气泡内空气质量不变，气泡内吸热为Q，内能增加为ΔU，则( )
A.重力对气泡做负功，ΔU>Q
B.浮力对气泡做正功，Q<ΔU
C.合力对气泡做正功，Q<ΔU
D.气体膨胀对外做功，Q>ΔU
【答案】D
【解析】根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，即Q＝ΔU－W。因为上升时气泡膨胀对外做功W<0，所以Q>ΔU，故选D。
2．一定质量的理想气体的状态变化过程表示在如图所示的p－V图上，气体先由a状态沿双曲线经等温过程变化到b状态，再沿与横轴平行的直线变化到c状态， a、c两点位于与纵轴平行的直线上，以下说法中正确的是()
A．由a状态至b状态过程中，气体放出热量，内能减少
B．由b状态至c状态过程中，气体对外做功，内能减少
C．c状态与a状态相比，c状态分子平均距离较大，分子平均动能较大
D．b状态与a状态相比，b状态分子平均距离较小，分子平均动能相等
【答案】D
【解析】由题意，ab是一条双曲线，说明气体由a状态至b状态过程中发生了等温变化，内能不变，气体的体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，故A错误。由b状态至c状过程中，气体的体积增大，对外做功，温度升高，内能增大，故B错误。c状态与a状态相比，体积相同，分子平均距离相等，故C错误。b状态与a状态相比，b状态体积小，分子平均距离较小，温度相等，则分子平均动能相等，故D正确。
3.一定质量的理想气体(分子力不计)，体积由V膨胀到V′。如果通过压强不变的过程实现，对外做功大小为W1，传递热量的值为Q1，内能变化为ΔU1；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为W2，传递热量的值为Q2，内能变化为ΔU2，则( )
A.W1＞W2，Q1＜Q2，ΔU1＞ΔU2
B.W1＞W2，Q1＞Q2，ΔU1＞ΔU2
C.W1＜W2，Q1＝Q2，ΔU1＞ΔU2
D.W1＝W2，Q1＞Q2，ΔU1＞ΔU2
【解析】由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，若通过压强不变的过程实现体积膨胀，则由为恒量，可知温度必定升高，对理想气体，内能必定增大，则气体膨胀对外做功，并从外界吸收热量，即ΔU1＝－W1＋Q1＞0，且Q1＞W1。若通过温度不变的过程实现体积膨胀，温度不变，内能不变，气体膨胀对外做功，从外界吸收热量，即ΔU2＝－W2＋Q2＝0，且Q2＝W2，则ΔU1＞ΔU2。由于气体对外做功的过程中，体积膨胀，通过温度不变的方式，由为恒量，可知压强必定减小，则平均压强比通过压强不变的过程时的压强要小，故W1＞W2，Q1＞Q2，选项B正确。
【答案】B
4．如图所示，用导热的固定隔板把一容器隔成容积相等的甲、乙两部分，甲、乙中分别有质量相等的氮气和氧气．在达到平衡时，它们的温度必相等，若分子势能可忽略，则甲、乙中( )
A．气体的压强相等
B．气体分子的平均动能相等
C．气体的内能相等
D．气体分子的平均速率相等
【解析】由于温度是分子平均动能的标志，所以在达到平衡时，它们的温度相等，气体分子的平均动能必相等．
【答案】B
5.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，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞，用打气筒通过气针慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后( )
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
【答案】C
【解析】胶塞冲出容器口后，气体膨胀，对外做功，W<0.由于没时间进行热交换，由ΔU＝W可知内能减小．内能等于分子动能与势能之和，由于体积增大，势能增大，由此可知分子平均动能减小，所以温度降低，故C正确．
6．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
【答案】D
【解析】以活塞为研究对象，设气体压强为p1，活塞质量为m，截面积为S，末态时压强为p2，初态F弹>mg＋p1S，由题意可得末态位置必须高于初位置，否则不能平衡，则由ΔU＝W(绝热)．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，仍然具有一部分弹性势能，D正确．
7.用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分,A中盛有一定质量的理想气体,B为真空(如图①),现把隔板抽去,A中的气体自动充满整个容器(如图②),这个过程称为气体的自由膨胀,下列说法正确的是( )
A.自由膨胀过程中,气体分子只做定向运动
B.自由膨胀前后,气体的压强不变
C.自由膨胀前后,气体的温度不变
D.容器中的气体在足够长的时间内,能全部自动回到A部分
【解析】理想气体在绝热的条件下,向真空做自由膨胀的过程是一个既与外界没有热交换,又没有对外做功的过程,根据热力学第一定律可以确定气体的内能不变,而理想气体的分子势能为0,即分子动能不变,温度不变。
【答案】C
8.如图所示,A、B两球完全相同,分别浸没在水和水银的同一深度内,A、B球用同一种特殊的材料制作,当温度稍微升高时,球的体积明显地增大,如果水和水银的初温及缓慢升高后的末温都相同,且两球膨胀后体积也相等,两球也不再上升,则 ( )
A.A球吸收的热量多
B.B球吸收的热量多
C.A、B两球吸收的热量一样多
D.不能确定吸收热量的多少
【解析】A、B两球初末状态完全相同,故ΔU相同;B球膨胀对水银做的功大于A球膨胀对水做的功,由热力学第一定律ΔU=W+Q,所以B球吸收的热量大于A球吸收的热量,故B正确。
【答案】B
二、多项选择题（每题5分,共6小题，选不全得3分，有错误选项不得分，共30分）
9.从微观角度看,下列说法正确的是( )
A.热力学第二定律是一个统计规律
B.一个非孤立的系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展
C.一个宏观状态所对应的微观状态越多,越是无序,熵值越大
D.出现概率越大的宏观状态,熵值越大
【解析】一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行的。熵是描述系统大量分子运动无序性程度的。在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小,也就是说,一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展。反映了一个孤立系统的自然过程会沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。对于一个非孤立的系统,在与外界有能量交换时其熵也有可能变小,故B错误,A、C、D正确。
【答案】ACD
10.如图所示的导热气缸内，用活塞封闭一定质量的理想气体，如果迅速向下压活塞时气体的温度会骤然升高(设为甲过程)。如果缓慢地向下压活塞时，里面的气体温度不变(设为乙过程)。已知甲、乙两个过程中气体初态和末态的体积相同，不考虑活塞与气缸的摩擦，则下列说法正确的是
A．甲过程中气体的内能增加，乙过程中气体的内能不变 B．两过程中外界对气体做的功一样多
C．乙过程中气体的压强不变，甲过程中气体的压强不断增大
D．乙过程的末态气体压强比甲过程的末态气体压强小
【解析】温度是理想气体分子平均动能的标志，由题意知甲过程中气体温度升高，乙过程中气体温度不变，所以A项正确。外界对气体做功W＝p·ΔV，体积变化相同，但甲过程平均压强`大于乙过程平均压强，B项错；乙过程为等温压缩过程，压强变大，C项错。可以将两过程末态看作一个等容过程。甲过程末态温度较高，压强较大，D项正确。
【答案】AD
11.如图所示，一定质量的理想气体，从状态A经绝热过程A→B、等容过程B→C、等温过程C→A又回到了状态A，则( )
A．A→B过程气体降温
B．B→C过程气体内能增加，可能外界对气体做了功
C．C→A过程气体放热
D．全部过程气体做功为零
【解析】A→B过程气体绝热膨胀，气体对外界做功，其对应的内能必定减小，即气体温度降低，选项A正确；B→C过程气体等容升压，由＝C(常量)可知，气体温度升高，其对应内能增加，因做功W＝0，选项B错；C→A过程气体等温压缩，故内能变化为零，但外界对气体做功，因此该过程中气体放热，选项C正确；A→B过程气体对外做功，其数值等于AB线与横轴包围的面积．B→C过程气体不做功．C→A过程外界对气体做功，其数值等于CA线与横轴包围的面积，显然全过程对气体做的净功为ABC封闭曲线包围的面积，选项D不正确．
【答案】AC
12.如图所示的两端开口的U形管中,盛有同种液体,并用阀门K将液体隔成左、右两部分,左边液面比右边液面高。现打开阀门K,从打开阀门到两边液面第一次平齐的过程中,液体向外放热为Q,内能变化量为ΔU,动能变化量为ΔEk;大气对液体做功为W1,重力做功为W2,液体克服阻力做功为W3,由功能关系可得下列选项正确的是( )
A.W1=0 B.W2-W3=ΔEk
C.W2-W3=Q=ΔU D.W3-Q=ΔU
【解析】由动能定理可知W2-W3+W1=ΔEk,其中W1=p·ΔV左-p·ΔV右=0,可知A、B正确。由热力学第一定律ΔU=W+Q得ΔU=W3-Q,可知D正确,C错误。
【答案】ABD
13．用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度都相同的氢气和氧气分别充入容器的两部分，然后提起销子S，使活塞可以无摩擦地滑动，当活塞平衡时( )
A．氧气的温度不变 B．氢气的压强增大
C．氧气的体积减小 D．氧气的内能变大
【答案】CD
【解析】质量相同，则H2的分子数多，温度相同表明两气体分子平均动能相同，则H2压强大，释放后，活塞右移，H2体积变大，同时对O2做功，O2的温度升高，内能变大，故选CD。
14.如图是某研究小组为了探究“鱼鳔的作用”所制作的装置。具体制作方法如下：在大号“可乐瓶”中注入半瓶水，在一个小气球中放入几枚硬币并充入少量空气(忽略气体的分子势能)，将其装入“可乐瓶”中。通过在水中放盐改变水的密度后，使气球恰好悬浮于水中，并拧紧瓶盖。设初始时瓶中气体、水及外界大气的温度相同。当用手挤压“可乐瓶”的上半部分时，下列说法正确的是()
A．快速挤压时，瓶内气体压强变大
B．快速挤压时，瓶内气体温度不变
C．快速挤压时，瓶内气体体积不变
D．缓慢挤压时，气球下降
【答案】AD
【解析】快速挤压气体时，外界对它做功，来不及热传递，由W＋Q＝ΔU，内能增大，温度上升，体积变小，瓶内压强变大，则A项对，B、C两项错；缓慢挤压时，温度不变，体积变小，瓶内压强变大，对气球来说，压强也增大，温度不变，体积必然减小，则重力mg大于浮力ρgV气球，气球下降，则D项正确。
第Ⅱ卷 非选择题
三、实验题（每空3分，共15分）
15．一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图8所示。图中TA、VA和TD为已知量。
(1)从状态A到B，气体经历的是______过程(选填“等温”“等容”或“等压”)； 图8
(2)从B到C的过程中，气体的内能______(选填“增大”“减小”或“不变”)；
(3)从C到D的过程中，气体对外______(选填“做正功”“做负功”或“不做功”)，同时______(选填“吸热”或“放热”)；
(4)气体在状态D时的体积VD＝______。
【解析】(1)由题图可知，从状态A到B，气体体积不变，故是等容变化；(2)从B到C温度T不变，即分子平均动能不变，对理想气体即内能不变；(3)从C到D气体体积减小，外界对气体做正功，W＞0，所以气体对外做负功，同时温度降低，说明内能减小，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知气体放热；(4)从D到A是等压变化，由＝得VD＝VA。
【答案】(1)等容 (2)不变 (3)做负功 放热 (4)VA
四、计算题（共3个小题，共31分。）
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，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.
【答案】(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)×10－6J＝169.7 J.
(2)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
ΔU＝W＋Q＝2 263.8 J＋(－169.7)J＝2 094.1 J.
17．(10分)某压力锅结构如图所示．盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热．
(1)若此时锅内气体的体积为V′，摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为NA，写出锅内气体分子数的估算表达式．
(2)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1 J，并向外界释放了2 J的热量．锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
(3)已知大气压强p随海拔高度H的变化满足p＝p0(1－αH)，其中常数α>0.结合气体定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同．
【答案】(1)n＝NA (2)减少了3 J (3)温度随着海拔高度的增加而降低．
【解析】(1)阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁，设锅内气体分子数为n，则：n＝NA.
(2)根据热力学第一定律：ΔU＝W＋Q，气体对外做功，功为负，W＝－1 J；向外放热，热量为负，Q＝－2 J.
则有：ΔU＝W＋Q＝－3 J，负号表示内能减少．
锅内气体内能减少，减少了3 J.
(3)由p＝p0(1－αH)(其中α>0)，随着海拔高度的增加，大气压强减小；
由p1＝p＋＝p0(1＋αH)＋，随着海拔高度的增加，阀门被顶起时锅内气体压强减小；
根据查理定律＝可知，阀门被顶起时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低．
18. (12分)质量为40 kg的汽缸开口向上放置在水平地面上，缸内活塞面积为S＝0.02 m2，活塞及其上面放置的重物总质量为m＝100 kg。开始时活塞到缸底的距离为h＝0.2 m，缸内气体温度是t1＝27 ℃，系统处于平衡状态。后温度缓慢地上升到t2＝127 ℃，系统又达到新的平衡状态。已知气体的内能U与摄氏温度t之间满足关系U＝c·(t＋273)，外界大气压为 p0＝1.0×105 Pa，g取10 m/s2。求：
(1)缸内气体的压强p；
(2)活塞移动的距离Δh；
(3)缸内气体对外做的功W；
(4)缸内气体向外释放的热量Q的表达式。
【解析】 (1)缸内压强由大气压和活塞共同产生，故p＝p0＋＝105 Pa＋ Pa＝1.5×105 Pa。
(2)气体做等压变化，则＝＝＝，解得Δh＝×100 m＝ m。
(3)缸内气体对外做的功W＝pΔV＝1.5×105××0.02 J＝200 J。
(4)内能变化为ΔU＝(273＋127)c－(273＋27)c＝100×c＝W＋Q，所以Q＝100c－200。
【答案】 (1)1.5×105 Pa (2) m (3)200 J (4)Q＝100c－200
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