第十二章熱學第3講熱力學定律和能量守恒定律【教學目標】1、知道改變內(nèi)能的兩種方式，理解熱力學第一定律2、知道與熱現(xiàn)象有關的宏觀物理過程的方向性，了解熱力學第二定律3、掌握能量守恒定律及其應用【重、難點】1、熱力學第一定律；2、能量守恒定律【知識梳理】考點一　熱力學第一定律與能量守恒定律1．熱力學第一定律（1）內(nèi)容：一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和．（2）表達式：ΔU＝（3）公式中正、負號法則物理量意義符號WQΔU＋外界對物體做功物體吸收熱量內(nèi)能增加－物體對外界做功物體放出熱量內(nèi)能減少2．能量守恒定律（1）內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持不變．（2）能量守恒定律是一切自然現(xiàn)象都遵守的基本規(guī)律．22 【思維深化】ΔU＝Q＋W的三種特殊情況過程名稱公式內(nèi)能變化物理意義絕熱Q＝0ΔU＝W外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加等容W＝0Q＝ΔU物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加等溫ΔU＝0W＝－Q外界對物體做的功等于物體放出的熱量典例精析例1．（2015·北京理綜·13）下列說法正確的是（　?。〢．物體放出熱量，其內(nèi)能一定減小B．物體對外做功，其內(nèi)能一定減小C．物體吸收熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能增加D．物體放出熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能不變例2．（2015·重慶·10（1））某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時的，且車胎體積增大．若這段時間胎內(nèi)氣體質量不變且可視為理想氣體，那么（　?。〢．外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能減小B．外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大C．胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能減小D．胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能增大例3．木箱靜止于水平地面上，現(xiàn)在用一個80N的水平推力推動木箱前進10m，木箱受到的摩擦力為60N，則轉化為木箱與地面系統(tǒng)的內(nèi)能U和轉化為木箱的動能Ek分別是（　　）A．U＝200J，Ek＝600JB．U＝600J，Ek＝200JC．U＝600J，Ek＝800JD．U＝800J，Ek＝200J例4．【熱力學第一定律的應用】一定質量的氣體，在從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2的過程中，吸收熱量280J，并對外做功120J，試問：22 （1）這些氣體的內(nèi)能發(fā)生了怎樣的變化？（2）如果這些氣體又返回原來的狀態(tài)，并放出了240J的熱量，那么在返回的過程中是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做功多少？考點二　熱力學第二定律1．熱力學第二定律的三種表述（1）克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化．（2）開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不產(chǎn)生其他影響．或表述為“第二類永動機不可能制成．”（3）用熵的概念進行表述：在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小（熱力學第二定律又叫做熵增加原理）．2．熱力學第二定律的微觀意義一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行．3．熱力學第二定律的實質熱力學第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性，進而使人們認識到自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．22 4．兩類永動機的比較第一類永動機第二類永動機不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機器違背能量守恒定律，不可能制成不違背能量守恒定律，但違背熱力學第二定律，不可能制成【思維深化】（1）“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助．在借助外界提供能量的幫助下，熱量可以由低溫物體傳到高溫物體嗎？請舉例．（2）“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學方面的影響．如吸熱、放熱、做功等．在引起其他變化的條件下內(nèi)能可以全部轉化為機械能嗎？請舉例．典例精析例5．（多選）根據(jù)熱力學定律，下列說法中正確的是（　　）A．壓縮氣體總能使氣體的溫度升高B．科技的進步可以使內(nèi)燃機成為單一熱源的熱機C．空調機在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量D．電冰箱的工作過程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞22 變式1、圖中氣缸內(nèi)盛有一定質量的理想氣體，氣缸壁是導熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與氣缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣?，F(xiàn)將活塞桿與外界連接并使之緩慢地向右移動，這樣氣體將等溫膨脹并通過桿對外做功。若已知理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關，則下列說法正確的是（??????）桿恒溫A．氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，因此此過程違反熱力學第二定律B．氣體是從單一熱源吸熱，但并未全用來對外做功，所以此過程不違反熱力學第二定律C．氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，但此過程不違反熱力學第二定律D．上述A、B、C三種說法都不對例6．地球上有很多的海水，它的總質量約為1.4×1018噸，如果這些海水的溫度降低0.1°C，將要放出5.8×1023焦耳的熱量，有人曾設想利用海水放出的熱量使它完全變成機械能來解決能源危機，但這種機器是不能制成的，其原因是（　　）A．內(nèi)能不能轉化成機械能B．內(nèi)能轉化成機械能不滿足熱力學第一定律C．只從單一熱源吸收熱量并完全轉化成機械能的機器不滿足熱力學第二定律D．上述三種原因都不正確例7．（5選3）關于熱力學定律，下列說法中正確的是（　?。〢．對某物體做功，必定會使該物體的內(nèi)能增加B．為了增加物體的內(nèi)能，必須對物體做功或向它傳遞熱量C．可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣．不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體E．功轉變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是不可逆過程例8．關于兩類永動機和熱力學的兩個定律，下列說法正確的是（　?。?2 A．第二類永動機不可能制成是因為違反了熱力學第一定律B．第一類永動機不可能制成是因為違反了熱力學第二定律C．由熱力學第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，熱傳遞也不一定改變內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞一定會改變內(nèi)能D．由熱力學第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱源吸收熱量，完全變成功也是可能的考點三　熱力學定律與氣體實驗定律的綜合一、基本解題思路1．選取研究對象研究對象可以是由兩個或多個物體組成的系統(tǒng)，也可以是全部氣體或某一部分氣體（狀態(tài)變化時質量必須一定）．2．兩類分析（1）氣體實驗定律：確定狀態(tài)參量，找出狀態(tài)變化前后的p、V、T數(shù)值或表達式．（2）熱力學定律：①做功情況；②吸、放熱情況；③內(nèi)能變化情況．3．選用規(guī)律列出相關方程求解（1）玻意耳定律（等溫變化）：p1V1＝p2V2或pV＝C（常數(shù)）．（2）查理定律（等容變化）：＝或＝C（常數(shù)）．（3）蓋－呂薩克定律（等壓變化）：＝或＝C（常數(shù)）．（4）理想氣體狀態(tài)方程：＝或＝C（常數(shù)）．（5）熱力學第一定律：ΔU＝W＋Q.二、判斷物體內(nèi)能變化的方法（1）當做功和熱傳遞兩種過程同時發(fā)生時，內(nèi)能的變化就要用熱力學第一定律進行綜合分析；22 （2）做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對外界做功，W為負；體積縮小，外界對氣體做功，W為正；理想氣體向真空自由膨脹，與外界互不做功；（3）與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時Q＝0；（4）如果研究對象是理想氣體，則由于理想氣體沒有分子勢能，所以當它的內(nèi)能變化時，主要體現(xiàn)在分子動能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化．典例精析例9．（2015·福建·29（2））如圖所示，一定質量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)過ab過程到達狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達狀態(tài)c．設氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為Tb和Tc，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac。則________．（填選項前的字母）A．Tb＞Tc，Qab＞QacB．Tb＞Tc，Qab＜QacC．Tb＝Tc，Qab＞QacD．Tb＝Tc，Qab＜Qac變式1、恒溫環(huán)境中有一個盛有高壓氣體的容器，打開閥門時氣體高速噴出，當容器內(nèi)氣體壓強恰與大氣壓強相等時及時關閉閥門，過較長的一段時間后再次打開閥門，則（）A．容器內(nèi)氣體要噴出來B．容器外氣體要吸進去C．容器內(nèi)氣體不會噴出來，容器外氣體也不會吸進去D．條件不足，無法判斷變式2、（多選）一定質量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體的壓強隨熱力學溫度變化如圖所示，則此過程（）22 T/KP/Pa0AB22 A．氣體從外界吸收了熱量B．外界對氣體做功C．氣體的密度增大D．氣體分子的平均動能增大例10．（2013·山東·36（2））我國“蛟龍”號深海探測船載人下潛超過七千米，再創(chuàng)載人深潛新紀錄．在某次深潛實驗中，“蛟龍”號探測到990m深處的海水溫度為280K．某同學利用該數(shù)據(jù)來研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化．如圖所示，導熱良好的氣缸內(nèi)封閉一定質量的氣體，不計活塞的質量和摩擦，氣缸所處海平面的溫度T0＝300K，壓強p0＝1atm，封閉氣體的體積V0＝3m3．如果將該氣缸下潛至990m深處，此過程中封閉氣體可視為理想氣體．（1）求990m深處封閉氣體的體積（1atm相當于10m深的海水產(chǎn)生的壓強）．（2）下潛過程中封閉氣體________（填“吸熱”或“放熱”），傳遞的熱量________（填“大于”或“小于”）外界對氣體所做的功．例11．如圖所示，一粗細均勻、導熱良好、裝有適量水銀的U形管豎直放置，右端與大氣相通，左端封閉氣柱長l1＝20cm（可視為理想氣體），兩管中水銀面等高．現(xiàn)將右端與一低壓艙（未畫出）接通，穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面h＝10cm．（環(huán)境溫度不變，大氣壓強p0＝75cmHg）（1）求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強（用“cmHg”做單位）．（2）此過程中左管內(nèi)的氣體對外界________（填“做正功”“做負功”或“不做功”），氣體將________（填“吸熱”或“放熱”）．22 例12．如圖所示，厚度和質量不計、橫截面積為S＝10cm2的絕熱氣缸倒扣在水平桌面上，氣缸內(nèi)有一絕熱的“T”形活塞固定在桌面上，活塞與氣缸封閉一定質量的理想氣體，開始時，氣體的溫度為T0＝300K，壓強為p＝0.5×105Pa，活塞與氣缸底的距離為h＝10cm，活塞可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動且不漏氣，大氣壓強為p0＝1.0×105Pa.求：（1）此時桌面對氣缸的作用力FN；（2）現(xiàn)通過電熱絲給氣體緩慢加熱到T，此過程中氣體吸收熱量為Q＝7J，內(nèi)能增加了ΔU＝5J，整過程活塞都在氣缸內(nèi)，求T的值．【能力展示】【小試牛刀】22 1．（5選3）下列說法中正確的是（　?。〢．氣體的溫度升高，每個氣體分子運動的速率都增大B．布朗運動是指液體或氣體中懸浮微粒的無規(guī)則運動C．一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子之間的勢能增加D．只要能減弱氣體分子熱運動的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低E．空調機作為制冷機使用時，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，所以制冷機的工作不遵守熱力學第二定律2．（多選）如圖所示為某實驗器材的結構示意圖，金屬內(nèi)筒和隔熱外筒間封閉了一定體積的空氣，內(nèi)筒中有水，在水加熱升溫的過程中，被封閉的空氣（　　）A．分子間引力和斥力都減小B．壓強增大C．所有分子運動速率都增大D．內(nèi)能增大3．如圖所示，針管中氣體的體積為V0、壓強為p0；用力壓活塞，使氣體的體積減小了ΔV．若針管中的氣體可視為理想氣體，其質量、溫度在壓縮前后均不變．（1）求壓縮前后，氣體壓強的變化量Δp．（2）壓縮過程中，氣體是吸熱還是放熱，內(nèi)能如何變化？22 4．一定質量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的p－V圖象如圖所示．已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27℃．求：（1）該氣體在狀態(tài)B時的溫度；（2）該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中與外界交換的熱量．22 5．重慶出租車常以天然氣作為燃料，加氣站儲氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中，若儲氣罐內(nèi)氣體體積及質量均不變，則罐內(nèi)氣體（可視為理想氣體）（　?。〢．壓強增大，內(nèi)能減小B．吸收熱量，內(nèi)能增大C．壓強減小，分子平均動能增大D．對外做功，分子平均動能減小6．圖為某種椅子與其升降部分的結構示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動，設筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動的過程中（　　）A．氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增大B．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能減小C．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大D．氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小7．下列說法正確的是（　?。〢．氣體的溫度變化時，其分子平均動能和分子勢能也隨之改變B．氣體的內(nèi)能是所有分子熱運動的動能和分子勢能之和C．功可以全部轉化為熱，但熱量不能全部轉化為功D．熱量能自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，也能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體8．如圖所示，固定在水平面上的氣缸內(nèi)封閉著一定質量的理想氣體，氣缸壁和活塞絕熱性能良好，氣缸內(nèi)氣體分子間相互作用的勢能忽略不計，則以下說法正確的是（　　）A．使活塞向左移動，氣缸內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能減少B．使活塞向左移動，氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能增大，溫度升高C．使活塞向左移動，氣缸內(nèi)氣體壓強減小22 D．使活塞向左移動，氣缸內(nèi)氣體分子無規(guī)則運動的平均動能減小9．（2014·廣東·17）（多選）用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖所示，充氣袋四周被擠壓時，假設袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，則袋內(nèi)氣體（　?。〢．體積減小，壓強減小B．體積減小，內(nèi)能增大C．對外界做負功，內(nèi)能增大D．對外界做正功，壓強減小【大顯身手】10．（5選3）一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p－T圖象如圖所示，下列判斷正確的是（　?。〢．過程bc中氣體既不吸熱也不放熱B．過程ab中氣體一定吸熱C．過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱D．a(chǎn)、b和c三個狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動能最小E．b和c兩個狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同11．如圖是某噴水壺示意圖．未噴水時閥門K閉合，壓下壓桿A可向瓶內(nèi)儲氣室充氣；多次充氣后按下按柄B打開閥門K，水會自動經(jīng)導管從噴嘴處噴出．儲氣室內(nèi)氣體可視為理想氣體，充氣和噴水過程溫度保持不變．則（　?。?2 A．充氣過程中，儲氣室內(nèi)氣體分子平均動能增大B．充氣過程中，儲氣室內(nèi)氣體內(nèi)能增大C．噴水過程中，儲氣室內(nèi)氣體放熱D．噴水過程中，儲氣室內(nèi)氣體壓強增大12．（多選）一定質量的理想氣體分別在T1、T2溫度下發(fā)生等溫變化，相應的兩條等溫線如圖所示，T2對應的圖線上A、B兩點表示氣體的兩個狀態(tài)，則（　?。〢．A到B的過程中，氣體內(nèi)能增加B．A到B的過程中，氣體從外界吸收熱量C．溫度為T1時氣體分子的平均動能比T2時大D．A到B的過程中，氣體分子單位時間內(nèi)對器壁單位面積上的碰撞次數(shù)減少13．（多選）下列敘述和熱力學定律相關，其中正確的是（　　）A．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，違背了熱力學第二定律B．第一類永動機不可能制成，是因為違背了能量守恒定律C．能量耗散是從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性D．物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功14．（2016·新課標全國Ⅰ·33（1））（5選3）關于熱力學定律，下列說法正確的是（）22 A．氣體吸熱后溫度一定升高B．對氣體做功可以改變其內(nèi)能C．理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D．熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E．如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定達到熱平衡15．（多選）一定質量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，壓強隨體積變化的關系如圖所示，這個過程（）A．氣體的溫度一直降低B．氣體的密度一直變小C．氣體一直對外界做功D．氣體一直向外界放熱16．如圖所示，導熱氣缸開口向下，內(nèi)有理想氣體，缸內(nèi)活塞可自由滑動且不漏氣，活塞下掛一個砂桶，砂桶裝滿砂子時，活塞恰好靜止。現(xiàn)在把砂桶底部鉆一個小洞，細砂慢慢漏出，并緩慢降低氣缸外部環(huán)境溫度，則（）22 22 A．氣體壓強增大，內(nèi)能可能不變B．外界對氣體做功，氣體溫度可能降低C．氣體體積減小，壓強增大，內(nèi)能一定減少D．外界對氣體做功，氣體的密度和內(nèi)能都增加17．若一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則在此過程中，若將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，氣泡從湖底上升到湖面的過程中，對外界做了0.6J的功，則此過程中的氣泡________（填“吸收”或“放出”）的熱量是________J．氣泡到達湖面后，氣泡中的氣體溫度上升，又對外界做了0.1J的功，同時吸收了0.3J的熱量，則此過程中，氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了________J．18．（2013·江蘇·12A）如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，A―→B和C―→D為等溫過程，B―→C和D―→A為絕熱過程（氣體與外界無熱量交換），這就是著名的“卡諾循環(huán)”．（1）該循環(huán)過程中，下列說法正確的是________．A．A―→B過程中，外界對氣體做功B．B―→C過程中，氣體分子的平均動能增大C．C―→D過程中，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D．D―→A過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化（2）該循環(huán)過程中，內(nèi)能減小的過程是________（選填“A―→B”“B―→C”“C―→D”或“D―→A”）．若氣體在A―→B過程中吸收63kJ的熱量，在C―→D過程中放出38kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為________kJ．19．如圖所示，一個絕熱的氣缸豎直放置，內(nèi)有一個絕熱且光滑的活塞，中間有一個固定的導熱性能良好的隔板，隔板將氣缸分成兩部分，分別密封著兩部分理想氣體A和B．活塞的質量為m，橫截面積為S，與隔板相距h．現(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體，當A氣體吸收熱量Q時，活塞上升了h，此時氣體的溫度為T1．已知大氣壓強為p0，重力加速度為g．（1）加熱過程中，若A氣體內(nèi)能增加了ΔU1，求B氣體內(nèi)能增加量ΔU2．（2）22 現(xiàn)停止對氣體加熱，同時在活塞上緩慢添加砂粒，當活塞恰好回到原來的位置時A氣體的溫度為T2．求此時添加砂粒的總質量Δm．22 參考答案例10．答案：（1）2.8×10－2m3　（2）放熱；大于解析：（1）當氣缸下潛至990m深處時，設封閉氣體的壓強為p，溫度為T，體積為V，由題意可知p＝100atm根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得：＝代入數(shù)據(jù)得：V＝2.8×10－2m3（2）解析略．例11．答案：（1）50cmHg?。?）做正功　吸熱解析：（1）設U形管橫截面積為S，右端與大氣相通時，左管中封閉氣體的壓強為p1，右端與一低壓艙接通后，左管中封閉氣體的壓強為p2，氣柱長度為l2，穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強為p.左管中封閉氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律得p1V1＝p2V2①p1＝p0②p2＝p＋ph③V1＝l1S④V2＝l2S⑤由幾何關系得h＝2（l2－l1）⑥聯(lián)立①②③④⑤⑥式，代入數(shù)據(jù)得p＝50cmHg（2）左管內(nèi)氣體膨脹，氣體對外界做正功，溫度不變，ΔU＝0，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W且W<0，所以Q＝－W>0，氣體將吸熱．例12．答案：（1）50N?。?）720K解析：（1）對氣缸受力分析，由平衡條件有：FN＋pS＝p0S，得：FN＝（p0－p）S＝50N（2）設溫度升高至T時，活塞與氣缸底的距離為H，則氣體對外界做功W＝p0ΔV＝p0S（H－h(huán)），22 由熱力學第一定律得：ΔU＝Q－W解得：H＝12cm氣體溫度從T0升高到T的過程，由理想氣體狀態(tài)方程，得：＝.解得：T＝T0＝720K【能力展示】3．答案：（1）?。?）放熱；內(nèi)能不變解析：（1）由于針管中的氣體是質量、溫度均不變的理想氣體，由玻意耳定律，有：p0V0＝（p0＋Δp）（V0－ΔV）解得：Δp＝（2）由于氣體的溫度不變，則內(nèi)能不變．壓縮過程，外界對氣體做功，而內(nèi)能又不變，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W知，氣體放熱．4．答案：（1）－173℃?。?）吸收熱量200J解析：（1）對于理想氣體：A→B過程，由查理定律有：＝，得：TB＝100K，所以：tB＝TB－273℃＝－173℃（2）B→C過程，由蓋－呂薩克定律有：＝，得：TC＝300K所以：tC＝TC－273℃＝27℃由于狀態(tài)A與狀態(tài)C溫度相同，氣體內(nèi)能相等，而A→B過程是等容變化，氣體對外不做功，B→C過程中氣體體積膨脹對外做功，即從狀態(tài)A到狀態(tài)C氣體對外做功，故氣體應從外界吸收熱量．Q＝pΔV＝1×105×（3×10－3－1×10－3）J＝200J17．答案：吸收；0.6；0.2解析：22 氣泡從湖底上升到湖面的過程中，體積變大，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，對外界做功W＝－0.6J，內(nèi)能增量ΔU＝0，熱量為Q＝0.6J，說明氣體從外界吸熱；到達湖面后，對外界做功W′＝－0.1J，熱量為Q′＝0.3J，內(nèi)能增量ΔU′＝0.2J18．答案：（1）C　（2）B―→C　25解析：（1）由理想氣體狀態(tài)方程和熱力學第一定律分析，A―→B為等溫過程，內(nèi)能不變，氣體的體積增大，氣體對外做功，A錯；B―→C過程為絕熱過程，氣體體積增大，氣體對外做功，因此內(nèi)能減小，氣體分子的平均動能減小，B錯；C―→D為等溫過程，氣體體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，C正確；D―→A為絕熱過程，氣體體積減小，外界對氣體做功，內(nèi)能增大，溫度升高，因此氣體分子的速率分布曲線變化，D錯．（2）在以上循環(huán)過程中，內(nèi)能減小的過程是B―→C.由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W得W＝25kJ.20．答案：（1）Q－（mg＋p0S）h－ΔU1?。?）（－1）（＋m）解析：（1）B氣體對外做的功：W＝pSh＝（p0S＋mg）h由熱力學第一定律得：ΔU1＋ΔU2＝Q－W解得：ΔU2＝Q－（mg＋p0S）h－ΔU1（2）B氣體的初狀態(tài)：p1＝p0＋，V1＝2hS，T1B氣體的末狀態(tài)：p2＝p0＋，V2＝hS，T2由理想氣體狀態(tài)方程：＝；解得：Δm＝（－1）（＋m）22