章末总结 以图入题·构建情境·自主总结·悟透模型 情境提点 模型-规律-方法-结论 热点一 对热力学两定律的考查 1.(2024·北京卷)一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮,将气泡内的气体视为理想气体,且气体分子个数不变,外界大气压不变。在上浮过程中气泡内气体( ) [A] 内能变大 [B] 压强变大 [C] 体积不变 [D] 从水中吸热 【答案】 D 【解析】 上浮过程气泡内气体的温度不变,内能不变,故A错误;气泡内气体压强p=p0+ρ水gh,故上浮过程气泡内气体的压强减小,故B错误;由玻意耳定律pV=C可知,气体的体积变大,故C错误;上浮过程气体体积变大,气体对外做功,由热力学第一定律ΔU=Q+W可知,气体从水中吸热,故D正确。 2.(2024·浙江1月选考卷)如图所示,一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1=750 cm3的左右两部分。面积为S=100 cm2的绝热活塞B被锁定,隔板A的左侧为真空,右侧中一定质量的理想气体处于温度 T1=300 K、压强p1=2.04×105 Pa的状态1。抽取隔板A,右侧中的气体就会扩散到左侧中,最终达到状态2。然后解锁活塞B,同时施加水平恒力F,仍使其保持静止,当电阻丝C加热时,活塞B能缓慢滑动(无摩擦),使气体达到温度T3=350 K的状态3,气体内能增加ΔU=63.8 J。已知大气压强 p0=1.01×105 Pa,隔板厚度不计。 (1)气体从状态1到状态2是 (选填“可逆”或“不可逆”)过程,分子平均动能 (选填“增大”“减小”或“不变”); (2)求水平恒力F的大小; (3)求电阻丝C放出的热量Q。 【答案】 (1)不可逆 不变 (2)10 N (3)89.3 J 【解析】 (1)根据热力学第二定律可知,气体从状态1到状态2是不可逆过程,由于隔板A的左侧为真空,可知气体从状态1到状态2,气体不做功,又没有发生传热,所以气体的内能不变,气体的温度不变,分子平均动能不变。 (2)气体从状态1到状态2发生等温变化,则有p1V1=p2·2V1, 解得状态2时气体的压强为p2==1.02×105 Pa, 解锁活塞B,同时施加水平恒力F,仍使其保持静止, 以活塞B为研究对象,根据受力平衡可得p2S=p0S+F, 解得F=10 N。 (3)当电阻丝C加热时,活塞B能缓慢滑动(无摩擦),使气体达到温度T3=350 K的状态3,可知气体发生等压变化,则有=, 可得状态3时气体的体积为V3=1 750 cm3, 该过程气体对外做功为 W=p2ΔV=p2(V3-2V1)=25.5 J, 根据热力学第一定律可得ΔU=-W+Q′, 解得气体吸收的热量为Q′=ΔU+W=89.3 J, 可知电阻丝C放出的热量为Q=Q′=89.3 J。 热点二 热力学第一定律与气体图像的综合 3.(多选)(2024·海南卷)一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态,已知ab垂直于T轴,bc延长线过O点,下列说法正确的是( ) [A] bc过程外界对气体做功 [B] ca过程气体压强不变 [C] ab过程气体放出热量 [D] ca过程气体内能减小 【答案】 AC 【解析】 在气体的V-T图像中,图线上任一点与原点连线的斜率越大,表示气体的压强越小,由题图可知pa
0,根据ΔU=Q+W可知Q<0,所以ab过程气体放出热量,C正确;ca过程气体温度升高,内能增大,D错误。 4.(多选)(2025·甘肃卷)如图,一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B,然后经等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关,且随温度升高而增大。下列说法正确的是( ) [A] A→B过程为吸热过程 [B] B→C过程为吸热过程 [C] 状态A压强比状态B的小 [D] 状态A内能比状态C的小 【答案】 ACD 【解析】 气体A→B过程体积不变,则W=0,而温度升高,则ΔU>0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,可知Q>0,即该过程吸热,又根据查理定律可知压强变大,即pA