1．(多選)下列說法正確的是( )
A．冰箱能使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，因此不遵循熱力學第二定律
B．自發(fā)的熱傳導是不可逆的
C．可以通過給物體加熱而使它運動起來，但不產(chǎn)生其他影響
D．氣體向真空膨脹具有方向性
2．(2022·重慶卷·15(1))2022年5月15日，我國自主研發(fā)的“極目一號”Ⅲ型浮空艇創(chuàng)造了海拔9 032米的大氣科學觀測世界紀錄。若在浮空艇某段上升過程中，艇內(nèi)氣體溫度降低，體積和質(zhì)量視為不變，則艇內(nèi)氣體(視為理想氣體)( )
A．吸收熱量 B．壓強增大
C．內(nèi)能減小 D．對外做負功
3.(多選)(2024·廣州市六校開學考)在飛機起飛的過程中，由于高度快速變化，會引起機艙內(nèi)氣壓變化，乘客小周同學觀察發(fā)現(xiàn)，在此過程中密封桶裝薯片的薄膜蓋子凸起，如圖所示。若起飛前后桶內(nèi)氣體的溫度保持不變，則下列關(guān)于桶內(nèi)氣體(可視為理想氣體)的說法中正確的是( )
A．桶內(nèi)氣體壓強p增大
B．桶內(nèi)氣體分子平均動能Ek不變
C．桶內(nèi)氣體從外界吸收熱量
D．桶內(nèi)氣體對外做功，內(nèi)能減小
4.一同學將針筒的針拔除后，將該端封閉一定質(zhì)量的理想氣體做成彈射玩具，該同學先緩慢推動推桿將針筒內(nèi)氣體進行壓縮，然后松開推桿，壓縮氣體膨脹將推桿彈射，若推桿緩慢壓縮氣體過程中針筒內(nèi)氣體溫度不變，推桿彈射過程中針筒內(nèi)氣體與外界無熱交換，則下列說法中正確的是( )
A．推桿壓縮氣體過程，針筒內(nèi)氣體吸熱
B．推桿壓縮氣體過程，針筒內(nèi)氣體壓強減小
C．推桿彈射過程，針筒內(nèi)氣體內(nèi)能增加
D．推桿彈射過程，針筒內(nèi)氣體分子平均動能減小
5.(多選)(2022·全國甲卷·33(1)改編)一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p－T圖上從a到b的線段所示。在此過程中( )
A．氣體一直對外做功
B．氣體的內(nèi)能一直增加
C．氣體一直從外界吸熱
D．氣體吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量
6．(2022·遼寧卷·6)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其體積V和熱力學溫度T變化圖像如圖所示，此過程中該系統(tǒng)( )
A．對外界做正功 B．壓強保持不變
C．向外界放熱 D．內(nèi)能減少
7.(2024·山東濟南市開學考)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的A→B→C→A的變化過程。已知氣體在狀態(tài)B時的溫度為600 K。
(1)氣體在狀態(tài)A時的溫度為____________；
(2)請說明在該理想氣體經(jīng)歷的A→B→C→A的變化過程中，氣體向外界__________(填“吸收”或“放出”)熱量，該過程中傳遞的熱量為____________________。
8.(多選)(2023·山東菏澤市二模)如圖所示，某醫(yī)用氧氣生產(chǎn)工廠要將氧氣瓶M中氧氣分裝到瓶N中，兩瓶的容積相同，閥門K打開前瓶N已抽成真空?，F(xiàn)將閥門K打開，當兩瓶內(nèi)氧氣的壓強相等時再關(guān)閉閥門。兩瓶、閥門及連接管都看作絕熱，瓶中的氧氣看作理想氣體且不計連接管的容積，對此次分裝過程以下說法正確的是( )
A．氧氣自發(fā)地由M向N的流動過程是不可逆的
B．分裝完畢后M中氧氣的壓強為分裝前的eq \f(1,2)
C．分裝完畢后氧氣分子熱運動的平均速率減小
D．分裝完畢后兩瓶內(nèi)氧氣的總內(nèi)能減小
9．(2023·浙江6月選考·17改編)如圖所示，導熱良好的固定直立圓筒內(nèi)用面積S＝100 cm2，質(zhì)量m＝1 kg的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動。圓筒與溫度300 K的熱源接觸，平衡時圓筒內(nèi)氣體處于狀態(tài)A，其體積VA＝600 cm3。緩慢推動活塞使氣體達到狀態(tài)B，此時體積VB＝500 cm3。固定活塞，升高熱源溫度，氣體達到狀態(tài)C，此時壓強pC＝1.4×
105 Pa。已知從狀態(tài)A到狀態(tài)C，氣體從外界吸收熱量Q＝14 J；從狀態(tài)B到狀態(tài)C，氣體內(nèi)能增加ΔU＝25 J；大氣壓p0＝1.01×105 Pa，重力加速度g取10 m/s2。
(1)氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B，其分子平均動能________(選填“增大”“減小”或“不變”)，圓筒內(nèi)壁單位面積受到的壓力________(選填“增大”“減小”或“不變”)；
(2)氣體在狀態(tài)C的溫度TC＝________ K；
(3)氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B過程中外界對系統(tǒng)做的功W＝________ J。
10.(2023·廣東廣州華南師大附中三模)氣象氣球是進行高空氣象觀測的平臺。首先用聚酯薄膜材料制成氣球的球皮，然后對它充以比空氣密度小的氣體，之后密封好，氣球就可以攜帶儀器升空探測了。某氣象氣球升至地球平流層時，平流層的氣壓為p。從早上至中午，由于陽光照射，氣球內(nèi)氣體的內(nèi)能增加了ΔU，氣球有微小膨脹，半徑由R1膨脹到R2，已知早上氣球內(nèi)氣體溫度為T1。假設(shè)氣球內(nèi)的氣體壓強始終等于平流層氣壓，求中午時氣球內(nèi)氣體的溫度T2和早上至中午氣球內(nèi)氣體吸收的熱量Q。
11．(2023·山東省實驗中學一模)單級水火箭可以簡化為如圖(a)所示的下方開口的容器。容器中氣體體積V＝3 L，壓強p0＝1×105 Pa，下方水的深度h＝50 cm。單向氣閥(不計質(zhì)量)是一個只能朝一個方向通入氣體的裝置，它外部為橡膠材質(zhì)，將其緊緊塞在容器口位置可將水堵住還能向容器內(nèi)進行充氣。單向氣閥與容器口摩擦力的最大值Ff＝91.5 N?，F(xiàn)用打氣筒通過單向氣閥向容器內(nèi)一次次地充入壓強p0＝1×105 Pa、V1＝300 mL的氣體。當容器內(nèi)的氣體壓強達到一定值時單向氣閥和容器中的水被一起噴出，水火箭可以獲得一定的速度發(fā)射。已知重力加速度g＝10 m/s2，容器口的橫截面積S＝3×10－4 m2，水的密度ρ＝1×103 kg/m3。假設(shè)容器中的氣體為理想氣體，充氣和噴水時忽略溫度的變化。
(1)求水火箭剛好噴水時容器內(nèi)氣體壓強p；
(2)求水火箭剛好噴水時的充氣次數(shù)；
(3)水火箭噴水過程中，容器內(nèi)氣體的p－V圖像如圖(b)所示，試估算容器內(nèi)氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)b從外部吸收的熱量。
第6練 熱力學定律與能量守恒定律
1．BD [有外界的幫助和影響，熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，仍遵循熱力學第二定律，A錯誤；由熱力學第二定律可知，自發(fā)的熱傳導是不可逆的，B正確；不可能通過給物體加熱而使它運動起來但不產(chǎn)生其他影響，這違背了熱力學第二定律，C錯誤；氣體可自發(fā)地向真空膨脹，具有方向性，D正確。]
2．C [由于浮空艇上升過程中體積和質(zhì)量均不變，則艇內(nèi)氣體不做功；根據(jù)eq \f(pV,T)＝C，可知溫度降低，艇內(nèi)氣體壓強減小，氣體內(nèi)能減??；又根據(jù)ΔU＝W＋Q可知氣體放出熱量，故選C。]
3．BC [依題意，起飛前后桶內(nèi)氣體的溫度保持不變，在此過程中密封桶裝薯片的薄膜蓋子凸起，桶內(nèi)氣體體積增大，根據(jù)pV＝C可知，壓強p減小，故A錯誤；由于桶內(nèi)氣體溫度不變，則分子平均動能Ek不變，故B正確；由于桶內(nèi)氣體溫度不變，則氣體內(nèi)能不變，體積增大，氣體對外做功，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知，桶內(nèi)氣體從外界吸收熱量，故C正確，D錯誤。]
4．D [推桿壓縮氣體過程，對氣體做功，氣體內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體向外界放熱，故A錯誤；推桿壓縮氣體過程，氣體體積變小，根據(jù)玻意耳定律可知，針筒內(nèi)氣體壓強變大，故B錯誤；推桿彈射過程，針筒內(nèi)氣體對外做功且外界無熱交換，內(nèi)能減小，故C錯誤；推桿彈射過程，內(nèi)能減小，溫度降低，針筒內(nèi)氣體分子平均動能減小，故D正確。]
5．BCD [因p－T圖像中a到b的線段的延長線過原點，由eq \f(pV,T)＝C，可知從a到b氣體的體積不變，則從a到b氣體不對外做功，選項A錯誤；因從a到b氣體溫度升高，可知氣體內(nèi)能增加，選項B正確；因W＝0，ΔU>0，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q可知，氣體一直從外界吸熱，且氣體吸收的熱量等于內(nèi)能增加量，選項C、D正確。]
6．A [理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，體積增大，則理想氣體對外界做正功，A正確；由題圖可知，V＝V0＋kT，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有eq \f(pV,T)＝C，聯(lián)立則有p＝eq \f(C,k＋\f(V0,T))，可看出T增大，p增大，B錯誤；理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，溫度升高，內(nèi)能增大，D錯誤；理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，理想氣體對外界做正功且內(nèi)能增大，則根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體從外界吸收熱量，C錯誤。]
7．(1)150 K (2)吸收 30 J
解析 (1)根據(jù)eq \f(pAVA,TA)＝eq \f(pBVB,TB)
代入數(shù)據(jù)得TA＝150 K
(2)整個過程內(nèi)能不變ΔU＝0
p－V圖像與V軸圍成的面積代表做的功，整個過程氣體對外做功為
W1＝eq \f(2＋4,2)×104×(6－3)×10－3 J－2×104×(6－3)×10－3 J＝30 J，根據(jù)熱力學第一定律可得ΔU＝W＋Q，其中W＝－W1＝－30 J，ΔU＝0，可得Q＝30 J，可知氣體從外界吸收熱量，吸收的熱量為30 J。
8．AB [由熱力學第二定律知，氧氣自發(fā)地由M向N的流動過程是不可逆的，A正確；絕熱過程中Q＝0，從M到N過程中W＝0，故內(nèi)能不發(fā)生變化，所以理想氣體溫度不變，分裝完畢后氧氣分子熱運動的平均速率不變，C、D錯誤；分裝過程溫度不變，由玻意耳定律知，氣體體積變?yōu)閮杀?，壓強減小為原來的一半，B正確。]
9．(1)不變 增大 (2)350 (3)11
解析 (1)圓筒導熱良好，則氣體從狀態(tài)A緩慢推動活塞到狀態(tài)B，氣體溫度不變，則氣體分子平均動能不變；氣體體積減小，則壓強增大，圓筒內(nèi)壁單位面積受到的壓力增大；
(2)狀態(tài)A時的壓強pA＝p0－eq \f(mg,S)＝1.0×105 Pa，
溫度TA＝300 K，體積VA＝600 cm3；
狀態(tài)C時的壓強pC＝1.4×105 Pa，溫度為TC，體積VC＝500 cm3；根據(jù)eq \f(pAVA,TA)＝eq \f(pCVC,TC)，解得TC＝350 K
(3)從B到C氣體進行等容變化，則WBC＝0，因從B到C氣體內(nèi)能增加25 J可知，氣體從外界吸熱25 J，而氣體從A到C從外界吸熱14 J，可知氣體從A到B氣體放熱11 J，從A到B氣體內(nèi)能不變，可知從A到B外界對氣體做功11 J。
10.eq \f(R23,R13)T1 ΔU＋eq \f(4,3)πp(R23－R13)
解析 早上氣球體積V1＝eq \f(4,3)πR13
中午氣球體積V2＝eq \f(4,3)πR23
從早上至中午，氣球內(nèi)的氣體做等壓變化，則有eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2)，得T2＝eq \f(R23,R13)T1
氣球膨脹過程，氣體壓強為p，外界對氣體做功W＝－p(V2－V1)，由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W
解得Q＝ΔU＋eq \f(4,3)πp(R23－R13)。
11．(1)4×105 Pa (2)30 (3)900 J
解析 (1)對單向氣閥受力分析p0S＋Ff＝mg＋pS，又m＝ρSh，聯(lián)立可得p＝p0＋eq \f(Ff,S)－ρgh
代入數(shù)據(jù)得p＝4×105 Pa
(2)氣體做等溫變化，有p0V＋Np0V1＝pV，解得充氣次數(shù)N＝30
(3)由p－V圖像可知，外界對氣體做功W＝－225×4 J＝－900 J，噴水過程內(nèi)能不變，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q＝0，所以氣體吸收熱量Q＝900 J。

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