1、第3讲热力学定律与能量守恒板块一主干梳理夯实基础【知识点1】热力学第一定律1改变物体内能的两种方式(1)做功；(2)热传递。2热力学第一定律(1)内容一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。(2)表达式：UQW。(3)UQW中正、负号法则(4)UQW的三种特殊情况若过程是绝热的，则Q0，WU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。若过程是等容的，即W0，QU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。对于理想气体，若过程是等温的，即U0，则WQ0或WQ，外界对物体做的功等于物体放出的热量。【知识点2】热力学第二定律1热力学第二定律的三种表述(1)克劳修斯表述热量不能自发地从
2、低温物体传到高温物体。(2)开尔文表述不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。或表述为“第二类永动机是不可能制成的。”(3)用熵的概念表示热力学第二定律。在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。2热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。【知识点3】能量守恒定律1.能量守恒定律的内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。2条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的。例如，机械能守恒定律具有适用条件，
3、而能量守恒定律是无条件的，是一切自然现象都遵守的基本规律。3.两类永动机(1)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。 违背能量守恒定律，因此不可能实现。(2)第二类永动机：从单一热库吸收热量并把它全部用来对外做功，而不产生其他影响的机器。违背热力学第二定律，不可能实现。4能源的利用(1)存在能量耗散和品质降低。(2)重视利用能源时对环境的影响。(3)要开发新能源(如太阳能、生物质能、风能、水能等)。板块二考点细研悟法培优考点1 热力学第一定律 对比分析1改变内能的两种方式的比较2温度、内能、热量、功的比较例1在如下图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种
4、状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6 J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为9 J。图线AC的反向延长线过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零。求：(1)从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量U1；(2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量U2及其从外界吸收的热量Q2。(1)从A到C状态发生了什么变化？提示：等容变化。(2)如何判断气体状态变化过程是吸热还是放热？提示：根据热力学第一定律UQW，确定热量Q的正负，再判断是吸热还是放热。尝试解答(1)0_9_J_(2)9_J_3_J。(1)由题意知从状
5、态A到状态C的过程，气体发生等容变化，外界对该气体做的功W10根据热力学第一定律有U1W1Q1内能的增量U1Q19 J。(2)从状态A到状态B的过程，体积减小，温度升高该气体内能的增量U2U19 J根据热力学第一定律有U2W2Q2从外界吸收的热量Q2U2W23 J。总结升华判断物体内能变化的方法(1)内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析。(2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正。(3)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q0。(4)如果研究对象是理想气体，则由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上
6、看就是温度发生了变化。2017安徽合肥联考(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是()A体积不变，压强减小的过程，气体一定放出热量，内能减小B若气体内能增加，则外界一定对气体做功C若气体的温度升高，则每个气体分子的速度一定增大D若气体压强不变，气体分子平均距离增大时，则气体分子的平均动能一定增大E气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的答案ADE解析由理想气体状态方程C，可知在体积不变、压强减小时，温度降低；体积不变，则W0，温度降低，内能减少，根据热力学第一定律有UQ0，则温度升高，U0，气体对外做功，W0，由热力学第一定律UQW可知，气体吸收热量Q大于气体对外做的功W
7、。总结升华气体实验定律与热力学定律的综合问题的处理方法(1)气体实验定律研究对象是一定质量的理想气体。(2)解决具体问题时，分清气体的变化过程是求解问题的关键，根据不同的变化，找出相关的气体状态参量，利用相关规律解决。(3)对理想气体，只要体积变化，外界对气体(或气体对外界)做功WpV；只要温度发生变化，其内能就发生变化。(4)结合热力学第一定律UWQ求解问题。2017甘肃兰州一模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T
8、C300 K，则气体在状态A时的温度为多少。答案(1)放热1200 J(2)温度相同1200 K解析(1)从A到B，外界对气体做功，有WpV900 J，根据热力学第一定律UWQ，得QUW1200 J，气体放热1200 J。(2)由题图可知pBVBpCVC，故TBTC，根据理想气体状态方程有，代入数据可得TA1200 K。板块三限时规范特训时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共12小题，每小题6分，共72分。其中14为单选，512为多选)1如图所示为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中的制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，
9、放出热量到箱体外。下列说法正确的是()A热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C电冰箱的工作原理违反热力学第一定律D电冰箱的工作原理违反热力学第二定律答案B解析热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化或内能转移的规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，C错误；由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助。电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗了电能，B正确，A、D错误。2已知理想气体的内能与温度成正比，如下图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体
10、由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能()A先增大后减小B先减小后增大C单调变化D保持不变答案B解析由理想气体状态方程C得T，即气体的温度T与压强p和体积V的乘积成正比，从12的过程，对比等温变化的图线，V相同时，与等温线上p的差值先增大后减小，而等温线上pV的值不变，故理想气体由状态1到2的过程中，压强与体积的乘积先减小后增大，即气体的温度先降低后升高，而一定质量的理想气体内能完全由温度来决定，所以缸内气体的内能先减小后增大，B正确。3.如图，内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时，下列关于缸内气体说法正确的是()A内能减少B对外做功C
11、压强增大D分子间的引力和斥力都增大答案B解析因汽缸导热良好，故环境温度升高时封闭气体温度也升高，而一定质量的理想气体内能只与温度有关，故封闭气体内能增大，A错误。因汽缸内壁光滑，由活塞受力平衡有p0SmgpS，即缸内气体的压强pp0不变，C错误。由盖吕萨克定律C可知，气体温度升高，体积增大，对外做功，B正确。理想气体分子间除碰撞瞬间外无相互作用力，D错误。4如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞。今对活塞施加一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小。若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体()A温度升高，
12、压强增大，内能减少B温度降低，压强增大，内能减少C温度升高，压强增大，内能增加D温度降低，压强减小，内能增加答案C解析在压力F作用下，活塞缓慢向下移动，外界对气体做功，而容器是绝热的，没有热交换，所以封闭的理想气体内能增加，故温度升高，又体积减小，所以压强增大，C正确。52017湖南邵阳二模热学现象在生活中无处不在，下列与此有关的分析正确的是()A固体很难被压缩是因为分子之间有斥力B物体吸收热量，其内能一定增加C温度高的物体，其内能一定大D气体在对外做功的过程中，其内能可能增加E中午闻到食堂炒菜的香味是因为分子的运动答案ADE解析固体很难被压缩是因为分子之间有斥力，A正确；物体吸收热量时如果同
13、时对外做功，其内能不一定增加，B错误；内能大小取决于温度、体积和物质的量，故温度高的物体，其内能不一定大，C错误；根据热力学第一定律UQW，气体在对外做功的过程中，如果同时吸热，且吸热大于做功，则其内能可能增加，D正确；根据分子动理论可知E正确。6.如图为某同学设计的喷水装置，内部装有2 L水，上部密封1 atm的空气0.5 L，保持阀门关闭，再充入1 atm的空气0.1 L，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，外界大气压为1 atm，下列说法正确的有()A充气后，密封气体压强增加B充气后，密封气体分子的平均动能增加C打开阀门后，密封气体对外界做正功D打开阀门后，不再充气也能把水喷光
14、答案AC解析当V、T不变时，增加气体，从气体压强的微观角度理解可知，p增大，A正确；密封气体的温度不变，密封气体分子的平均动能就不变，B错误；充气后，密封气体压强大于外界大气压强，故打开阀门后，密封气体就会压水把水喷出，显然密封气体对外界做正功，C正确；打开阀门后，密封气体压水把水喷出，气体体积变大，压强变小，当密封气体压强与装置内剩余水的压强之和与外界大气压强相等的时候，就不再喷水了，因此不再充气时不能把水喷光，D错误。72018河北衡水模拟下列说法正确的是()A温度升高，分子热运动的平均动能增大，但并非每个分子的速率都增大B物体吸收热量时其内能不一定增大C对于一定量的理想气体，在分子平均动
15、能不变时，分子间的平均距离减小则压强也减小D温度越高的理想气体，分子运动越剧烈，因此其内能大于温度低的理想气体E一定量的理想气体在某过程中从外界吸热2.5104 J，并对外界做功1.0104 J，则气体的温度升高，密度减小答案ABE解析温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，分子热运动加剧，但有些分子的速率可能还会减小，A正确；做功和热传递都可以改变物体的内能，物体吸收热量时若同时对外做功，且对外做的功大于吸收的热量时，则其内能减小，B正确；一定量的理想气体，分子平均动能不变时，分子间平均距离减小，则体积减小，分子的密集程度增大，故气体的压强增大，C错误；内能是组成物质的所有分
16、子的分子动能和分子势能之和，温度越高的气体，分子运动越剧烈，分子平均动能越大，理想气体没有分子势能，但还与气体的物质的量有关，故不能确定谁的内能大，D错误；由UWQ，可知U1.5104 J，即气体内能增加，温度升高，又因气体对外做功，体积增大，故密度减小，E正确。8对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是()A保持气体的压强不变，改变其温度，可以实现其内能不变B若气体的温度逐渐升高，则其压强可以保持不变C气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关D当气体体积逐渐增大时，气体的内能一定减小答案BC解析一定质量的理想气体的内能仅决定于温度，A错误；一定质量的理想气体可以经历等压膨胀的过程
17、，温度升高，压强不变，B正确；功和热传递都可以改变气体的内能，做功和热传递使气体温度升高1 K，气体吸收的热量不同，故C正确；气体体积增大时，温度可能不变，可能升高，也可能降低，D错误。92017广东佛山模拟关于热现象和热学规律，下列说法正确的是()A只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积B气体温度升高，分子的平均动能一定增大C温度一定时，悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动越明显D一定温度下，同一液体的饱和汽的压强是一定的E第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律答案BCD解析知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，可以算出每个气体分子占据的空间，但不能算出气体
18、分子体积(分子间隙大)，A错误；温度是分子平均动能的标志，故气体温度升高，分子的平均动能一定增大，B正确；温度一定时，悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动就越明显，C正确；同一液体的饱和汽压只与温度有关，所以一定温度下，同一液体的饱和汽的压强是一定的，D正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，E错误。10.封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T的变化关系如图所示，该气体的摩尔质量为M，状态A的体积为V0，温度为T0，O、A、D三点在同一直线上，阿伏加德罗常数为NA。由状态A变到状态D过程中()A气体从外界吸收热
19、量，内能增加B气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少C气体温度升高，每个气体分子的动能都会增大D气体的密度不变答案AB解析由状态A到状态D，温度升高，内能增加，体积变大，对外做功，由热力学第一定律知，气体一定从外界吸收热量，A正确；气体温度升高，分子平均动能增大，压强不变，故单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少，B正确；温度升高，气体分子的平均动能增大，但不是每个气体分子的动能都会增大，C错误；气体质量不变，体积增大了，所以气体的密度减小，D错误。11如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中，AB和CD为等温过程，BC和DA为绝热过程(
20、气体与外界无热量交换)。这就是著名的“卡诺循环”。该循环过程中，下列说法正确的是()AAB过程中，外界对气体做功BBC过程中，气体分子的平均动能增大CCD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多DDA过程中，气体分子的速率分布曲线发生变化答案CD解析AB体积增大，气体对外做功，A错误；BC体积增大，气体对外做功，W0，Q0，U0，T增大，气体分子平均速率增大，速率分布曲线发生变化，D正确。122017哈尔滨第三中学模拟下列关于分子运动和热现象的说法正确的是()A气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故B一定量100 的水变成100 的水蒸气，其分子之间的势能增
21、加C对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热D如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大E一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和答案BCE解析气体分子间距越大，分子间的分子力越小，分子永不停息地做无规则运动，所以气体如果失去了容器的约束就会散开，A错误；一定量100 的水变成100 的水蒸气，内能增加，分子平均动能不变，分子势能增加，B正确；由C可知，对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大则温度升高，体积增大对外做功，温度升高则内能增大，根据热力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量，C正确；气体分子总数不变，气
22、体温度升高，气体分子的平均动能增大，但不知气体体积的变化情况，因此压强不一定增大，D错误；一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和，E正确。二、非选择题(本题共3小题，共28分)13(8分)如下图所示，一环形玻璃管放在水平面内，管内封闭有一定质量的理想气体，一固定的活塞C和一能自由移动的活塞A将管内的气体分成体积相等的两部分、。现保持气体的温度不变为T0300 K，对气体缓慢加热至T500 K，求此时气体、的体积之比。(活塞绝热且不计体积)答案53解析设环形玻璃管内、两部分的初始体积为V0，加热前后两部分气体的压强分别为p0、p，中气体体积的增加量为V，由理想气体状态方程，
23、对中气体有，由玻意耳定律，对中气体有p0V0p(V0V)，代入数据，解得V，故此时气体、的体积之比为。14(10分)如图所示，透热的汽缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M200 kg，活塞质量m10 kg，活塞横截面积S100 cm2。活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气。此时，缸内气体的温度为27 ，活塞位于汽缸正中，整个装置都静止。已知大气压恒为p01.0105 Pa，重力加速度为g10 m/s2。求：(1)汽缸内气体的压强p1；(2)汽缸内气体的温度升高到多少时，活塞恰好会静止在汽缸缸口AB处？此过程中汽缸内的气体是吸热还是放热？答案(1)3.0105 Pa(2)327 吸热解析(1)以汽缸为研
24、究对象，受力分析如图所示：列平衡方程：Mgp0Sp1S，解得：p11.0105 Pa3.0105 Pa。(2)设缸内气体温度升到t2时，活塞恰好会静止在汽缸口。该过程是等压变化过程，由盖吕萨克定律得：，解得t2327 ，气体体积增大，对外做功，同时温度升高内能增大，所以透热的汽缸一定从外界吸收热量。15.2017郑州高三质检(10分)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的pV图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27 ，求：(1)该气体在状态B时的温度；(2)该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量。答案(1)173 (2)200 J解析(1)对于理
25、想气体：AB，由查理定律得：，即：TBTA100 K，所以：tBT273 173 。(2)BC过程由盖吕萨克定律得：，解得：TC300 K，所以：tC27 ，A、C温度相等，U0AC的过程，由热力学第一定律UQW得：QUWpBVBC1105 Pa(3103 m31103 m3)200 J，即气体从外界吸热200 J。一、选择题12017全国卷(多选)氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是()A图中两条曲线下面积相等B图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C图中实线对应于氧气分子在100 时的情形D图中曲
26、线给出了任意速率区间的氧气分子数目E与0 时相比，100 时氧气分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大答案ABC解析面积表示总的氧气分子数，二者相等，A正确。温度是分子平均动能的标志，温度越高，速率大的分子比例越多，百分比越高的速率越大，分子的平均动能越大，故虚线为氧气分子在0 时的情形，实线为氧气分子在100 时的情形，B、C正确。曲线给出的是分子数占总分子数的百分比，D错误。100 时速率出现在0400 m/s区间内的氧气分子数占总分子数的百分比较小，E错误。22015全国卷(多选)关于扩散现象，下列说法正确的是()A温度越高，扩散进行得越快B扩散现象是不同物质
27、间的一种化学反应C扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E液体中的扩散现象是由液体的对流形成的答案ACD解析扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，C正确；温度越高，分子的热运动越剧烈，扩散进行得越快，A正确；扩散现象是一种物理现象，不是化学反应，B错误；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，D正确；液体中的扩散现象是由液体分子的无规则运动而产生的，E错误。32016北京高考雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别
28、表示球体直径小于或等于10 m、2.5 m的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)。某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化。据此材料，以下叙述正确的是()APM10表示直径小于或等于1.0106 m的悬浮颗粒物BPM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其所受到的重力CPM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动DPM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大答案C解析PM10表示直径小于或等于1.0105 m的悬浮颗粒物，A错误；由于PM10在空中悬浮，受
29、到的空气分子作用力的合力始终等于其所受到的重力，B错误；PM10的浓度随高度的增加略有减小，由此推知PM2.5的浓度随高度增加逐渐减小，D错误；PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动，C正确。42015全国卷(多选)下列说法正确的是()A将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体E在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变答案BCD解析晶体，无论体积大小，都是晶体。将一块晶体敲碎
30、后，得到的颗粒仍然是晶体，选项A错误；晶体由于分子的空间排列方式原因，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质，选项B正确；由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，例如碳元素，由于原子排列方式不同，可能构成石墨，也可能构成金刚石，选项C正确；在合适的条件下，某些晶体可以转变成非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体。例如天然水晶是晶体，熔化后再凝固成石英玻璃就是非晶体，选项D正确；在熔化过程中，晶体吸收热量，但是温度保持不变，只是分子平均动能保持不变，而分子势能要增加，内能要增加，选项E错误。52016江苏高考(多选)在高原地区烧水需要使用高压锅。水烧开后，锅内水面上方充满饱
31、和汽。停止加热，高压锅在密封状态下缓慢冷却。在冷却过程中，锅内水蒸气的变化情况为()A压强变小 B压强不变C一直是饱和汽 D变为未饱和汽答案AC解析温度降低，锅内水蒸气的压强减小，因为是缓慢冷却，所以水和水蒸气间不断达到新的动态平衡，所以高压锅内的水蒸气一直是饱和汽，A、C选项正确。6.2016海南高考(多选)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其pV图象如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程，下列说法正确的是()A气体经历过程1，其温度降低B气体经历过程1，其内能减小C气体在过程2中一直对外放热D气
32、体在过程2中一直对外做功E气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同答案ABE解析经历过程1，气体始终与外界无热量交换，压强减小，体积变大，对外做功，根据热力学第一定律，其内能减小，温度降低，A、B正确；气体在过程2中，先经历等容过程，体积不变，压强减小，则温度一定降低，对外放热，不对外做功；再经历等压过程，体积变大对外做功，又温度升高，是一个吸热过程，C、D错误；因为气体经历过程1和过程2的初、末状态相同，所以内能的改变量相同，E正确。72017全国卷(多选)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气
33、体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是()A气体自发扩散前后内能相同B气体在被压缩的过程中内能增大C在自发扩散过程中，气体对外界做功D气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变答案ABD解析气体向真空膨胀时不受阻碍，气体不对外做功，由于汽缸是绝热的，没有热交换，所以气体自发扩散前后内能不变，A正确。气体被压缩的过程中，外界对气体做功，且没有热交换，根据热力学第一定律，气体的内能增大，B、D正确。气体在真空中自发扩散的过程中气体不对外做功，C错误。气体在被压缩过程中，内能增大，由于一定质量的理想气体的内能完
34、全由温度决定，温度越高，内能越大，气体分子的平均动能越大，E错误。8.2017江苏高考(多选)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其VT图象如图所示。下列说法正确的有()AAB的过程中，气体对外界做功BAB的过程中，气体放出热量CBC的过程中，气体压强不变DABC的过程中，气体内能增加答案BC解析AB过程是等温变化，气体内能不变，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律知，气体要放出热量，A错误、B正确；BC过程中，是一个常数，为等压变化，C正确；ABC的过程中，温度先不变后降低，气体内能先不变后减少，选项D错误。二、非选择题92016江苏高考如图甲所示，在斯特林循环的pV图象
35、中，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成。BC的过程中，单位体积中的气体分子数目_(选填“增大”“减小”或“不变”)。状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图象如图乙所示，则状态A对应的是_(选填“”或“”)。答案不变解析BC的过程中，气体的质量和体积都没变，所以单位体积中的气体分子数目不变；由题图甲及理想气体状态方程C可知，状态A的温度低于状态D的温度，所以状态A对应的速率小的分子比例较大，状态A对应的是题图乙中的。102017江苏高考(1)如图甲和乙是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的
36、时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知：若水温相同，_(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，_(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈。(2)科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子。资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol，其分子可视为半径为3109 m的球，已知阿伏加德罗常数为6.01023 mol1。请估算该蛋白的密度。(计算结果保留一位有效数字)答案(1)甲乙(2)1103 kg/m3解析(1)炭粒在水中做布朗运动，水温越高，炭粒颗粒越小，炭粒的布朗运动越剧烈，由题图可看出，图乙中炭粒的布朗运动较剧烈，则若水温相同，甲图
37、中炭粒颗粒较大；若炭粒大小相同，乙图中水温较高，水分子的热运动较剧烈。(2)摩尔体积Vr3NA由密度，解得代入数据得1103 kg/m3。112017全国卷一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示，玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2。K1长为l，顶端封闭，K2上端与待测气体连通；M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。开始测量时，M与K2相通；逐渐提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高，此时水银已进入K1，且K1中水银面比顶端低h，如图(b)所示。设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变。已知K1和K2的内径均为d，M的容积为V0，水银的密度为，重力加速度大小为
38、g。求：(1)待测气体的压强；(2)该仪器能够测量的最大压强。答案(1)(2)解析(1)水银面上升至M的下端使玻璃泡中气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为V，压强等于待测气体的压强p；提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高时，K1中水银面比顶端低h，设此时封闭气体的压强为p1，体积为V1，则VV0d2lV1d2h由力学平衡条件得p1pgh整个过程为等温过程，由玻意耳定律得pVp1V1联立式得p(2)由题意知hl联立式有p该仪器能够测量的最大压强为pmax。12.2017安徽合肥模拟如图所示，粗细均匀的U形管，左端封闭，右端开口，左端用水银封闭着长L15 cm的理想气体，当温度为27 时，
39、两管水银面的高度差h3 cm，设外界大气压与75 cm高汞柱产生的压强相当。(1)若对封闭气体缓慢加热，为了使左、右两管中的水银面相平，温度需升高到多少？(2)若保持温度为27 不变，为了使左、右两管中的水银面相平，需从右管的开口端再缓慢注入的水银柱长度应为多少？答案(1)70.75 (2)4.2 cm解析(1)以封闭气体为研究对象，设U形管的横截面积为S，则初态：p1p0gh，V1LS，T1t1273 K300 K，末态：p2p0，V2S，根据理想气体状态方程，代入数据解得T2343.75 K，即t270.75 。(2)p3p0，V3LS，根据玻意耳定律有p1V1p3V3，代入数据可得L14.4 cm，根据几何关系有lh2(LL)4.2 cm。