考点3 气体实验定律与热力学定律的综合
例题.答案：（1）12cm （2）7J
解析：（1）取被封闭的气体为研究的对象，开始时气体的体积为L1S，温度为：T1=（273+27）K=300K，末状态的体积为：L2S.温度为：T2=（273+127）K=400K
气体做等压变化，则：
代入数据得：L2=12cm.
（2）在该过程中，气体对外做功：
W=F·ΔL=p0S(L2-L1)=105×50×10-4×(12-9)×10-2J=15J,
由热力学第一定律：
ΔU=Q-W=22J-15J=7J.
变式.答案：（1）20cm 1.8×105Pa （2）活塞C移动过程中B中气体放热，理由见解析
解析：（1）根据玻意耳定律，对A部分气体有
pALS=p(L+x)S
对B部分气体有pBLS=p（L-x）S
代入相关数据解得x=20cm，p=1.8×105Pa.
（2）活塞C向右移动的过程中活塞对B中气体做功，而气体发生等温变化，内能不变，故B中气体向外界放热.
【高考对接】
1.答案：BDE
解析：气体内能的改变ΔU=Q+W，故对气体做功可改变气体内能，选项B正确；气体吸热为Q，但不确定外界做功W的情况，故不能确定气体温度变化，A选项错误；理想气体等压膨胀，W＜0，由理想气体状态方程
不变，V增大，气体温度升高，内能增大，ΔU＞0，由ΔU=Q+W，知Q＞0，气体一定吸热，选项C错误；由热力学第二定律，D选项正确；根据平衡性质，E选项正确.
2.答案：ABD
3.答案：ABD
解析：在过程ab中，体积不变，外界不对气体做功，气体也不对外界做功，压强增大，温度升高，内能增加，选项A正确，选项C错误；在过程ca中，气体体积缩小，外界对气体做功，压强不变，温度降低，故内能减小，由热力学第一定律可得气体向外界放出热量，选项B正确，选项E错误；在过程bc中，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，选项D正确.
4.答案：ADE
解析：由p-T图像可知过程ab是等容变化，温度升高，内能增加，体积不变，由热力学第一定律可知过程ab一定吸热，选项A正确；过程bc温度不变，即内能不变，由于过程bc体积增大，所以气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，选项B错误；过程ca压强不变，温度降低，内能减少，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，放出的热量一定大于外界对气体做的功，选项C错误；温度是分子平均动能的标志，由p-T图像可知，a状态气体温度最低，则分子平均动能最小，选项D正确；b、c两状态温度相等，分子平均动能相等，由于压强不相等，所以单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，选项E正确.
练 习
1.答案：ADE
解析：第一类永动机是指不消耗能量却可以不断对外做功的机器，违背了能量守恒定律，选项A正确；能量耗散过程中能量仍是守恒的，选项B错误；电冰箱在电机做功情况下，不断地把冰箱内的热量传到外界，没有违背热力学第二定律，选项C错误；能量耗散具有方向性，选项D正确；物体在引起其他变化时可以从单一热源吸收热量并全部用于做功，选项E正确.
2.答案：ACE
解析：气体A进行等容变化，则W=0，根据ΔU=W+Q可知气体A吸收热量，内能增加，温度升高，气体A分子的平均动能变大，但不是每个分子的动能都增加，选项A、C正确，D错误；因为中间是导热隔板，所以气体B吸收热量，温度升高，内能增加；又因为压强不变，故体积变大，气体对外做功，选项B错误；气体B的压强不变，但是体积增大，平均动能增大，所以气体B分子单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数减少，选项E正确.
解析：（1）根据图乙可知气体在该过程中发生的是等压变化，该过程中汽缸内气体的压强始终为
选项A错误；由图乙可知气体温度升高，内能增大，气体体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律可知，气体必定从外界吸收热量，且气体从外界吸收的热量大于气体对外做的功，选项B、C、D正确；A和B两个状态，气体温度不相同，气体分子运动的平均速率不相等，单个分子对汽缸内壁的平均撞击力也不相等，根据等压变化，可判断汽缸内壁单位面积单位时间内受到分子撞击的次数不同，选项E错误.
（2）由盖—吕萨克定律得
（3）对活塞和砝码整体，由力的平衡条件得mg+p0S=pS
气体从状态A变化到状态B的过程中对外做的功为
W=pSΔL=(p0S+mg)ΔL
由热力学第一定律得
气体内能的变化量为
ΔU=Q-W=Q-(p0S+mg)ΔL.
4.（1）答案：ACE
解析：由ΔU=W+Q可知做功和热传递是改变物体内能的两种途径，它们是等效的，故选项A正确、选项B错误；由热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量，使之全部变为功，但会产生其他影响，故选项C正确；由热力学第二定律知，热量只是不能自发地从低温物体传向高温物体，则D项错；一切与热现象有关的宏观过程不可逆，则选项E正确.
