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专题 14.3 热力学定律
1．一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了 的功，气体的内能减少了 ，则下
列各式中正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】由热力学第一定律 可知，外界对气体做功则 为正值，气体内能减少则 为负值，
代入热力学第一定律表达式得
故选B。
2．下列说法中正确的是（ ）
A．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
B．效率为 的热机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律
C．不可能从单一热源吸收热量使之完全变成功，而不产生其他影响
D．第二类永动机不可能成功的原因是违反了能量守恒定律
【答案】C
【解析】A．根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在以消耗其它能
量为代价的条件下，热量也可以从低温物体传到高温物体，故A错误；
B．效率为 的热机不可能制成，没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故B错误；
C．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量使之完全变成功，而不产生其他影响，故C正
确；
D．第二类永动机不可能成功的原因是违反了热力学第二定律，并不是违反了能量守恒定律，故D错误。故选C。
二、多选题
3．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，
在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，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背热力学第一定律
D．电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中所产生的其他一切影响，无论用任何办法
都不可能加以消除
【答案】BD
【解析】C．热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能量守恒定律的具体表现，适
用于所有的热学过程，故C错误；
AB．根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，故A
错误，B正确；
D．压缩机工作时会发热，将一部分电能转化为内能消耗掉，这种影响没法消除，故D正确。
故选BD。
4．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可
点燃。对筒内封闭的气体，在此压缩过程中的下列说法中正确的是（ ）
A．气体温度升高，压强变大 B．气体温度不变，压强变大
C．外界对气体做正功，气体内能增加 D．气体对外界做正功，气体内能减少
【答案】AC【解析】由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对气体做正功。由于
这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量，由公式
在瞬间
所以内能增加，则温度升高，气体体积减小，压强增大。
故选AC。
【点睛】猛推这一动作的理解，表示作用时间短，套筒内气体来不及与外界发生热传递。
5．如图，一定质量的理想气体从状态 经热力学过程 后又回到状态 。对于
、 三个过程，下列说法正确的是（ ）
A． 过程中，气体始终吸热
B． 过程中，气体始终吸热
C． 过程中，气体的温度先升高后降低
D． 过程中，气体对外界做功
【答案】AC
【解析】A．由图示图像可知，ab过程气体体积V不变而压强p增大，由一定质量的理想气体状态方程
，可知，气体温度升高，气体内能增大，则
气体体积不变，外界对气体不做功，由热力学第一定律 ，可知
气体始终从外界吸收热量，故A正确；
B．由图示图像可知，ca过程气体压强p不变而体积V减小，由一定质量的理想气体状态方程 可知，气体温度T降低，气体内能减小，则
气体体积减小，外界对气体做功，则
由热力学第一定律 ，可知
气体始终向外界放出热量，故B错误；
C．由图示图像可知，bc过程气体压强p与体积V的乘积pV先增大后减小，由一定质量的理想气体状态方
程 ，可知，气体温度T先升高后降低，故C正确；
D．由图像可知，ca过程中，气体对体积减小，外界对气体做功，故D错误。
故选AC。
6．如图所示，一绝热容器中间有一挡板，右半边封闭有理想气体，左半边是真空。若把挡板抽开，右边
气体将向左边膨胀，最后气体将均匀分布在整个容器中，下列说法正确的是（ ）
A．气体对外做功，内能减小
B．气体温度不变，压强减小
C．气体分子单位时间对气壁单位面积的碰撞次数减小
D．根据热力学第二定律，抽开挡板，挡板左侧气体分子不能全部自发地回到右侧
【答案】BCD
【解析】A．挡板抽开后，由于左侧为真空，因此气体不对外做功，容器绝热，根据热力学第一定律得气
体的内能不变，A错误；
B．对理想气体有内能不变温度不变，根据玻意耳定律，气体体积增大，所以压强减小，B正确；
C．温度不变分子平均动能不变，压强减小则气体分子单位时间对气壁单位面积的碰撞次数减小，C正确；
D．根据热力学第二定律可知热力学过程是有方向的，所以挡板左侧气体分子不能全部自发地回到右侧，D
正确。
故选BCD。
三、填空题
7．如图所示，一定质量的理想气体由状态 经过等压变化到达状态 ，再从状态 经过等容变化到达状态。状态 与状态 温度相等。则：气体在状态 的温度______在状态 的温度（选填“小于”“等于”或
“大于”），气体在状态 的内能______在状态 的内能（选填“小于”“等于”或“大于”）；从状态
到状态 的过程中，气体______（选填“吸热”或“放热”）。
【答案】 小于 等于 放热
【解析】[1]气体从状态 到状态 发生等压变化，根据盖—吕萨克定律知，体积增大，温度升高，所以气
体在状态 的温度小于在状态 的温度。
[2]理想气体的内能只与温度有关， 两状态气体温度相等，内能相等，即气体在状态 的内能等于气体
在状态 的内能。
[3]气体从 到 的过程，体积不变，温度降低，内能减少，做功为零，根据热力学第一定律
应该放出热量。
四、解答题
8．如图，固定汽缸内由活塞封闭一定质量的气体，开始时活塞处于静止状态，用电热丝对气体加热后活
塞缓慢向左移动 ，移动过程中活塞与汽缸的摩擦忽略不计，汽缸导热性能良好，环境温度保持不变。大
气压强为 ，活塞面积为 ，试分析气体是吸热还是放热，热量为多少？
【答案】吸收热量，
【解析】对活塞，由平衡方程可得
所以活塞向左移动过程中，封闭气体压强不变。气体对活塞做功根据热力学第一定律
由汽缸导热性能良好，环境温度保持不变，气体温度 不变，气体内能不变，即
所以气体是吸热，吸收热量
9．一定质量的理想气体，从状态a开始，经历a→b、b→c、c→a三个过程回到原状态，其p－V图像如图
所示。图线ac的反向延长线过坐标原点O，图线ab平行于V轴，图线bc平行于p轴。已知a状态的气体
温度为 ，求：
（1）气体在状态c的温度 ；
（2）从a到b过程中气体对外做的功 。
【答案】（1） ；（2）
【解析】（1）根据理想气体状态方程有
解得
（2）从a到b过程中气体对外做的功为图线与横轴围成的面积，有
解得10．如图所示为一种测量不规则物体体积的装置，该装置由深度为L、横截面积为S的导热汽缸和厚度不
计且密封完好的活塞构成。已知活塞由汽缸顶部释放后，最终会静止在距离汽缸底部 处。实验时，先将
不规则物体放入汽缸内部，再将活塞由汽缸顶部释放，最终可以静止在距离气缸底部 的位置。设环境温
度保持不变，大气压强为 ，不计活塞与汽缸间的摩擦。求：
（1）不规则物体的体积V；
（2）测量物体体积的过程中，汽缸内气体向外界释放的热量Q。
【答案】（1） ；（2）
【解析】（1）无论汽缸内是否放待测物体，根据平衡条件可知，当活塞最终静止时，汽缸内气体的压强
相同，设为p。当不放待测物体时，对缸内气体根据玻意耳定律有
①
当放入待测物体后，同理有
②
联立①②解得
③
（2）设活塞重力为mg，根据平衡条件有
④测量物体体积的过程中，外界对气体做功为
⑤
气体经历等温变化，内能不变，根据热力学第一定律可知汽缸内气体向外界释放的热量为
⑥
联立①④⑤⑥解得
⑦
一、单选题
1．（2022·湖北·鄂南高中高三期中）一定质量的理想气体由状态a变为状态b，再变为状态c，其 图
像如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A．由状态a沿图像变化到状态b气体温度升高
B．由状态b沿图像变化到状态c气体温度升高
C．由状态a沿图像变化到状态b气体要从外界吸热
D．气体在状态c的内能大于在状态a的内能
【答案】B
【解析】AC．由状态a沿图像变化到状态b，属于等容变化，根据查理定律可得
由状态a沿图像变化到状态b，压强减小，则温度降低，内能减小，气体需要放热，AC错误；
B．由状态a沿图像变化到状态b，属于等圧変化，由盖-吕萨克定律可得由状态a沿图像变化到状态b，体积增大，温度升高，B正确；
D．对于一定量的气体而言，则有
结合图形代入数据可得
理想气体的内能只与温度有关，因此，气体在状态c的内能等于在状态a的内能，D错误。
故选B。
2．（2022·广东珠海·高三阶段练习）礼花喷射器原理如图、通过扣动气阀可释放压缩气罐内气体产生冲击，
将纸管里填充的礼花彩条喷向高处，营造气氛。在喷出礼花彩条的过程中，罐内气体（ ）
A．分子冲向纸管是分子做热运动
B．分子冲向纸管后能全部自发回到罐内
C．通过做功方式改变自身的内能
D．分子冲向纸管过程中速率均变大
【答案】C
【解析】AD．扣动气阀释放压缩气罐内气体产生冲击，气体分子冲向纸管不是分子做热运动的结果，而
是气流的定向移动引起的，且分子冲向纸管过程中速率并未均变大，故AD错误；
B．根据热力学第二定律可知，分子冲向纸管后不可能全部自发回到罐内，故B错误；
C．在喷出礼花彩条的过程中，罐内的压缩空气对礼花彩条做功，空气的内能转化为礼花彩条的机械能，
故C正确。
故选C。
3．（2022·山东·沂水县第一中学高三开学考试）一定质量的理想气体状态变化如图所示，其中p=3p，
1 2
V=4V，状态1、2对应的温度分别为T、T，由状态1变化到状态2（气体外界非真空）的过程中，下列
2 1 1 2
说法正确的是（ ）A．气体对外做功，温度降低
B．气体分子热运动的平均动能不变
C．气体内能增加，一定从外界吸收热量
D．在单位时间内，器壁单位面积上受分子撞击的次数增多
【答案】C
【解析】ABC．根据理想气体状态方程 ，可得
可得
说明从状态1变化到状态2，气体温度升高，分子平均动能增加，气体内能增加（ ），气体体积变
大说明气体对外做功（ ），根据热力学第一定律 可知，由于内能增加，说明气体从外界
吸收热量（ ），故AB错误，C正确；
D．分子平均动能增加，分子撞击器壁的力增大，由于气体压强减小，故可得器壁上单位面积上在单位时
间内受分子撞击的次数减少，故D错误。
故选C。
4．（2022·湖北·武汉市第一中学高三开学考试）如图，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个状态
变化过程，先后到达状态B和C。下列说法正确的是（ ）
A． 过程，所有气体分子热运动速率都增大B．整个过程中，气体分子的平均动能先减小后增大
C． 过程，气体吸收的热量大于气体内能的增加量
D． 过程，气体吸收的热量大于对外界所做的功
【答案】D
【解析】A． 过程，等压变化，体积增大，温度升高，气体分子热运动的平均速率增大，故A错误；
C． 过程，气体等容变化，压强减小，温度降低，内能降低，体积不变，气体没有做功，根据热力
学第一定律可知，气体一定向外放出热量，故C错误；
B． 过程，温度升高， 过程，温度降低，整个过程中，气体分子的平均动能先增大后减小，
故B错误；
D． 过程，等压变化，温度升高，内能增大，气体体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可知，
气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，故D正确。
故选D。
二、多选题
5．（2022·四川绵阳·一模）一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其
图像如图所示。整个过程中，气体在（ ）
A．状态a时的分子平均动能最小
B．状态b时的内能最小
C．ab过程中，温度不断下降
D．bc过程中的始末状态，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少
E．ca过程中，外界对气体做功100J
【答案】ADE
【解析】A．根据理想气体状态方程有
结合图像可知
理想气体的平均动能由温度决定，状态a的温度最低，则状态a时的分子平均动能最小，A正确；B．理想气体的内能由温度决定，状态a的温度最低，则状态a时的内能最小，B错误；
C．ab过程中，体积不变，压强增大，则温度升高，C错误；
D．由于
则bc过程中的始末状态，体积逐渐增大，压强逐渐减小，温度不变，则容器壁单位面积单位时间内受到气
体分子撞击的次数减少，D正确；
E．ca过程中，体积减小，外界对气体做功为
E正确。
故选ADE。
6．（2022·天津市教育招生考试院高三期中）下列说法正确的是（ ）
A．小昆虫能站在水面上是由于液体表面张力的缘故
B．第二类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律
C．分子间距离增大时，分子间引力和斥力以及分子间作用力的合力均减小
D．晶体熔化时要吸热而温度保持不变，说明晶体在熔化过程中分子势能增加
【答案】AD
【解析】A．小昆虫能站在水面上是由于液体表面张力的缘故，选项A正确；
B．第二类永动机不可能制成，是因为它违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项B错误；
C．分子间距离增大时，分子间引力和斥力均减小；当rr 时分子间作用力的合力随分子间距离增大先增加后减小，选项C错误；
0
D．晶体熔化时要吸热而温度保持不变，分子平均动能不变，说明晶体在熔化过程中分子势能增加，选项
D正确。
故选AD。
7．（2022·天津市武清区天和城实验中学高三阶段练习）下列说法正确的是（ ）
A．图甲中的酱油蛋是布朗运动的结果
B．图乙中的水黾可以停在水面，是因为水的表面张力C．图丙中两种材料上的酱油滴，从形状可以看出酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润
D．图丁中电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律
【答案】BC
【解析】A．图甲中的酱油蛋是扩散运动的结果，故A错误；
B．图乙中的水黾可以停在水面，是因为表面张力的结果，故B正确；
C．图中两种材料上的酱油滴，从形状可以看出酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润，故C正确；
D．图丁中电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，该过程引起了外界的变化，消耗了电能，并不
违背热力学第二定律，故D错误。
故选BC。
三、填空题
8．（2022·福建省宁化第一中学高三阶段练习）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，最后从状态C变化到状态A。其状态变化过程的P—V图像如图所示。已知该气体在状态A时的温度
为27℃。则该气体在状态B时的温度为__________℃。在气体从状态B到状态C的过程中，外界对气体做
__________功（填“正”或者“负”）。在气体从状态C到状态A的过程中，气体__________（填“吸
热”或者“放热”）
【答案】 -173 负 放热
【解析】[1]气体从状态A到状态B的过程为等容变化，根据查理定律
解得
[2]气体从状态B到状态C的过程为等压变化，体积增大，外界对气体做负功；
[3]气体从状态B到状态C的过程为等压变化，根据盖吕萨克定律
解得与 相等，则气体在状态C和状态A的内能相等，而气体从状态C到状态A的过程中，体积减小，外界
对气体做正功，所以根据热力学第一定律，该过程气体放热。
9．（2022·河南安阳·模拟预测）如图所示为一定质量的理想气体发生状态变化时的p-V图像，图像中的Ⅰ、
Ⅱ、Ⅲ对应理想气体的三个不同状态，坐标分别是Ⅰ（1，4）、Ⅱ（4，1）、Ⅲ（4，4），理想气体按照
图中箭头所示由Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅰ完成一个循环。当理想气体由Ⅰ→Ⅱ过程中，气体分子的平均动能______
（填“先增大后减小”“先减小后增大”或“不变”）；由Ⅱ→Ⅲ过程中，气体______（填“吸收”或
“放出”）热量；由Ⅲ→Ⅰ过程中，气体放出的热量______（填“大于”“小于”或“等于”）外界对气
体做的功。
【答案】 先增大后减小 吸收 大于
【解析】[1]对于一定质量的理想气体，有
由状态Ⅰ到状态Ⅱ，根据图像可知，pV先增大后减小，则气体的温度先增大后减小，所以气体分子的平均
动能先增大后减小；
[2]由状态Ⅱ到状态Ⅲ，气体做等容变化，压强增大，温度升高，气体的内能增大，吸收热量；
[3] 由状态Ⅲ到状态Ⅰ，气体做等压变化，体积减小，温度减低，外界对气体做正功，同时气体内能减小，
根据热力学第一定律可知，气体放出的热量应大于外界对气体做的功。
10．（2022·福建·上杭一中模拟预测）如图，导热性能良好的汽缸固定在水平地面上，用活塞将一定质量
理想气体密闭在汽缸中，活塞与汽缸间摩擦不计，大气压强为p。若环境温度缓慢降低10℃，活塞缓慢向
0
左移动一段距离，汽缸内气体体积减小 ，则相对温度降低前，汽缸内气体对单位面积汽缸壁在单位时
间内的碰撞次数___________（选填“增加”、“减少”或“不变”），汽缸内气体放出的热量
___________（选填“大于“、“小于“或“等于“） 。【答案】 增加 大于
【解析】（1）[1]根据题意可知汽缸内气体做等压变化，由于温度降低，分子平均动能减小，但压力要不
变，故汽缸内气体对单位面积汽缸壁在单位时间内的碰撞次数增加。
（2）[2]汽缸内气体温度降低、内能减少，根据热力学第一定律可知
由于气体体积减小，外界对气体做功，则 ，而气体温度降低，则 ，所以汽缸内气体放出的热
大于外界对气体所做的功，即大于 。
11．（2022·福建省福州第一中学模拟预测）某充气式座椅简化模型如图所示，导热良好的两个汽缸C、D
通过活塞分别封闭质量相等的两部分同种理想气体A、B，活塞通过轻弹簧相连，静置在水平面上。已知
两个汽缸C、D的质量均为M（汽缸壁的厚度不计），大气压强为p，重力加速度大小为g，初始时环境
0
温度为T，被封闭气体高度均为L，活塞的横截面积为S、质量和厚度不计，弹簧始终在弹性限度内，活
0
塞始终未脱离汽缸，不计活塞与气缸之间的摩擦。则初始时B气体的压强PB=___________；若环境温度
缓慢升至1.2T，A、B气体总内能增加ΔU，则A气体从外界吸收的热量Q=___________。
0
【答案】
【解析】[1]初始时A、B气体压强相等，对气缸C进行受力分析可得
得到[2]环境温度升高，A、B气体压强均不变，气体发生等压变化
则外界对A、B做功为
由热力学第一定律
ΔU=W+Q
总
则A气体从外界吸收的热量为
四、解答题
12．（2022·广东·仲元中学高三阶段练习）如图所示，由导热材料制成的汽缸长为l、横截面积为S，活塞
0
封闭了一定质量的理想气体，活塞上方有质量为m的液体，活塞质量和厚度均不计，活塞与汽缸壁之间的
摩擦也可以忽略。现将一细管插入液体，开始时从细管一端抽气，通过虹吸最后能使活塞上方液体逐渐流
出。当液体全部流出的时候，活塞恰好到达汽缸的顶部。已知大气压强为p，环境温度保持不变，求：
0
（1）初始状态气体柱的压强与长度；
（2）在液体全部流出的过程中，气体吸收热量还是放出热量。
【答案】（1） ， ；（2）吸收热量
【解析】（1）初始状态，系统受力平衡，有
于是
汽缸内气体做等温变化初态末态
根据玻意耳定律得
即
联立解得
（2）在此过程中，气体体积增大，气体对外界做功W<0，环境温度保持不变，内能不变 ，由热力
学第一定律
得 ，气体吸收热量。
13．（2022·重庆南开中学高三阶段练习）如题图所示，在一横截面积为S的竖直玻璃管内封闭着A、B两
部分理想气体，中间用水银柱隔开，玻璃管导热且粗细均匀。玻璃管竖直静止时，A部分气柱长度为3L，
压强为p，B部分气柱长度为5L，水银柱产生的压强为， 己知大气压强为p，环境温度保持不变。
0 0
求：
（1）若将玻璃管沿竖直面缓慢转过90°，待稳定后，气体A的压强；
（2）若在该竖直玻璃管装有气体A的顶端开一小孔，再缓慢加热气体B，当气体B从外界吸收的热量为
Q时，水银柱刚好上升L，该过程中气体B内能的增加量。【答案】（1） ；（2）
【解析】（1）由玻意耳定律，对气体A
对气体B
且
解得气体A压强为
（2）对气体B，内能增加量
解得
14．（2022·广东广州·模拟预测）如图所示，导热气缸开口向右水平放置，缸内活塞密闭效果良好且能无
摩擦滑动。开始时活塞在虚线位置静止（状态I），封闭气体体积为V=1L，通过给缸体缓慢加热，气体膨
胀至体积加倍（状态Ⅱ），此时气缸内壁的卡销自动开启，同时停止加热，待气缸慢慢冷却至环境温度
（状态Ⅲ）。若封闭气体可视为理想气体，环境温度为27℃，外界大气压强为p=1.0×105Pa。求：
0
（1）请在坐标图上画出封闭气体的压强p随热力学温度T的变化图像，并通过计算说明作图所需的关键状
态参量；
（2）若给缸体缓慢加热的过程，气体吸收的热量为Q=220J，则在气缸冷却的过程气体放出的热量是多少？【答案】（1）见解析；（2）120J
【解析】（1）状态I状态参量：体积： ，温度： ，压强：
状态Ⅱ状态参量：体积： ；由于等压膨胀
由等压变化规律
解得
状态Ⅲ状态参量： ，体积：
由等容变化可知
可得
封闭气体的压强p随热力学温度T的变化图像为
（2）加热过程由热力学第一定律外界做功
又 ，可得
气缸冷却过程是等容变化，则
内能变化
由 ，可得
则在气缸冷却的过程气体放出的热量120J。
一、单选题
1．（2022·重庆·高考真题）2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032
米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则
艇内气体（ ）（视为理想气体）
A．吸收热量 B．压强增大 C．内能减小 D．对外做负功
【答案】C
【解析】由于浮空艇上升过程中体积和质量均不变，则艇内气体不做功；根据
可知温度降低，则艇内气体压强减小，气体内能减小；又根据
可知气体放出热量。
故选C。
2．（2022·江苏·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体分别经历 和 两个过程，其中为等温过程，状态b、c的体积相同，则（ ）
A．状态a的内能大于状态b B．状态a的温度高于状态c
C． 过程中气体吸收热量 D． 过程中外界对气体做正功
【答案】C
【解析】A．由于a b的过程为等温过程，即状态a和状态b温度相同，分子平均动能相同，对于理想气
体状态a的内能等于→状态b的内能，故A错误；
B．由于状态b和状态c体积相同，且 ，根据理想气体状态方程
可知 ，又因为 ，故 ，故B错误；
CD．因为a c过程气体体积增大，气体对外界做正功；而气体温度升高，内能增加，根据
→
可知气体吸收热量；故C正确，D错误；
故选C。
3．（2022·辽宁·高考真题）一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图
像如图所示，此过程中该系统（ ）
A．对外界做正功 B．压强保持不变 C．向外界放热 D．内能减少
【答案】A
【解析】A．理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，理想气体对外界做正功，A正确；
B．由题图可知
V = V + kT
0根据理想气体的状态方程有
联立有
可看出T增大，p增大，B错误；
D．理想气体从状态a变化到状态b，温度升高，内能增大，D错误；
C．理想气体从状态a变化到状态b，由选项AD可知，理想气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学
第一定律可知气体向外界吸收热量，C错误。
故选A。
4．（2022·湖北·高考真题）一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p—V图中a→c直线段所示，
状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是（ ）
A．a→b是等温过程
B．a→b过程中气体吸热
C．a→c过程中状态b的温度最低
D．a→c过程中外界对气体做正功
【答案】B
【解析】AB．根据理想气体的状态方程
可知a→b气体温度升高，内能增加，且体积增大气体对外界做功，则W < 0，由热力学第一定律
U = W + Q
可知a→b过程中气体吸热，A错误、B正确；
C．根据理想气体的状态方程可知，p—V图像的坐标值的乘积反映温度，a状态和c状态的坐标值的乘积相等，而中间状态的坐标值乘
积更大，a→c过程的温度先升高后降低，且状态b的温度最高，C错误；
D．a→c过程气体体积增大，外界对气体做负功，D错误。
故选B。
5．（2022·山东·高考真题）如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始
时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动 过程中，缸内气体（ ）
A．内能增加，外界对气体做正功
B．内能减小，所有分子热运动速率都减小
C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少
D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
【答案】C
【解析】初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态，气缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则
有
气缸在缓慢转动的过程中，气缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿气缸壁的分力，故气缸内气体缓慢的
将活塞往外推，最后气缸水平，缸内气压等于大气压。
AB．气缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，气缸内气体压强作用将活塞往外推，气
体对外做功，根据热力学第一定律 得：气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运
动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，AB错误；
CD．气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，故速率大的分子数占总分子
数的比例减小，C正确，D错误。
故选C。
二、多选题
6．（2022·湖南·高考真题）利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在
环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较
大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，
从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是（ ）
A．A端为冷端，B端为热端
B．A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的
C．A端流出的气体内能一定大于B端流出的
D．该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律
E．该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律
【答案】ABE
【解析】A. 依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板相作用后反弹，从A端流出，而边缘部
份热运动速率较高的气体从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大、其对应的温度也就较高，所以
A端为冷端、B端为热端，故A正确；
B．依题意，A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出
的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，故B正确；
C．A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子
平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，不能得出从A端流
出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故C错误；
DE．该装置将冷热不均气体的进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，
没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，故D错误，E
正确。
故选ABE。
7．（2022·全国·高考真题）一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如 图上从a到b的线段
所示。在此过程中（ ）A．气体一直对外做功
B．气体的内能一直增加
C．气体一直从外界吸热
D．气体吸收的热量等于其对外做的功
E．气体吸收的热量等于其内能的增加量
【答案】BCE
【解析】A．因从a到b的p—T图像过原点，由 可知从a到b气体的体积不变，则从a到b气体不
对外做功，选项A错误；
B．因从a到b气体温度升高，可知气体内能增加，选项B正确；
CDE．因W=0，∆U>0，根据热力学第一定律
∆U=W+Q
可知，气体一直从外界吸热，且气体吸收的热量等于内能增加量，选项CE正确，D错误。
故选BCE。
8．（2022·全国·高考真题）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如 图上的两条
线段所示，则气体在（ ）
A．状态a处的压强大于状态c处的压强
B．由a变化到b的过程中，气体对外做功
C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变
D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热
E．由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能
【答案】ABD【解析】AC．根据理想气体状态方程可知
即 图像的斜率为 ，故有
故A正确，C错误；
B．理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B正确；
DE．理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有
而 ， ，则有
可得
，
即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正确，E错误；
故选ABD。
三、填空题
9．（2022·广东·高考真题）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程
__________（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量
__________（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。
【答案】 不是 大于
【解析】[1]空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程；
[2]由于空调的压缩机做功，使得空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。
10．（2022·河北·高考真题）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的
气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强
将______（填“增大”“减小”或“不变”）；温度将______（填“升高”“降低”或“不变”）。【答案】 增大 升高
【解析】[2]假设气球内部气体和气球外部气体的温度不变，当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，气球
内部气体压强大于外部气体压强，根据玻意尔定律 可知气球内的气体释放到外部时体积增大，相当
于容器的体积增大；而容器的体积无法改变，所以将假设扩大体积的容器绝热压缩到原来容器的体积即可，
气体绝热压缩，与外界无热交换，即 ，外界对气体做功，即 ，根据绝热情况下的热力学第一定
律 可知气体内能增加，温度 升高；
[1]气体温度 升高，根据理想气体实验定律 可知气体压强 增大。
四、解答题
11．（2021·江苏·高考真题）如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸
底部相距L，气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为 和 。现接通电热
丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩
擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中
（1）内能的增加量 ；
（2）最终温度T。
【答案】（1） ；（2）
【解析】（1）活塞移动时受力平衡
气体对外界做功
根据热力学第一定律解得
（2）活塞发生移动前，等容过程
活塞向右移动了L，等压过程
且
解得
