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专题62 热力学第一定律
一、多选题
1．（2023·山东·统考高考真题）一定质量的理想气体，初始温度为
，压强为
。经等容过程，
该气体吸收
的热量后温度上升
；若经等压过程，需要吸收
的热量才能使气体温度上升
。下列说法正确的是（ ）
A．初始状态下，气体的体积为
B．等压过程中，气体对外做功
C．等压过程中，气体体积增加了原体积的
D．两个过程中，气体的内能增加量都为
2．（2023·全国·统考高考真题）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内
能可能相等的是（ ）
A．等温增压后再等温膨胀
B．等压膨胀后再等温压缩
C．等容减压后再等压膨胀
D．等容增压后再等压压缩
E．等容增压后再等温膨胀
3．（2023·全国·统考高考真题）在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气
体一定与外界有热量交换的过程是（ ）
A．气体的体积不变，温度升高
B．气体的体积减小，温度降低
C．气体的体积减小，温度升高
D．气体的体积增大，温度不变
E．气体的体积增大，温度降低
4．（2023·山西·统考高考真题）如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两
绝热活塞将汽缸分为f、g、h 三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的
温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f 中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后（ ）
A．h 中的气体内能增加
B．f 与g 中的气体温度相等
C．f 与h 中的气体温度相等
D．f 与h 中的气体压强相等
1
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5．（2022·天津·高考真题）采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，
一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则（ ）
A．绝热过程中，气体分子平均动能增加B．绝热过程中，外界对气体做负功
C．等压过程中，外界对气体做正功
D．等压过程中，气体内能不变
6．（2022·湖南·统考高考真题）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
7．（2022·全国·统考高考真题）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
8．（2022·全国·统考高考真题）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
2
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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
9．（2021·海南·高考真题）如图，一定质量的理想气体从状态a 出发，经过等容过程到达状态b，再经过
等温过程到达状态c，直线
过原点。则气体（ ）
A．在状态c 的压强等于在状态a 的压强
B．在状态b 的压强小于在状态c 的压强
C．在
的过程中内能保持不变
D．在
的过程对外做功
10．（2021·天津·高考真题）列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有
效减振，空气弹簧主要由活塞、汽缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振
动，上下乘客时汽缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积
变化较快，气体与外界来不及热交换。若汽缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（ ）
A．上下乘客时，气体的内能不变
B．上下乘客时，气体从外界吸热
C．剧烈颠簸时，外界对气体做功
D．剧烈颠簸时，气体的温度不变
11．（2021·全国·高考真题）如图，一定量的理想气体从状态
经热力学过程
、
、
后
又回到状态a。对于
、
、
三个过程，下列说法正确的是（ ）
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A．
过程中，气体始终吸热
B．
过程中，气体始终放热
C．
过程中，气体对外界做功
D．
过程中，气体的温度先降低后升高
E．
过程中，气体的温度先升高后降低
12．（2018·全国·高考真题）如图，一定质量的理想气体从状态a 开始，经历过程①、②、③、④到达状
态e。对此气体，下列说法正确的是（ ）
A．过程①中气体的压强逐渐减小
B．过程②中气体对外界做正功
C．过程④中气体从外界吸收了热量
D．状态c、d 的内能相等
E．状态d 的压强比状态b 的压强小
13．（2020·全国·统考高考真题）如图，一开口向上的导热汽缸内。用活塞封闭了一定质量的理想气体，
活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上。使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡
状态。在活塞下降过程中（ ）
A．气体体积逐渐减小，内能增加
B．气体压强逐渐增大，内能不变
C．气体压强逐渐增大，放出热量
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D．外界对气体做功，气体内能不变
E．外界对气体做功，气体吸收热量
14．（2019·海南·高考真题）一定量的理想气体从状态M 出发，经状态N、P、Q 回到状态M，完成一个循
环。从M 到N、从P 到Q 是等温过程；从N 到P、从Q 到M 是等容过程；其体积—温度图像（V—T 图）
如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．从M 到N 是吸热过程
B．从N 到P 是吸热过程
C．从P 到Q 气体对外界做功
D．从Q 到M 是气体对外界做功
E．从Q 到M 气体的内能减少
15．（2017·全国·高考真题）如图，一定质量的理想气体从状态a 出发，经过等容过程ab 到达状态b，再
经过等温过程bc 到达状态c，最后经等压过程ca 回到状态a．下列说法正确的是（ ）
A．在过程ab 中气体的内能增加
B．在过程ca 中外界对气体做功
C．在过程ab 中气体对外界做功
D．在过程bc 中气体从外界吸收热量
E．在过程ca 中气体从外界吸收热量
16．（2017·全国·高考真题）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．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，
将气体压回到原 的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是________
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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
17．（2018·全国·高考真题）如图，一定量的理想气体从状态a 变化到状态b，其过程如p-V 图中从a 到b
的直线所示．在此过程中______．
A．气体温度一直降低
B．气体内能一直增加
C．气体一直对外做功
D．气体一直从外界吸热
E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功
18．（2016·全国·高考真题）一定量的理想气体从状态a 开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da 回到
原状态，其p–T 图像如图所示，其中对角线ac 的延长线过原点O．下列判断正确的是（ ）
A．气体在a、c 两状态的体积相等
B．气体在状态a 时的内能大于它在状态c 时的内能
C．在过程cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D．在过程da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
E．在过程bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功
19．（2014·全国·高考真题）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
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图象如图所示，下列判断正确的是（ ）
A．过程ab 中气体一定吸热
B．过程bc 中气体既不吸热也不放热
C．过程ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D．A、b 和c 三个状态中，状态 a 分子的平均动能最小
E．b 和c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
20．（2015·广东·高考真题）下图为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的
空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气
A．内能增大
B．压强增大
C．分子间引力和斥力都减小
D．所有分子运动速率都增大
21．（2018·海南·高考真题）如图，一定量的理想气体，由状态a 等压变化到状态b，再从b 等容变化到状
态c。a、c 两状态温度相等．下列说法正确的是______
A．从状态b 到状态c 的过程中气体吸热
B．气体在状态a 的内能等于在状态c 的内能
C．气体在状态b 的温度小于在状态a 的温度
D．从状态a 到状态b 的过程中气体对外做正功
22．（2018·全国·高考真题）对于实际的气体，下列说法正确的是（ ）
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A．气体的内能包括气体分子的重力势能
B．气体的内能包括分子之间相互作用的势能
C．气体的内能包括气体整体运动的动能
D．气体体积变化时，其内能可能不变
E．气体的内能包括气体分子热运动的动能
23．（2017·江苏·高考真题）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V–T 图象如图所
示．下列说法正确的有（ ）
A．A→B 的过程中，气体对外界做功
B．A→B 的过程中，气体放出热量
C．B→C 的过程中，气体压强不变
D．A→B→C 的过程中，气体内能增加
24．（2016·全国·高考真题）关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．气体吸热后温度一定升高
B．对气体做功可以改变其内能
C．理想气体等压膨胀过程一定放热
D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热
平衡
25．（2016·海南·高考真题）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p–V
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
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C．气体在过程2 中一直对外放热
D．气体在过程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
26．（2014·广东·高考真题）用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压
时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体
A．体积减小，内能增大
B．体积减小，压强减小
C．对外界做负功，内能增大
D．对外界做正功，压强减小
27．（2014·山东·高考真题）如图1 所示，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，缸内气体（ ）。（双选，填正确答案标号）
A．内能增加
B．对外做功
C．压强增大
D．分子间的引力和斥力都增大
二、单选题
28．（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
29．（2022·北京·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体从状态a 开始，沿图示路径先后到达状态b
和c。下列说法正确的是（ ）
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A．从a 到b，气体温度保持不变
B．从a 到b，气体对外界做功
C．从b 到c，气体内能减小
D．从b 到c，气体从外界吸热
30．（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
31．（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
32．（2022·湖北·统考高考真题）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
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33．（2022·山东·统考高考真题）如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，
初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动
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
34．（2021·山东·高考真题）如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导
热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓
慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体（ ）
A．内能减少
B．对外界做正功
C．增加的内能大于吸收的热量
D．增加的内能等于吸收的热量
35．（2020·天津·统考高考真题）水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水
罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M 打开，水即从枪口喷出。若在不断
喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体（ ）
A．压强变大
B．对外界做功
C．对外界放热
D．分子平均动能变大
36．（2020·山东·统考高考真题）一定质量的理想气体从状态a 开始，经a→b、b→c、c→a 三个过程后回
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到初始状态a，其p-V 图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（V0， 2p0）、 b（2V0，p0）、c
（3V0，2p0） 以下判断正确的是（ ）
A．气体在a→b 过程中对外界做的功小于在b→c 过程中对外界做的功
B．气体在a→b 过程中从外界吸收的热量大于在b→c 过程中从外界吸收的热量
C．在c→a 过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量
D．气体在c→a 过程中内能的减少量大于b→c 过程中内能的增加量
37．（2015·福建·高考真题）如图，一定质量的理想气体，由a 经过ab 过程到达状态b 或者经过ac 过程到
达状态c．设气体在状态b 和状态c 的温度分别为Tb和Tc，在过程ab 和ac 中吸收的热量分别为Qab和Qac．
则 ．
A．Tb＞Tc，Qab＞Qac
B．Tb＞Tc，Qab＜Qac
C．Tb=Tc，Qab＞Qac
D．Tb=Tc，Qab＜Qac
38．（2015·北京·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．物体放出热量，其内能一定减小
B．物体对外做功，其内能一定减小
C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加
D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变
39．（2015·重庆·高考真题）某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段
时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么( )
A．外界对胎内气体做功，气体内能减小B．外界对胎内气体做功，气体内能增大
C．胎内气体对外界做功，内能减小
D．胎内气体对外界做功，内能增大
40．（2014·重庆·高考真题）重庆出租车常以天然气作为燃料,加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的
过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体(可视为理想气体)( )
A．压强增大,内能减小
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B．吸收热量,内能增大
C．压强减小,分子平均动能增大
D．对外做功,分子平均动能减小
三、解答题
41．（2023·浙江·统考高考真题）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积
，质量
的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K 的热源接触，平衡时圆筒内气体
处于状态A，其体积
。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积
。固定活塞，
升高热源温度，气体达到状态C，此时压强
。已知从状态A 到状态C，气体从外界吸收热
量
；从状态B 到状态C，气体内能增加
；大气压
。
（1）气体从状态A 到状态B，其分子平均动能________（选填“增大”、“减小”或“不变”），圆筒内
壁单位面积受到的压力________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）求气体在状态C 的温度Tc；
（3）求气体从状态A 到状态B 过程中外界对系统做的功W。
42．（2023·浙江·高考真题）某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容
器内用面积
、质量
的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处
于温度
、活塞与容器底的距离
的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓
慢上升
恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度
的状态C 时触动报警器。从状态A 到状态C 的过程中气体内能增加了
。取大气压
，求气体。
（1）在状态B 的温度；
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（2）在状态C 的压强；
（3）由状态A 到状态C 过程中从外界吸收热量Q。
43．（2022·海南·高考真题）足够长的玻璃管水平放置，用长
的水银封闭一段长为
的空气柱，
大气压强为
，环境温度为
，将玻璃管缓慢顺时针旋转到竖直，则：
①空气柱是吸热还是放热
②空气柱长度变为多少
③当气体温度变为
时，空气柱长度又是多少？
44．（2018·全国·高考真题）如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a 和b，a、b 间距为h，
a 距缸底的高度为H；活塞只能在a、b 间移动，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m，
面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，上、下
方气体压强均为p0，温度均为T0。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b 处。求此时汽
缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功。（重力加速度大小为g）
45．（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汽缸中，活塞的面积为S，与汽缸
底部相距L，汽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，活塞与汽缸间的滑动摩擦为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
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（1）内能的增加量
；
（2）最终温度T。
46．（2020·江苏·统考高考真题）一定质量的理想气体从状态A 经状态B 变化到状态C，其
图象如图
所示，求该过程中气体吸收的热量Q。
47．（2019·江苏·高考真题）如图所示，一定质量理想气体经历A→B 的等压过程，B→C 的绝热过程（气
体与外界无热量交换），其中B→C 过程中内能减少900J．求A→B→C 过程中气体对外界做的总功．
48．（2018·江苏·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体在状态A 时压强为
，经历
的过程，整个过程中对外界放出
热量。求该气体在
过程中对外界所做的功。
49．（2016·江苏·高考真题）如图所示，在A→B 和D→A 的过程中，气体放出的热量分别为4J 和20J。在
B→C 和C→D 的过程中，气体吸收的热量分别为20J 和12J。求气体完成一次循环对外界所做的功。
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50．（2016·江苏·高考真题）如图所示，在A→B 和D→A 的过程中，气体放出的热量分别为4J 和30J。在
B→C 和C→D 的过程中，气体吸收的热量分别为20J 和12J，求气体完成一次循环对外界所做的功。
四、填空题
51．（2022·福建·高考真题）带有活塞的汽缸内封闭一定质量的理想气体，气体开始处于a 状态，然后经
过
状态变化过程到达c 状态。在
图中变化过程如图所示。
（1）气体从a 状态经过
到达b 状态的过程中压强____________。（填“增大”、“减小”或“不
变”）
（2）气体从b 状态经过
到达c 状态的过程要____________。（填“吸收”或“放出”）热量。
52．（2022·河北·统考高考真题）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”）。
53．（2021·河北·高考真题）两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B，汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全
相同的理想气体，如图1 所示，现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若A 中细沙的质量大于B 中细沙的质量，
重新平衡后，汽缸A 内气体的内能______（填“大于”“小于”或“等于”）汽缸B 内气体的内能，图2
为重新平衡后A、B 汽缸中气体分子速率分布图像，其中曲线______（填图像中曲线标号）表示汽缸B 中
气体分子的速率分布规律。
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54．（2020·全国·统考高考真题）下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有_______，不违
背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有_______。（填正确答案标号）
A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C． 某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
55．（2019·全国·高考真题）某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理
想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压
强与外界相同．此时，容器中空气的温度__________（填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容器
中空气的密度__________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度．
56．（2015·江苏·高考真题）在装有食品的包装袋中充入氮气，然后密封进行加压测试，测试时，对包装
袋缓慢地施加压力，将袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分
子撞击的作用力_________（选填“增大”、“减小”或“不变”），包装袋内氮气的内能________（选
填“增大”、“减小”或“不变”）
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