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第3 讲 热力学定律与能量守恒定律
一、热力学第一定律
1.改变物体内能的两种方式
(1)做功。(2)传热。
2.热力学第一定律
(1)内容：一个热力学系统的内能变化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：ΔU＝Q ＋
W
。
(3)ΔU＝Q ＋
W
中正、负号法则
物理量
意义
符号
W
Q
ΔU
＋
外界对物体做功
物体吸收热量
内能增加
－
物体对外界做功
物体放出热量
内能减少
【自测】 如图1 所示，一绝热容器被薄隔板K 隔开成A、B 两部分。已知A 内有一
定量的理想气体，B 内被抽为真空。现将隔板K 抽开，A 内气体进入B 空间，最终
达到平衡状态。则A 内气体对外________(选填“做正功”“做负功”或“不做
功”)；气体的内能________(选填“增加”“不变”或“减少”)。
图1
答案 不做功 不变
二、能量守恒定律
1.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其他形式，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。
1
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3.第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律。
三、热力学第二定律
1.热力学第二定律的两种表述
(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从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。
2.能量耗散：分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它只不过能使地球大气稍
稍变暖一点，却再也不能自动聚集起来驱动机器做功了。
命题点一 热力学第一定律的理解和应用
1.热力学第一定律的理解
(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Q＝0。
(4)如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时
主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化。
2.热力学第一定律的应用
(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。
(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。
(3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0 或W＝－Q，外
界对物体做的功等于物体放出的热量。
【真题示例1】 (2021·河北卷，15)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2 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3 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。
2
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答案 大于 ①
解析 当向活塞上表面
慢倒入
沙
缓
细
，活塞
慢下降，外界
汽缸内气体做功
时
缓
对
由于A 中
沙的
量大于
细
质
B 中
沙的
量，重新平衡
细
质
则
时A 中气体的体
小，汽
积
缸A 中活塞和
沙
汽缸内气体做功多，由于活塞和汽缸都是
的，
由
力
细
对
绝热
则
热
学第一定律ΔU＝Q＋W 可知，汽缸A 内气体的内能大于汽缸B 内气体的内能。一
定
量的理想气体的内能只与温度有关，故汽缸
质
A 内气体的温度更高；温度升高，
大多数气体分子的速率增大，气体分子的速率分布
的峰
向速率大的方向移
图线
值
，故曲
动
线①表示汽缸B 内气体分子的速率分布
律。
规
【例2】 如图4 所示，导热性能良好、内壁光滑的汽缸内部存有一定质量的理想气
体，缸外环境保持恒温。现用外力F 拉杆，使活塞缓慢向右移动，此过程中缸内气
体质量保持不变，下列说法正确的是( )
图4
A.缸内气体的体积增大，内能增加
B.缸内气体等温膨胀，对外做功
C.单位时间内缸内气体分子对活塞的碰撞次数增加
D.缸内气体的体积增大，内能减小
答案 B
解析 汽缸
性能良好，缸内气体温度不
，活塞向右运
，体
增大，外做
导热
变
动
积
对
功，B 正确；一定
量的理想气体，温度不
，内能不
，
质
变则
变A、D
；由理想气体
错误
状
方程可知，体
增大，
减小，气体分子数密度减小，所以
位
内缸
态
积
则压强
单
时间
内气体分子
活塞碰撞的次数减少，
对
C
。
错误
【针对训练1】 (2021·山
南二模
东济
)泉城济南，以泉闻名。小张同学在济南七十二
名泉之一的珍珠泉游览时，发现清澈幽深的泉池底部，不断有气泡生成，上升至
水面破裂。气泡在泉水中上升过程中，假设水温不随深度变化，以下判断正确的
是( )
3
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A.气泡对泉水做正功，气泡吸收热量
B.气泡对泉水做正功，气泡放出热量
C.泉水对气泡做正功，气泡吸收热量
D.泉水对气泡做正功，气泡放出热量
答案 A
解析 气泡上升的
程中，外部的
逐
减小，气泡膨
外做功，由于外部
过
压强
渐
胀对
恒温，在上升
程中气泡内空气的
过
温度始
等于外界温度，
内能不
，根据
终
则
变
热
力学第一定律ΔU＝W＋Q 知，气泡内能不
，同
外做功，所以必
从外界吸
变
时对
须
收
量，且吸收的
量等于
外界所做的功。
热
热
对
命题点二 热力学第一定律与图像的结合
【真题示例3】 (2020·江苏卷，13)一定质量的理想气体从状态A 经状态B 变化到
状态C，其p－图像如图5 所示，求该过程中气体吸收的热量Q。
图5
答案 2×105 J
解析 A→B
程，外界
气体做的功
过
对
W1＝p(VA－VB)
B→C
程
过
W2＝0
根据
力学第一定律得
热
ΔU＝(W1＋W2)＋Q
A 和C 的温度相等ΔU＝0
代入数据解得Q＝2×105 J
【针对训练2】 一定质量的理想气体，沿箭头方向由状态1 变化到状态2，其中放
出热量的是( )
4
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答案 B
解析
中从
图
1 到2
等温
化，内能不
，体
大，外做功，根据
力学第
为
变
变
积变
对
热
一定律可知气体吸
，
热选项A
；中从
错误图
1 到2
程中，
过
pV 乘
减小，温
积
则
度降
低，内能减小，体
小，外界
气体做功，根据
力学第一定律可知气体放
，
积变
对
热
热
选项B 正确；中从
图
1 到2
等
化，温度升高，内能
大，体
大，外做
为
压变
变
积变
对
功，根据
力学第一定律可知气体吸
，
热
热选项C
；中从
错误图
1 到2
等容
化，
为
变
则W＝0，温度升高，内能增加，根据
力学第一定律可知气体吸
，
则
热
热选项D 错
。
误
【针对训练3】 (2021·
常
四市
研
苏锡
镇
调
)“回热式热机”的热循环过程可等效为
如图6 所示a→b→c→d→a 的曲线，理想气体在a→b、c→d 为等温过程，b→c、
d→a 为等容过程，则( )
图6
A.a 状态气体温度比c 状态低
B.a 状态下单位时间与器壁单位面积碰撞的气体分子数比b 状态少
C.b→c、d→a 两过程气体吸、放热绝对值相等
D.整个循环过程，气体对外放出热量
答案 C
解析 由于Ta＝Tb，而从b 到c 的
程中，生等容
化，因此＝可得
过
发
变
Tb＞Tc，a 状
气体温度比
态
c 状
高，
态
A
；由
可知
错误
图
pa＞pb而Ta＝Tb，根据
的微
解
压强
观
释，
可知a 状
下
位
与器壁
位面
碰撞的气体分子数比
态
单
时间
单
积
b 状
多，
态
B
；
错误
5
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b→c、d→a 两个
程都
生等容
化，根据
力学第一定律
过
发
变
热
ΔU＝W＋Q，吸收或
放出的
量都用来改
物体的内能，
热
变
由于内能的
化量相同，因此体吸、放
变
热热
量的
相等，
绝对值
C 正确；在p－V
像中，像与横
成的面
等于气体做的
图
图
轴围
积
功，可知整个循
程，气体
外做功，而内能没
，因此吸收
量，
环过
对
变
热
D
。
错误
命题点三 热力学定律与气体实验定律的综合应用
解题步骤
【真题示例4】 (2021·山东卷，2)如图7 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( )
图7
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
答案 B
解析 由于越接近
泉水瓶口，水的温度越高，因此小瓶上浮的
程中，小瓶内
矿
过
气体温度升高，内能增加，A
；在小瓶上升的
程中，小瓶内气体的温度逐
错误
过
渐
升高，
逐
减小，根据＝
压强
渐
C 知气体体
增大，气体
外界做正功，
积
对
B 正确；小
瓶上升
程，小瓶内气体内能增加，气体
外做功，根据
力学第一定律
过
对
热
ΔU＝W
＋Q 知吸收的
量大于增加的内能，
热
C、D
。
错误
6
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【真题示例5】 (2021·江苏卷，13)如图8 所示，一定质量理想气体被活塞封闭在
汽缸中，活塞的横截面积为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p0和T0。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力为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：
图8
(1)该过程中气体内能的增加量ΔU；
(2)最终温度T。
答案 (1)Q－(p0S＋f)L (2)T0
解析 活塞移
受力平衡，
有
动时
则
p1S＝p0S＋f
气体
外界做的功
对
W＝p1SL
根据
力学第一定律有
热
ΔU＝Q－W
解得ΔU＝Q－(p0S＋f)L。
(2)活塞
生移
前，气体
生等容
化
发
动
发
变
有＝
则
活塞向右移动L 的
程中，气体
生等
化，
有＝
过
发
压变
则
且V2＝2V1＝2SL
解得T＝T0。
【针对训练4】 在球形容器上插入一根两端开口的玻璃管，接口用蜡密封。玻璃管
内部横截面积S＝1 cm2，管内一静止水银柱封闭着长度l1＝4 cm 的空气柱，如图
9 所示，此时外界的温度t1＝7 ℃。现把整个容器浸在温度t2＝47 ℃的热水中，玻
璃管口在水面之上，管内水银没有溢出管口。水银柱静止时下方的空气柱长度变
为l2＝8 cm。实验过程中认为大气压没有变化、不计热胀冷缩。
图9
7
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(1)已知实验过程中封闭的空气内能增加了0.82 J，对外做功0.5 J，求封闭的空气
从热水中吸收的热量Q；
(2)求球形容器的容积V。
答案 (1)1.32 J (2)24 cm3
解析 (1)根据
力学第一定律
热
ΔU＝Q＋W 得Q＝1.32 J。
(2)初态T1＝280 K，V1＝V＋Sl1，末态T2＝320 K，V2＝V＋Sl2
根据盖—
克定律＝
吕萨
求得V＝24 cm3(或2.4×10－5 m3)。
命题点四 热力学第二定律
1.热力学第二定律的含义
(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供
能量的帮助。
(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对
周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。在产生其他影响的条
件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程。
2.热力学第二定律的实质
热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进
而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
3.热力学过程的方向性
(1)高温物体低温物体。
(2)功热。
(3)不同气体A 和B混合气体AB。
4.两类永动机的比较
第一类永动机
第二类永动机
设计要求
不需要任何动力或燃料，却
能不断地对外做功的机器
从单一热源吸收热量，使之完全变
成功，而不产生其他影响的机器
不可能制
成的原因
违背能量守恒定律
不违背能量守恒定律，违背热力学
第二定律
【真题示例6】 [2020·全国卷Ⅱ，33(1)]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
________。
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
8
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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
答案 B C
解析 汽
通
燃
汽油
得
力并向空气中散
既不
背
力学第一定律也
车
过
烧
获
动
热
违
热
不
背
力学第二定律；冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都
得更低，
违
热
变
违
背了
力学
热
第一定律；
机工作
吸收的
量不可能全部用来
外做功，而不
热
时
热
对
产
生其他影响，
然
显
C
遵循
力学第一定律，但
背了
力学第二定律；冰箱
选项
热
违
热
的制冷机工作
，从箱内低温
境中提取
量散
到温度
高的室内，既不
背
时
环
热
发
较
违
力学第一定律也不
背
力学第二定律，
上所述，第一个空
热
违
热
综
选B，第二个空
选C。
【针对训练5】 (2021·江
七市
研
苏
调
)如图10 所示，两种不同的金属组成一个回路，
接触头1 置于热水杯中，接触头2 置于冷水杯中，此时回路中电流计发生偏转，这
是温差电现象，假设此过程电流做功为W，接触头1 从热水中吸收的热量为Q1，
冷水从接触头2 吸收的热量为Q2，根据热力学第二定律可得( )
图10
A.Q1＝W
B.Q1>W
C.Q1<Q2
D.Q1＋Q2＝W
答案 B
解析 根据
力
热
学第二定律，不可能从
一
源吸收
量使之全部用来做功，而
单
热
热
不
生其他影响；所以从
水中吸收的
量
产
热
热
Q1
大于
流做的功
应该
电
W，即Q1＞
W，根据能量守恒定律和
力学第二定律，从
水中吸收的
量
化成了两部分，
热
热
热
转
一部分
能
电
W，另一部分是冷水吸收的
量
热
Q2
对点练1 热力学第一定律的理解和应用
1.蛟龙号深潜器在执行某次实验任务时，外部携带一装有氧气的汽缸，汽缸导热
良好，活塞与缸壁间无摩擦且与海水相通。已知海水温度随深度增加而降低，则
9
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深潜器下潜过程中，下列说法正确的是( )
A.每个氧气分子的动能均减小
B.氧气放出的热量等于其内能的减少量
C.氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加
D.氧气分子每次对缸壁的平均撞击力增大
答案 C
解析 海水温度随深度增加而降低，汽缸
良好，氧气分子平均
能降低，但
导热
动
不是每个氧气分子的
能均减小，故
动
A
；根据
力学第一定律
错误
热
ΔU＝W＋Q，
内能的减少量等于氧气放出的
量和外界
氧气做功之和，故
热
对
B
；根据液体
错误
公式
压强
p＝ρgh 可知随下潜深度增加，海水
增大，由于活塞与缸壁
无摩擦
压强
间
且与海水相通，氧气
增加，即氧气分子
位
撞
缸壁
位面
的次数增
压强
单
时间
击
单
积
加，故C 正确；氧气分子平均
能降低，氧气分子
缸壁的平均撞
力减小，故
动
对
击
D
。
错误
2.(2021·天津模拟)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )
A.气体压强只与气体分子的密集程度有关
B.气体温度升高，每一个气体分子的动能都增大
C.气体的温度升高，气体内能一定增大
D.若气体膨胀对外做功50 J，则内能一定减少50 J
答案 C
解析 气体
与气体分子
运
的平均
能和气体分子的密集程度有关，
压强
热
动
动
A 错
；气
误
体温度升高，气体分子的平均
能增大，但是分子
在做无
运
，所以
动
总
规则
动
每一个分子
能不一定都增大，
动
B
；理想气体内能只由分子
能决定，所以
错误
动
气体内能一定增大，C 正确；由
力学第一定律可知，当气体膨
外做功
热
胀对
50 J，
若没有
没有吸收或者放出
量
，内能减少
热传递
热
时
50 J，D
。
错误
3.(2021·重
模
庆
拟)如图1，一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( )
图1
A.气体体积逐渐减小，内能增加
10
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B.气体压强逐渐增大，内能变大
C.气体压强逐渐增大，吸收热量
D.外界对气体做功，气体内能不变
答案 D
解析 外力使活塞
慢下降的
程中，由于温度保持不
，
气体的内能保持不
缓
过
变
则
，气体的体
逐
减小，外界
气体做功，由
力学第一定律可知，气体向外界
变
积
渐
对
热
放出
量，又由玻意耳定律可知，气体体
减小，气体的
增大，由以上分析可
热
积
压强
知D 正确，A、B、C
。
错误
对点练2 热力学第一定律和图像的结合
4.(2021·江
七市
研
苏
调
)一定质量理想气体的压强p 随体积V 变化规律如图2 所示，
从状态A 到B 的过程中( )
图2
A.气体温度保持不变
B.外界对气体做功
C.气体从外界吸收热量
D.气体对器壁单位面积的平均作用力不变
答案 C
解析 从状态A 到B 的
程中，气体的体
增大，分子密度减小，只有温度升高
过
积
，其
才会增大，
时
压强
A
；气体体
增大，表明气体
外做功，
错误
积
对
B
；气体温
错误
度升高，明内能增大，体
增大，明气体
外做功，根据
力学第一定律可得
说
积
说
对
热
气体要吸收
量，
热
C 正确；因
大，根据
定
式可知，位面
上受力
为压强变
压强
义
单
积
大，
变
D
。
错误
5.(2021·
城模
盐
拟)如图3 所示为一定质量的理想气体状态变化的V－T 图像。已
知在状态A 时的压强为p0，则( )
图3
11
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A.状态B 时的压强为
B.状态C 时的压强为2p0
C.A→B 过程中气体对外做功
D.B→C 过程中气体向外界放热
答案 D
解析 从A 到B 温度不
，
变则pB＝pA＝2p0，选项A
；从
错误
B 到C 体
不
，
积
变则
状态C
的
时
压强为pC＝pB＝＝p0，选项B
；
错误A→B
程中体
减小，外界
过
积
则
对
气体做功，选项C
；
错误B→C
程中气体体
不
，
过
积
变则W＝0，温度降低，内能减
小，即ΔU<0，根据
力学第一定可知
热
Q<0，即气体向外界放
，
热
选项D 正确。
6.在汽缸中，用活塞封闭一定质量的理想气体，经历a→b→c→a 的一系列变化，p
－V 图像如图4 所示，其中ab 曲线是双曲线的一部分，bc、ca 分别平行于横轴和
纵轴则关于此气体下列表述正确的是( )
图4
A.a→b 过程中，分子平均动能增大
B.b→c 过程中，分子势能增大
C.c→a 过程中，气体吸热，内能增加
D.a→b 过程中，压强减小，外界对气体做正功
答案 C
解析 ab 曲
是双曲
的一部分，在
程
线
线
过
a→b 中，属于等温
化，气体的温度不
变
，分子平均
能不
，气体膨
外做功，故
变则
动
变
胀对
A、D
；理想气体由于气体
错误
分子之
的作用力可以忽略不
，所以
程
间
计
过
b→c 中分子
能不
，故
势
变
B
；从
错误
c 到a 等容升
，根据＝
压
C，可知温度升高，一定
量的理想气体内能决定于气体
质
的温度，温度升高，
内能增加，根据
力学第一定律
则
热
ΔU＝W＋Q 可知，气体从
外界吸收
量，故
热
C 正确。
7.(2021·
州模
苏
拟)一定质量的理想气体，在温度T1和T2下的压强p 与体积倒数的
关系图像如图5 所示，气体由状态A 等压变化到状态B 的过程中，下列说法正确
的是( )
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图5
A.温度升高，吸收热量
B.温度升高，放出热量
C.温度降低，吸收热量
D.温度降低，放出热量
答案 A
解析 根据＝C 可知p＝CT·，在
则
p－
像中
原点的斜率越大，温度越高，
图
过
则
则
气体由状态A 等
化到状
压变
态B 的
程中，气体温度升高，内能增加，体
大，
过
积变
外做功，根据
力学第一定律可知，气体吸收
量，故
对
热
热
A 正确。
8.(2021·南通检测)如图6 所示为一定质量的氦气(可视为理想气体)状态变化的V
－T 图像。已知该氦气所含的氦分子总数为N，氦气的摩尔质量为M，在状态A 时
的压强为p0。已知阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是( )
图6
A.氦气分子的质量为
B.B 状态时氦气的压强为2p0
C.B→C 过程中氦气向外界放热
D.C 状态时氦气分子间的平均距离d＝
答案 C
解析 氦气分子的
量
质
m＝，故A
；由
示
像可知，
错误
图
图
A 到B
程气体体
不
过
积
，由
理定律得＝，即＝，解得
变
查
pB＝0.5p0，故B
；由
示
像可知，
错误
图
图
B→C 过
程中氦气温度不
而体
减小，气体内能不
，外界
气体做功，即
变
积
变
对
ΔU＝0，W＞
0，由
力学第一定律
热
ΔU＝W＋Q 可知Q＝ΔU－W＝－W＜0，氦气向外界放出热
量，故C 正确；由
示
像可知，在状
图
图
态C 氦气的体积为V0，气体分子
距离
大
间
远
于分子直径，可以把一个分子占据的空
看做正方体，分子
的平均距离
间
设
间
为d，
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则Nd3＝V0，解得d＝，故D
。
错误
对点练3 热力学定律与气体实验定律的综合应用
9.(2021·
州
研
扬
调
)如图7 所示，汽缸内封闭一定质量的理想气体，气体的温度为
T1，压强为p，活塞的横截面积为S，活塞距汽缸底的高度为h1，不计活塞与汽缸壁
之间的摩擦。现给汽缸缓慢加热，活塞上升到高度为h2处，气体吸收的热量为Q。
求：
图7
(1)此时密闭气体的温度T2；
(2)该过程中气体内能的增量ΔU。
答案 (1)T1 (2)Q－pS(h2－h1)
解析 (1)加
慢上升，
程
等
化，有＝
热缓
该过
为
压变
解得T2＝T1。
(2)气体膨
，
外做功，
胀
对
有W＝－pS(h2－h1)
根据
力学第一定律得
热
ΔU＝W＋Q＝Q－pS(h2－h1)。
10.(2021·如皋检测)下列说法正确的是( )
A.只要知道氧气的摩尔体积和氧气分子的体积，就可以计算出阿伏加德罗常数
B.一定量的0 ℃冰熔化成0 ℃水，其分子势能减少
C.晶体中的原子(或分子、离子)都是按照一定规律排列的，并具有空间上的周期
性
D.“第一类永动机”不可能制成，是因为它违反热力学第二定律
答案 C
解析 知道气体的摩
体
和阿伏加德
常数可以
算出每个气体分子占据的
尔
积
罗
计
平均空
，但不是分子的体
，故知道氧气分子的摩
体
和氧气分子的体
，
间
积
尔
积
积
不能
算出阿伏加德
常数，故
计
罗
A
；一定量的
错误
0 ℃冰熔化成0 ℃水，温度保
持不
，分子平均
能不
；但要吸
，所以内能增大，故分子
能增大，故
变
动
变
热
势
B 错
；在各种晶体中，原子
误
(或分子、离子)都是按照一定的
排列的，具有空
上
规则
间
的周期性，即具有点
构，故
阵结
C 正确；第一
永
机
背了能量守恒定律，所以
类
动
违
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是不可能制成的，故D
。
错误
11.(2021·常州
研
调
)新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图8 甲
所示。壶的容积为1.5 L，内含1.0 L 的消毒液。闭合阀门K，缓慢向下压压杆A，每
次可向瓶内储气室充入0.05 L 的1.0 atm 的空气，多次下压后，壶内气体压强变为
2.0 atm 时，按下按柄B，阀门K 打开，消毒液从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为
理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，1.0 atm＝1.0×105 Pa。
图8
(1)求充气过程向下压压杆A 的次数和打开阀门K 后最多可喷出液体的体积；
(2)喷液全过程，气体状态变化的等温线近似看成一段倾斜直线，如图乙所示，估
算全过程壶内气体从外界吸收的热量。
答案 (1)10 次 0.5 L (2)75 J
解析 (1)
中原来空气的体
壶
积V1＝0.5 L
由玻意耳定律p1(nV0＋V1)＝p2V1
解得n＝10 次
最多
射的液
喷
体ΔV＝nV0＝0.5 L。
(2)外界
气体做功
对
W＝－ΔV＝－75 J
由
力学第一定律有
热
ΔU＝W＋Q＝0
解得Q＝75 J。
12.(2021·泰州期末)如图9 所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在圆柱形汽缸
内，质量m＝20 kg、横截面积S＝100 cm2的活塞，可沿汽缸壁无摩擦滑动并保持
良好的气密性，整个装置与外界绝热。初始时气体的温度t＝27 ℃，活塞距离汽缸
底部的高度h1＝0.8 m，大气压强p0＝1.0×105 Pa。现给电热丝通电缓慢加热气体
使活塞缓慢上升高度h＝0.2 m，此过程中电热丝放出的热量为500 J，重力加速度
g 取10 m/s2，求：
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图9
(1)初始时气体的压强；
(2)活塞上升h2＝0.2 m 时，气体的温度为多少摄氏度；
(3)此过程中气体内能的增加量。
答案 (1)1.2×105 Pa (2)102 ℃ (3)260 J
解析 (1)
活塞受力分析，根据共点力平衡原理得
对
pS＝p0＋mg，p＝1.2×105 Pa。
(2)气体
慢加
程中，
于等
化
缓
热过
处
压变
V1＝Sh1，V2＝S(h1＋h2)
T1＝(273＋27)K＝300 K
由盖－
克定律得＝
吕萨
代入数据解得T2＝375 K，t2＝102 ℃。
(3)上升
程中，根据
力学第一定律得
过
热
ΔU＝W＋Q
式中W＝－pSh2＝－240 J Q＝500 J
因此ΔU＝260 J
所以此
程中气体内能的增加量
过
为260 J。
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