能自发膨胀到
(3)气体体积V1不能自发收缩到????气体体积V2(较大)。 能自发混合成(4)不同气体A和B不能自发分离成????混合气体AB。
[典题2] [多选](2016·南昌模拟)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是( ) A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律 B．能量耗散过程中能量不守恒
C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律 D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 E．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
[解析] 第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功，违背了能量守恒定律，所以不可能制成，故A正确；能量耗散过程中能量也守恒，故B错误；电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是由于压缩机做功，并不违背了热力学第二定律，故C错误，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故D正确；根据热力学第二定律可知：气体不可能从单一热源吸热，并全部用来对外做功，而不引起其它变化，若引起外界变化则可以，故E正确。
[答案] ADE
1．[多选](2016·呼伦贝尔模拟)下列说法正确的是( ) A．随着科学技术的发展，制冷机的制冷温度可以降到－280 ℃ B．随着科学技术的发展，热量可以从低温物体传到高温物体 C．随着科学技术的发展，热机的效率可以达到100% D．无论科技怎样发展，第二类永动机都不可能实现
E．无论科技怎样发展，都无法判断一温度升高的物体是通过做功还是热传递实现的 解析：选BDE 热力学温度与分子的平均动能成正比，分子热运动的平均动能不可能为零，制冷机的制冷温度不可以降到－273 ℃以下，故A错误；随着科学技术的发展，热量可以从低温物体传到高温物体，故B正确；根据热力学第二定律，热机的效率不可以达到100%，故C错误；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，即第二类永动机都不可能实现，故D正确；做功和热传递都可以改变物体的内能，无论科技怎样发展，都无法判断一温度升高的物体是通过做功还是热传递实现的，故E正确。
2．关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是 ( ) A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律 B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律
C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能
D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的
解析：选D 第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机违反热力学第二定律，A、B错误；由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于零，C错误；由热力学第二定律可知D中现象是可能的，但会引起其他变化，D正确。
考点三 气体实验定律与热力学第一定律的综合
[典题3] (2016·兰州模拟)一定质量的理想气体体积V与热力学温度T的关系图象如图所示，气体在状态A时的压强pA＝p0，温度TA＝T0，线段AB与V轴平行，BC的延长线过原点。求：
(1)气体在状态B时的压强pB；
(2)气体从状态A变化到状态B的过程中，对外界做的功为10 J，该过程中气体吸收的热量为多少；
(3)气体在状态C时的压强pC和温度TC。
[解析] (1)A到B是等温变化，压强和体积成反比，根据玻意耳定律有 pAVA＝pBVB
解得pB＝ 2
(2)状态A至状态B过程是等温变化，气体内能不变，即ΔU＝0 气体对外界做功W＝－10 J
根据热力学第一定律有ΔU＝Q＋W 解得Q＝－W＝10 J
(3)由B到C等压变化，根据盖吕萨克定律得＝ 解得TC＝ 2
因为B到C等压变化，所以pC＝pB＝
2[答案] (1) (2)10 J (3)
222
1．[多选](2016·河池期末)图示是压力保温瓶的结构简图，活塞a与液面之间密闭了一定质量的气体。假设封闭气体为理想气体且与外界没有热交换，则向下压a的过程中，瓶内气体( )
p0
VBVCTBTCT0
p0
p0p0T0
A．内能增大 B．体积增大 C．压强增大 D．温度升高 E．分子间作用力增大
解析：选ACD 当向下压活塞a时，压力对气体做功，气体与外界又没有热交换，由热力学第一定律得瓶内气体的内能增大，故A正确；向下压a的过程中，气体的体积减小，故B错误；一定质量的气体，内能增大，温度升高，体积减小，根据理想气体状态方程＝C得知气体的压强增大，故C、D正确；据题瓶内气体为理想气体，则气体分子间的作用力为零，不变，故E错误。
2.如图所示，内壁光滑的圆柱形金属容器内有一个质量为m、面积为S的活塞。容器固定放置在倾角为θ的斜面上。一定量的气体被密封在容器内，温度为T0，活塞底面与容器底面平行，距离为h。已知大气压强为p0，重力加速度为g。
pVT
(1)容器内气体压强为________。
(2)由于环境温度变化，活塞缓慢下移 时气体温度为________；此过程中容器内气体
2________(填“吸热”或“放热”)，气体分子的平均速率________(填“增大”、“ 减小”或“不变”)。
解析：(1)容器内气体的压强与大气压和活塞的重力有关。活塞对气体产生的压强为p′＝
hmgcos θmgcos θ
，则容器内气体的压强p＝p0＋p′＝p0＋。 SS(2)环境温度变化，活塞缓慢下移，可认为是等压变化，则＝，且V0＝2V1，解得T1
V0V1
T0T1
＝。 2
在此等压变化过程中，气体温度降低，内能减少；气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一律ΔU＝Q＋W知气体放出热量，气体分子的平均速率减小。
答案：(1)p0＋
T0
mgcos θT0
(2) 放热 减小 S2
3.如图所示，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活
塞；气缸内密封有温度为 2.4T0、压强为 1.2p0的理想气体，p0和T0分别为大气的压强和温度。已知：气体内能U与温度T的关系为U＝αT，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的。求：
(1)气缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；
(2)在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q。
解析：(1)在气体由p＝1.2p0下降到p0的过程中，气体体积不变，温度由T＝2.4T0变为T1，由查理定律得
T1p0＝ Tp解得T1＝2T0
在气体温度由T1变为T0的过程中，体积由V减小到V1，气体压强不变，由盖—吕萨克定律得 ＝
解得V1＝
2
(2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W＝p0SΔh＝p0(V－V1) 在这一过程中，气体内能的减少量为 ΔU＝α(T1－T0)
由热力学第一定律得，气缸内气体放出的热量为Q＝W＋ΔU 解得Q＝
VT1V1T0
Vp0V2
＋αT0
答案：(1) (2)＋αT0
22
专题突破训练
1．(2016·延庆模拟)对于一个热力学系统，下列说法正确的是( ) A．如果外界对它传递热量则系统内能一定增加 B．如果外界对它做功则系统内能一定增加 C．如果系统的温度不变则内能一定不变
D．系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做功的和
解析：选D 物体吸收热量，可能同时对外做功，内能不一定增加，故A错误；外界对物体做功，物体可能同时放热，物体的内能不一定增加，故B错误；如果系统的温度不变，物态发生变化，则内能一定变化，故C错误；根据热力学第一定律，系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做功的和，故D正确。
2．(2016·珠海模拟)在一锅正在沸腾的水中，一个小气泡由底层缓慢地升到液面，上升过程中气泡的压强不断减小，则气泡在上浮过程中( )
A．内能增大 B．内能减小 C．外界对气泡做功 D．吸收热量
解析：选D 气泡缓慢上升的过程中，外部的压强逐渐减小，由于外部恒温，根据 ＝
Vp0VpVTC，所以体积增大，气泡膨胀对外做功，温度不变，则内能不变，故A、B错误；根据热力学第一定律可得，ΔU＝Q＋W知，气泡内能不变，同时对外做功，所以必须从外界吸收热量，
故C错误，D正确。
3．(2016·东城区模拟)有关热现象，以下说法正确的是( ) A．固体很难被压缩，是因为固体分子间有间隙 B．物体的内能增加，一定因为吸收了热量 C．物体吸收了热量，温度一定升高 D．任何热机的效率都不可能达到100%
解析：选D 根据分子动理论的内容可知，固体很难被压缩是因为其内部的分子之间存在斥力作用，故A错误；做功和热传递都可以改变物体的内能，物体的内能增加，不一定因为吸收了热量，故B错误；如果气体从外界吸收热量，同时气体对外做功，气体内能可能不变，则温度不变，故C错误；根据热力学第二定律，任何热机的效率都不可能达到100%，故D正确。
4．(2016·梅州模拟)小红和小明打乒乓球不小心把乒乓球踩扁了，小明认真观察后发现表面没有开裂，于是把踩扁的乒乓球放在热水里泡一下，基本恢复了原状。乒乓球内的气体可视为理想气体，对于乒乓球恢复原状的过程，下列描述中正确的是( )
A．内能变大，球内气体对外做正功的同时吸热 B．内能变大，球内气体对外做正功的同时放热 C．内能变大，球内气体对外做负功的同时吸热 D．内能变小，球内气体对外做负功的同时放热
解析：选A 乒乓球内的气体受力膨胀，故对外做功，故W＜0，气体温度升高，故内能增加，故ΔU＞0，根据热力学第一定律公式ΔU＝Q＋W，Q＞0，即吸收热量，故A正确，B、C、D错误。
5．对于一定量的理想气体，下列说法正确的是( ) A．若气体的压强不变，其内能一定不变 B．若气体的内能不变，其状态一定不变
C．若气体的温度随时间不断升高，其压强一定不断增大 D．当气体温度升高时，气体的内能一定增大
解析：选D 对于理想气体而言，内能是由温度决定的，根据理想气体状态方程，＝
pVTC可知，当压强不变时，其温度不一定不发生变化，因此内能不一定不变，A错误；而反过
来，内能不变只能说明温度不变，可能发生等温变化，也就是气体状态可能发生变化，B错误；根据理想气体状态方程，＝C，温度升高，只能是pV乘积变大，至于压强可能增加也可能减小，C错误；内能是由温度决定的，当温度升高时，内能一定增加，D正确。
6．[多选](2016·宜昌模拟)关于热力学定律，下列说法正确的是( ) A．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律
B．一定量气体，吸热200 J，气体对外做功220 J，内能减少20 J C．热量能够自发地从高温物体传到低温物体
D．利用高科技手段，可以将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
E．一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能
解析：选BCE 第二类永动机不违反了能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故A
pVT