物理总选考部分 热学 基础课3 热力学定律与能量守恒定律

基础课基础课3热力学定律与能量守恒定律热力学定律与能量守恒定律热力学第一定律热力学第一定律1.改变物体内能的两种方式改变物体内能的两种方式(1)；(2)热传递。热传递。2.热力学第一定律热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的与外界对它所做的功的和。与外界对它所做的功的和。(2)表达式：表达式：U。知 识 排知 识 排查查做功做功热量热量Q+W(3)U 中正、负号法则：中正、负号法则：Q+W吸收吸收增加增加放出放出减少减少能量守恒定律能量守恒定律1.内容内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式 为另一种形式，或者是从一个物体为另一种形式，或者是从一个物体到 另 一 个 物 体，在到 另 一 个 物 体，在或或的过程中，能量的的过程中，能量的保持不变。保持不变。2.条件性条件性能量守恒定律是自然界的能量守恒定律是自然界的，某一种形式的能，某一种形式的能是否守恒是有条件的。是否守恒是有条件的。3.第一类永动机是不可能制成的，它违背了第一类永动机是不可能制成的，它违背了。热力学第二定律热力学第二定律1.热力学第二定律的两种表述热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能克劳修斯表述：热量不能从低温物体传到高温物体。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。或表述为。或表述为“永动机是不可能制成的永动机是不可能制成的”。2.用熵的概念表示热力学第二定律用熵的概念表示热力学第二定律在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会。3.热力学第二定律的微观意义热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的一切自发过程总是沿着分子热运动的增大的方向进行。增大的方向进行。4.第二类永动机不可能制成的原因是违背了第二类永动机不可能制成的原因是违背了。小题速练小题速练1.思考判断思考判断(1)外界压缩气体做功外界压缩气体做功20 J，气体的内能可能不变。，气体的内能可能不变。()(2)电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递。电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递。()(3)科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机。科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机。()(4)对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机。对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机。()(5)一定量一定量100 的水变成的水变成100 的水蒸气，其分子之间的势能增加。的水蒸气，其分子之间的势能增加。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)2.(多选多选)对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是是()A.一定质量的气体膨胀对外做功一定质量的气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收，同时从外界吸收120 J的热量，的热量，则它的内能增大则它的内能增大20 JB.物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一定减少定减少C.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体D.第二类永动机违反了热力学第二定律，没有违反热力学第一定律第二类永动机违反了热力学第二定律，没有违反热力学第一定律E.热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第二定律二定律解析解析根据热力学第一定律知根据热力学第一定律知UWQ100 J120 J20 J，故选项，故选项A正确；根据热力学第一定律正确；根据热力学第一定律UWQ，可知，可知物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减少，选项其内能不一定减少，选项B错误；通过做功的方式可以让热量错误；通过做功的方式可以让热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱，选项从低温物体传递给高温物体，如电冰箱，选项C错误；第二类错误；第二类永动机没有违反能量守恒定律，热力学第一定律是能量转化永动机没有违反能量守恒定律，热力学第一定律是能量转化和守恒定律在热学中的反映，因此第二类永动机没有违反热和守恒定律在热学中的反映，因此第二类永动机没有违反热力学第一定律，不能制成是因为它违反了热力学第二定律，力学第一定律，不能制成是因为它违反了热力学第二定律，故选项故选项D正确；能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，正确；能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，符合热力学第二定律，选项符合热力学第二定律，选项E正确。正确。答案答案ADE热力学第一定律与能量守恒定律热力学第一定律与能量守恒定律1.做功和热传递的区别做功和热传递的区别做功与热传递在改变内能的效果上是相同的，但是从运动形式、能量转化做功与热传递在改变内能的效果上是相同的，但是从运动形式、能量转化的角度上看是不同的。做功是其他形式的运动和热运动的转化，是其他形的角度上看是不同的。做功是其他形式的运动和热运动的转化，是其他形式的能与内能之间的转化；而热传递则是热运动的转移，是内能的转移。式的能与内能之间的转化；而热传递则是热运动的转移，是内能的转移。2.三种特殊情况三种特殊情况(1)若过程是绝热的，则若过程是绝热的，则Q0，WU，外界对物体做的功等于物体内能的，外界对物体做的功等于物体内能的增加量。增加量。(2)若过程中不做功，则若过程中不做功，则W0，QU，物体吸收的热量等于物体内能的增，物体吸收的热量等于物体内能的增加量。加量。(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即若过程的始末状态物体的内能不变，即U0，则，则WQ0或或WQ。外界对物体做的功等于物体放出的热量。外界对物体做的功等于物体放出的热量。1.(2018襄阳模拟襄阳模拟)(多选多选)下列对热力学定律的理解正确的是下列对热力学定律的理解正确的是()A.可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功B.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不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一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能C.空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量的热量D.热量不可能由低温物体传给高温物体热量不可能由低温物体传给高温物体E.如果物体从外界吸收了热量，物体的内能也可能减少如果物体从外界吸收了热量，物体的内能也可能减少解析解析在引起其他变化的情况下，从单一热源吸收热量可以在引起其他变化的情况下，从单一热源吸收热量可以将其全部变为功，选项将其全部变为功，选项A正确；由热力学第一定律可知，当正确；由热力学第一定律可知，当W0，Q0时，时，UWQ可以等于可以等于0，选项，选项B错误；空调机在错误；空调机在制冷过程中消耗了电能，总体上是放出热量，选项制冷过程中消耗了电能，总体上是放出热量，选项C正确；热正确；热量可以由低温物体传给高温物体，选项量可以由低温物体传给高温物体，选项D错误；物体从外界吸错误；物体从外界吸收热量，可能同时对外做功，如果对外做的功大于从外界吸收热量，可能同时对外做功，如果对外做的功大于从外界吸收的热量，则物体的内能减少，选项收的热量，则物体的内能减少，选项E正确。正确。答案答案ACE2.(2018吉林长春质检吉林长春质检)(多选多选)下列各说法正确的是下列各说法正确的是()A.气体扩散现象表明气体分子间存在斥力气体扩散现象表明气体分子间存在斥力B.对于同一理想气体，温度越高，分子平均动能越大对于同一理想气体，温度越高，分子平均动能越大C.热量总是自发地从分子平均动能大的物体传递到分子平均热量总是自发地从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体动能小的物体D.用活塞压缩汽缸内的理想气体，对气体做了用活塞压缩汽缸内的理想气体，对气体做了3.0105 J的功，的功，同时气体向外界放出同时气体向外界放出1.5105 J的热量，则气体内能增加了的热量，则气体内能增加了1.5105 JE.饱和汽压与分子密度有关，与温度无关饱和汽压与分子密度有关，与温度无关解析解析气体扩散现象表明气体分子在做无规则运动，选项气体扩散现象表明气体分子在做无规则运动，选项A错错误；由于温度是分子平均动能的标志，故对于同一理想气体，误；由于温度是分子平均动能的标志，故对于同一理想气体，温度越高，分子平均动能越大，选项温度越高，分子平均动能越大，选项B正确；分子的平均动能正确；分子的平均动能大，则说明物体的温度高，热量总是自发地从高温物体传递大，则说明物体的温度高，热量总是自发地从高温物体传递到低温物体，选项到低温物体，选项C正确；用活塞压缩汽缸内的理想气体，根正确；用活塞压缩汽缸内的理想气体，根据热力学第一定律，对气体做了据热力学第一定律，对气体做了3.0105 J的功，同时气体向的功，同时气体向外界放出外界放出1.5105 J的热量，则气体内能增加了的热量，则气体内能增加了1.5105 J，选，选项项D正确；饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大，正确；饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大，选项选项E错误。错误。答案答案BCD3.2017全国卷全国卷，33(1)(多选多选)如图如图1，一定质量的理想气体从状态，一定质量的理想气体从状态a出发，出发，经过等容过程经过等容过程ab到达状态到达状态b，再经过等温过程，再经过等温过程bc到达状态到达状态c，最后经等压，最后经等压过程过程ca回到初态回到初态a。下列说法正确的是。下列说法正确的是()A.在过程在过程ab中气体的内能增加中气体的内能增加B.在过程在过程ca中外界对气体做功中外界对气体做功C.在过程在过程ab中气体对外界做功中气体对外界做功D.在过程在过程bc中气体从外界吸收热量中气体从外界吸收热量E.在过程在过程ca中气体从外界吸收热量中气体从外界吸收热量图图1解析解析在过程在过程ab中，体积不变，气体对外界不做功，压强增中，体积不变，气体对外界不做功，压强增大，温度升高，内能增加，故选项大，温度升高，内能增加，故选项A正确，正确，C错误；在过程错误；在过程ca中，气体的体积缩小，外界对气体做功，压强不变，温度降中，气体的体积缩小，外界对气体做功，压强不变，温度降低，内能变小，气体向外界放出热量，故选项低，内能变小，气体向外界放出热量，故选项B正确，正确，E错误；错误；在过程在过程bc中，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界中，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，故做功，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，故选项选项D正确。正确。答案答案ABD4.2017全国卷全国卷，33(1)(多选多选)如图如图2，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，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，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，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是()A.气体自发扩散前后内能相同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气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变图图2解析解析因为汽缸、活塞都是绝热的，隔板右侧是真空，所以因为汽缸、活塞都是绝热的，隔板右侧是真空，所以理想气体在自发扩散的过程中，既不吸热也不放热，也不对理想气体在自发扩散的过程中，既不吸热也不放热，也不对外界做功。根据热力学第一定律可知，气体自发扩散前后，外界做功。根据热力学第一定律可知，气体自发扩散前后，内能不变，选项内能不变，选项A正确，选项正确，选项C错误；气体被压缩的过程中，错误；气体被压缩的过程中，外界对气体做功，气体内能增大，又因为一定质量的理想气外界对气体做功，气体内能增大，又因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关，所以气体温度升高，分子平均动能体的内能只与温度有关，所以气体温度升高，分子平均动能增大增大 ，选项，选项B、D正确，选项正确，选项E错误。错误。答案答案ABD应用热力学第一定律的三点注意应用热力学第一定律的三点注意(1)做功看体积：体积增大，气体对外做功，做功看体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体为负；体积缩小，外界对气体做功，积缩小，外界对气体做功，W为正。气体向真空中自由为正。气体向真空中自由膨胀，对外界不做功，膨胀，对外界不做功，W0。(2)与外界绝热，则不发生热传递，此时与外界绝热，则不发生热传递，此时Q0。(3)由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，由于理想气体没有分子势能，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。生了变化。对热力学第二定律的理解对热力学第二定律的理解在热力学第二定律的表述中，在热力学第二定律的表述中，“自发地自发地”、“不产生其他影响不产生其他影响”的涵义。的涵义。(1)“自发地自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需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。要借助外界提供能量的帮助。(2)“不产生其他影响不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本的涵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、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。放热、做功等。1.对热力学第二定律关键词的理解对热力学第二定律关键词的理解2.热力学第二定律的实质热力学第二定律的实质自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。如自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。如3.两类永动机的比较两类永动机的比较分类分类第一类永动机第一类永动机第二类永动机第二类永动机设计要设计要求求不需要任何动力或燃不需要任何动力或燃料，却能不断地对外料，却能不断地对外做功的机器做功的机器从单一热源吸收热量，使从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生之完全变成功，而不产生其他影响的机器其他影响的机器不可能不可能制成的制成的原因原因违背能量守恒违背能量守恒不违背能量守恒，违背热不违背能量守恒，违背热力学第二定律力学第二定律1.(多选多选)下列关于热力学第二定律的说法正确的是下列关于热力学第二定律的说法正确的是()A.所有符合能量守恒定律的宏观过程都能发生所有符合能量守恒定律的宏观过程都能发生B.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的C.机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来做功机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来做功而转化成机械能而转化成机械能D.气体向真空的自由膨胀是可逆的气体向真空的自由膨胀是可逆的E.热运动的宏观过程有一定的方向性热运动的宏观过程有一定的方向性解析解析符合能量守恒定律，但违背热力学第二定律的宏观过符合能量守恒定律，但违背热力学第二定律的宏观过程不能发生，选项程不能发生，选项A错误；一切与热现象有关的宏观自然过程错误；一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，选项都是不可逆的，选项B正确；机械能可以全部转化为内能，但正确；机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来做功而转化成机械能，选项内能无法全部用来做功而转化成机械能，选项C正确；气体向正确；气体向真空的自由膨胀是不可逆的，选项真空的自由膨胀是不可逆的，选项D错误；热运动的宏观过程错误；热运动的宏观过程有一定的方向性，选项有一定的方向性，选项E正确。正确。答案答案BCE2.2016全国卷全国卷，33(1)(多选多选)关于热力学定律，下列说法正关于热力学定律，下列说法正确的是确的是()A.气体吸热后温度一定升高气体吸热后温度一定升高B.对气体做功可以改变其内能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，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那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡答案答案BDE3.(多选多选)根据热力学定律，下列说法正确的是根据热力学定律，下列说法正确的是()A.电冰箱的工作表明，热量可以从低温物体向高温物体传递电冰箱的工作表明，热量可以从低温物体向高温物体传递B.空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C.科技的不断进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对科技的不断进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机外做功而不引起其他变化的热机D.即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能产生的内能全部转化为机械能E.对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机能源危机”解析解析热量可以在外界做功的情况下从低温物体向高温物体热量可以在外界做功的情况下从低温物体向高温物体传递，但不能自发进行，选项传递，但不能自发进行，选项A正确；空调机在制冷过程中，正确；空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，选项从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，选项B正确；不可正确；不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，故能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，故选项选项C错误；根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不错误；根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能，故选项化为机械能，故选项D正确；对能源的过度消耗将形成正确；对能源的过度消耗将形成“能源能源危机危机”，但自然界的总能量守恒，故选项，但自然界的总能量守恒，故选项E错误。错误。答案答案ABD解决热力学定律与气体实验定律的综合问题的思路解决热力学定律与气体实验定律的综合问题的思路热力学定律与气体实验定律的综合应热力学定律与气体实验定律的综合应用用1.(多选多选)如图如图3所示，一定质量的理想气体从状态所示，一定质量的理想气体从状态A依次经依次经过状态过状态B、C和和D后再回到状态后再回到状态A。其中，。其中，AB和和CD为等温过程，为等温过程，BC和和DA为绝热过程为绝热过程(气体与外界无气体与外界无热量交换热量交换)。该循环过程中，下列说法正确的是。该循环过程中，下列说法正确的是()A.AB过程中，气体的内能不变过程中，气体的内能不变B.BC过程中，气体分子的平均动能增大过程中，气体分子的平均动能增大C.CD过程中，气体分子数密度增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分过程中，气体分子数密度增大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多子数增多D.DA过程中，外界对气体做的功小于气体内能的增加量过程中，外界对气体做的功小于气体内能的增加量E.若气体在若气体在AB过程中吸收过程中吸收63 kJ的热量，在的热量，在CD过程中放出过程中放出38 kJ的热量，的热量，则气体完成一次循环对外做的功为则气体完成一次循环对外做的功为25 kJ图图3解析解析AB为等温过程，气体的内能不变，选项为等温过程，气体的内能不变，选项A正确；正确；BC为绝热过为绝热过程，气体没有与外界热交换，体积增大，气体对外界做功，内能减小，所程，气体没有与外界热交换，体积增大，气体对外界做功，内能减小，所以以BC过程中，气体分子的平均动能减小，选项过程中，气体分子的平均动能减小，选项B错误；错误；CD为等温过为等温过程，程，CD过程中，气体体积减小，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子过程中，气体体积减小，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，选项数增多，选项C正确；正确；DA过程中，气体与外界无热量交换，体积减小，过程中，气体与外界无热量交换，体积减小，外界对气体做功，外界对气体做的功等于气体内能的增加量，选项外界对气体做功，外界对气体做的功等于气体内能的增加量，选项D错误；错误；气体完成一次循环，气体的内能不变，由热力学第一定律可如，气体对外气体完成一次循环，气体的内能不变，由热力学第一定律可如，气体对外做的功为做的功为63 kJ38 kJ25 kJ，选项，选项E正确。正确。答案答案ACE2.(2018河南郑州质检河南郑州质检)一定质量的理想气体从状态一定质量的理想气体从状态A变化到状态变化到状态B，再变化，再变化到状态到状态C，其状态变化过程的，其状态变化过程的pV图象如图图象如图4所示。已知该气体在状态所示。已知该气体在状态A时的温度为时的温度为27。求：。求：(1)该气体在状态该气体在状态B时的温度；时的温度；(2)该气体从状态该气体从状态A到状态到状态C的过程中与外界交换的热量。的过程中与外界交换的热量。图图4解析解析(1)对于理想气体：对于理想气体：AB过程，过程，所以所以tBTB273 173。得得TC300 K，所以，所以tCTC273 27。由于状态由于状态A与状态与状态C温度相同，气体内能相等，而温度相同，气体内能相等，而AB过程是过程是等容变化气体对外不做功，等容变化气体对外不做功，BC过程中气体体积膨胀对外做过程中气体体积膨胀对外做功，即从状态功，即从状态A到状态到状态C气体对外做功，故气体应从外界吸收气体对外做功，故气体应从外界吸收热量，即热量，即QpV1105(31031103)J200 J。答案答案(1)173(2)200 J3.如图如图5所示，竖直放置的汽缸，活塞横截面积为所示，竖直放置的汽缸，活塞横截面积为S0.10 m2，活塞的质量忽略不计，气缸侧壁有一个小孔与装有水银的活塞的质量忽略不计，气缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形玻璃管相通。开始活塞被锁定，汽缸内封闭了一段高为形玻璃管相通。开始活塞被锁定，汽缸内封闭了一段高为80 cm的气柱的气柱(U形管内的气体体积不计形管内的气体体积不计)，此时缸内气体温度为，此时缸内气体温度为27，U形管内水银面高度差形管内水银面高度差h115 cm。已知大气压强。已知大气压强p01.0105 Pa，水银的密度，水银的密度13.6103 kg/m3，重力加速，重力加速度度g取取10 m/s2。(1)让汽缸缓慢降温，直至让汽缸缓慢降温，直至U形管内两边水银面相平，求这时封闭气体的温形管内两边水银面相平，求这时封闭气体的温度；度；(2)接着解除对活塞的锁定，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，同时对汽缸缓慢接着解除对活塞的锁定，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，同时对汽缸缓慢加热，直至汽缸内封闭的气柱高度达到加热，直至汽缸内封闭的气柱高度达到96 cm，求整个过程中气体与外界，求整个过程中气体与外界交换的热量。交换的热量。图图5解析解析(1)由题意知，活塞位置不变，汽缸内气体做等容变化由题意知，活塞位置不变，汽缸内气体做等容变化p1p0gh11.2105 Pa，p2p01.0105 Pa，T1300 K解得解得T2250 K(2)接着解除对活塞的锁定，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，即整个过程中气接着解除对活塞的锁定，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，即整个过程中气体压强体压强p01.0105 Pa因为因为T3T1300 K，所以初状态与末状态气体内能相等，而，所以初状态与末状态气体内能相等，而第一个变化过程是等容变化，气体不对外做功，第二个变化第一个变化过程是等容变化，气体不对外做功，第二个变化过程中气体膨胀对外做功，故气体应从外界吸收热量，吸收过程中气体膨胀对外做功，故气体应从外界吸收热量，吸收的热量等于第二个变化过程中气体膨胀对外做的功，即的热量等于第二个变化过程中气体膨胀对外做的功，即Qp0V1 600 J。答案答案(1)250 K(2)1 600 J审题时容易漏掉审题时容易漏掉“开始活塞被锁定开始活塞被锁定”、“活塞的质量忽略活塞的质量忽略不计不计”这些重要条件，从而无法判断气体状态参量的变这些重要条件，从而无法判断气体状态参量的变化情况。化情况。