第三章《热力学定律》综合练习-2024-2025学年高二物理同步讲练（人教版2019选择性必修第三册）

第三章《热力学定律》综合练习 一．选择题（共12小题） 1．云南具有文化内涵的地方特色小吃——小锅米线，采用特制的小铜锅放在小灶上烹饪，配上各种秘制的调味酱料，出锅的米线热气腾腾，色泽清爽红润，清香扑鼻。下列与其相关的物理知识描述错误的是（　　） A．“清香扑鼻”是因为分子在永不停息地运动 B．刚出锅的米线温度很高，是因为米线含有的热量多 C．“热气腾腾”中的“热气”是水蒸气放热液化形成的 D．小灶加热米线，是通过热传递的方式改变米线的内能 2．下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动就是液体分子的热运动 B．物体的温度升高，物体内所有分子运动的速度都增大 C．对于一定质量的气体，当分子热运动变剧烈时，其压强可以不变 D．对一定质量的气体加热，其内能一定增加 3．常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。现将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水快速喷出的过程中，罐内气体来不及与外界进行热交换，则喷水时（　　） A．气体压强变大 B．外界对气体做正功 C．气体内能不变 D．气体内能减少 4．如图所示，对于下列实验中的物理过程，说法正确的（　　） A．图甲，墨水在热水中比在冷水中扩散快，说明分子做无规则运动剧烈程度与温度有关 B．图乙，厚玻璃管中放少量硝化棉，把活塞迅速压下去时，管内空气的内能减少 C．图丙，抽去玻璃隔板两瓶中气体逐渐混合均匀，这是因为空气比二氧化氮的密度大 D．图丁，将两个铅柱紧紧压在一起，下面可吊一重物，这是因为分子在不停地运动 5．如图所示，导热良好的圆筒形气缸竖直放置在水平地面上，用活塞将一定质量的气体封闭在气缸内，系统处于静止状态，现将沙子不断地缓慢落到活塞上，忽略活塞与缸体之间的摩擦，外界环境温度不变，则在此过程中，缸内气体（　　） A．分子单位时间内碰撞活塞次数增多 B．温度不变，从外界吸收热量 C．压强不变，同时温度升高 D．对外界做功，同时内能减少 6．负压救护车、负压病房在疫情防治中发挥了重要的作用，负压是指空间内的气压略低于外界环境的大气压。若负压空间的温度和外界温度相同，负压空间中的气体和外界环境中的气体都可以看成理想气体，则以下说法正确的是（　　） A．负压空间中气体分子的平均动能小于外界环境中气体分子的平均动能 B．负压空间中气体单位体积内的分子数小于外界环境中气体单位体积内的分子数 C．负压空间中每个气体分子的运动速率都小于外界环境中每个气体分子的运动速率 D．负压空间中气体的内能等于外界环境中同体积的气体的内能 7．如图，一绝热容器被隔板K隔开成a，b两部分。已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。在此过程中（　　） A．气体对外界做功，内能减少 B．气体不做功，内能不变 C．气体压强变小，温度降低 D．气体压强不变，温度不变 8．如图所示，p﹣V图中，一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420J，同时做功300J，当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，做功200J，求此过程中气体吸收或放出的热量是（　　） A．吸热80J B．吸热220J C．放热520J D．放热320J 9．某汽车的四冲程内燃机利用米勒循环进行工作，米勒循环不仅能够抑制发动机爆震，还能降低氮氧化物的排放。如图所示为一定质量的理想气体所经历的米勒循环，该循环可视为由两个绝热过程ab、cd，两个等容过程bc、de和一个等压过程ae组成。对该气体研究，下列说法正确的是（　　） A．在a→b的过程中，活塞对其做的功全部用于增加内能 B．在状态a和c时气体分子的平均动能可能相等 C．在b→c的过程中，单位时间内撞击气缸壁的分子数不变 D．在一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量 10．一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其压强p随体积V变化的关系如图所示。该气体从状态a变化到状态b的过程中（　　） A．温度一直升高 B．内能一直增大 C．始终对外界做功 D．对外界做的功大于从外界吸收的热量 11．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体（　　） A．对外做正功，分子的平均动能减小 B．对外做正功，气体分子对气缸的撞击力增大 C．对外做负功，分子的平均动能增大 D．对外做负功，内能减小 12．一定质量的理想气体从状态A开始，经A→B、B→C两个过程变化到状态C，其p﹣V图像如图所示。已知气体在状态A时温度为27℃，以下判断正确的是（　　） A．气体在A→B过程中对外界做的功为2.0×104J B．气体在B→C过程中可能吸热 C．气体在状态B时温度为900℃ D．气体在A→C过程中吸收热量 二．多选题（共3小题） （多选）13．如图甲所示，用活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸内，气体从状态A→状态B→状态C→状态A完成一次循环，其状态变化过程的p﹣V图像如图乙所示。已知该气体在状态A时的温度为600K，下列说法正确的是（　　） A．气体在状态B时的温度为200K B．气体在状态C时的温度为300K C．气体从状态A→B过程中，外界对气体做的功为4×105J D．气体从状态A→B→C的过程中，气体对外做的功为8×105J （多选）14．一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示。A状态的体积为2×10﹣3m3，则（　　） A．D状态的体积为4×10﹣3m3 B．B状态的体积为5×10﹣3m3 C．完成一次循环，气体从外界吸热 D．完成一次循环，外界对气体做功 （多选）15．如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体逐渐流出。在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变。关于这一过程，下列说法正确的是（　　） A．气缸内气体的内能保持不变 B．气缸内气体的内能不断减小 C．气体对外界做的功大于气体从外界吸收的热量 D．气体对外界做的功等于气体从外界吸收的热量 三．解答题（共3小题） 16．一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，其状态变化过程的p﹣V图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃，则 （1）该气体在状态B时的温度？ （2）该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？ （3）传递的热量是多少？ 17．爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食。如图为高压爆米花的装置原理图，玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，“嘭”的一声气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。设当地温度为t1＝27℃，大气压为p0，已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0。 （1）若把容器内的气体看作理想气体，求容器内气体的温度。 （2）假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15kJ，并向外释放了20kJ的热量，容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？ 18．某同学喝一盒牛奶但未喝完，想测量剩余牛奶的体积。他发现插在牛奶盒里的透明竖直吸管内残留了一小段长度为l的牛奶柱，于是用蜡将接口密封，吸管下端在液面上方，如图所示。他先在室内测得牛奶盒接口处到牛奶柱下端的距离为l1，再将牛奶盒拿到室外一段时间后，测得接口处到牛奶柱下端的距离变为l2。已知室内的热力学温度为T1，室外的热力学温度为T2（T2＞T1），大气压恒为p0，吸管横截面积为S，牛奶盒容积为V0，牛奶密度为ρ，重力加速度为g，忽略吸管壁的厚度和牛奶柱的蒸发，整个过程牛奶盒未形变，牛奶未溢出，牛奶盒及吸管内的封闭气体视为理想气体。 （1）求剩余牛奶的体积； （2）若气体的内能与热力学温度成正比，比例系数为k，求该过程封闭气体吸收的热量。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三章《热力学定律》综合练习 一．选择题（共12小题） 1．云南具有文化内涵的地方特色小吃——小锅米线，采用特制的小铜锅放在小灶上烹饪，配上各种秘制的调味酱料，出锅的米线热气腾腾，色泽清爽红润，清香扑鼻。下列与其相关的物理知识描述错误的是（　　） A．“清香扑鼻”是因为分子在永不停息地运动 B．刚出锅的米线温度很高，是因为米线含有的热量多 C．“热气腾腾”中的“热气”是水蒸气放热液化形成的 D．小灶加热米线，是通过热传递的方式改变米线的内能 【解答】解：A、“清香扑鼻”属于扩散现象，是分子在永不停息地运动的结果，故A正确； B、热量是过程量，不能说“含有热量”，故B错误； C、热气腾腾”中的“热气”是水蒸气遇冷液化形成的，液化放热，故C正确； D、小灶加热米线，改变米线的内能方式是热传递，故D正确。 本题选错误的，故选：B。 2．下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动就是液体分子的热运动 B．物体的温度升高，物体内所有分子运动的速度都增大 C．对于一定质量的气体，当分子热运动变剧烈时，其压强可以不变 D．对一定质量的气体加热，其内能一定增加 【解答】解：A、布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，布朗运动反映了液体分子的无规则运动，故A错误； B、物体的温度升高，物体内分子的平均动能增加，但不排除有个别分子的动能反而减小，即速度减小，故B错误； C、对于一定质量的气体，当分子热运动变剧烈时，即温度升高时，如果体积增大，其压强可能不变，故C正确； D、根据热力学第一定律可知，对一定质量的气体加热的同时，气体膨胀对外做功，其内能可能不变，甚至会减小，故D错误。 故选：C。 3．常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。现将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水快速喷出的过程中，罐内气体来不及与外界进行热交换，则喷水时（　　） A．气体压强变大 B．外界对气体做正功 C．气体内能不变 D．气体内能减少 【解答】解：B、将阀门M打开，水立即从枪口喷出，气体膨胀，则气体对外界做正功，即有W＜0，故B错误； CD、依题意，水被快速喷出，罐内气体来不及与外界进行热交换，即有Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W+Q可知，ΔU＜0，即气体内能减少，故C错误，D正确； A、气体的内能减小，则气体的温度降低，根据理想气体状态方程有 由于V增大，T减小，可知压强减小，故A错误。 故选：D。 4．如图所示，对于下列实验中的物理过程，说法正确的（　　） A．图甲，墨水在热水中比在冷水中扩散快，说明分子做无规则运动剧烈程度与温度有关 B．图乙，厚玻璃管中放少量硝化棉，把活塞迅速压下去时，管内空气的内能减少 C．图丙，抽去玻璃隔板两瓶中气体逐渐混合均匀，这是因为空气比二氧化氮的密度大 D．图丁，将两个铅柱紧紧压在一起，下面可吊一重物，这是因为分子在不停地运动 【解答】解：A、墨水在热水中比在冷水中扩散快，说明分子做无规则运动剧烈程度与温度有关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，故A正确； B、厚玻璃管中放少量硝化棉，把活塞迅速压下去时，管内空气的内能增大、温度升高，故B错误； C、抽去玻璃隔板两瓶中气体逐渐混合均匀，这是分子规则运动的结果，图中二氧化氮的密度大，放在下面的瓶中，故C错误； D、将两个铅柱紧紧压在一起，下面可吊一重物，这是因为分子间存在相互作用的引力，故D错误。 故选：A。 5．如图所示，导热良好的圆筒形气缸竖直放置在水平地面上，用活塞将一定质量的气体封闭在气缸内，系统处于静止状态，现将沙子不断地缓慢落到活塞上，忽略活塞与缸体之间的摩擦，外界环境温度不变，则在此过程中，缸内气体（　　） A．分子单位时间内碰撞活塞次数增多 B．温度不变，从外界吸收热量 C．压强不变，同时温度升高 D．对外界做功，同时内能减少 【解答】解：AC、将沙子不断地缓慢落到活塞上，设大气压强为p0，活塞质量为M，沙子质量为m，活塞横截面积为S，则气缸内气体压强p＝p0，向活塞上加沙子过程，气缸内气体压强p增大；气缸是导热的，气体温度不变，由玻意耳定律pV＝C可知，压强p增大，气体体积V减小，单位体积的分子数，即分子数密度增加，则分子单位时间内碰撞活塞次数增多，故A正确，C错误； BD、气体温度不变，气体内能不变，ΔU＝0，气体体积减小，外界对气体做功，W＞0，由热力学第一定律：ΔU＝W+Q，则Q＝ΔU﹣W＝﹣W＜0，气体向外界放出热量，BD错误。 故选：A。 6．负压救护车、负压病房在疫情防治中发挥了重要的作用，负压是指空间内的气压略低于外界环境的大气压。若负压空间的温度和外界温度相同，负压空间中的气体和外界环境中的气体都可以看成理想气体，则以下说法正确的是（　　） A．负压空间中气体分子的平均动能小于外界环境中气体分子的平均动能 B．负压空间中气体单位体积内的分子数小于外界环境中气体单位体积内的分子数 C．负压空间中每个气体分子的运动速率都小于外界环境中每个气体分子的运动速率 D．负压空间中气体的内能等于外界环境中同体积的气体的内能 【解答】解：A、温度是分子平均动能的标志，负压病房的温度和外界温度相同，故负压病房内气体分子的平均动能等于外界环境中气体分子的平均动能，故A错误； B、决定气体分子压强的微观因素：单位体积气体分子数和气体分子撞击器壁力度决定，现内外温度相等，即气体分子平均动能相等（撞击力度相等），压强要减小形成负压，则要求负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数，故B正确； C、负压病房内气体分子的平均动能等于外界环境中气体分子的平均动能，二者气体分子的平均运动速率相等，故C错误； D、内能的大小与物质的量、温度、体积等有关，内外压强不等，相同体积负压病房内的气体物质的量少，所以内能小，故D错误； 故选：B。 7．如图，一绝热容器被隔板K隔开成a，b两部分。已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。在此过程中（　　） A．气体对外界做功，内能减少 B．气体不做功，内能不变 C．气体压强变小，温度降低 D．气体压强不变，温度不变 【解答】解：AB、绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，Q＝0，稀薄气体向真空扩散没有做功，W＝0，根据热力学第一定律ΔU＝Q+W可知ΔU＝0，内能不变，故A错误，B正确； CD、根据热力学第一定律稀薄气体的内能不变，则温度不变，稀薄气体扩散体积增大，压强必然减小，故CD错误； 故选：B。 8．如图所示，p﹣V图中，一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420J，同时做功300J，当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，做功200J，求此过程中气体吸收或放出的热量是（　　） A．吸热80J B．吸热220J C．放热520J D．放热320J 【解答】解：由题意知：一定质量的理想气体由状态A经过程I变至状态B时体积增大，W1为负功，Q1为正（吸收的热量），ΔU＝W1+Q1＝420J﹣300J＝120J，内能增加120J。 由图可知当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时体积减小，W2为正；ΔU′＝W2+Q2， 代入数据解得：Q2＝﹣320J，放出热量，故ABC错误，D正确。 故选：D。 9．某汽车的四冲程内燃机利用米勒循环进行工作，米勒循环不仅能够抑制发动机爆震，还能降低氮氧化物的排放。如图所示为一定质量的理想气体所经历的米勒循环，该循环可视为由两个绝热过程ab、cd，两个等容过程bc、de和一个等压过程ae组成。对该气体研究，下列说法正确的是（　　） A．在a→b的过程中，活塞对其做的功全部用于增加内能 B．在状态a和c时气体分子的平均动能可能相等 C．在b→c的过程中，单位时间内撞击气缸壁的分子数不变 D．在一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量 【解答】解：A、在a→b的过程中，外界对气体做功，而整个过程属于绝热过程，根据热力学第一定律ΔU＝Q+W可知，活塞对其做的功全部用于增加内能，故A正确； B、对于一定质量的理想气体而言，pV的乘积越大，则气体的温度越高，分子的平均动能也越大，根据图像可知，状态c时气体分子的平均动能大于状态a时气体分子的平均动能，故B错误； C、在b→c的过程中，气体的体积不变，但压强增大，则单位时间内撞击气缸壁的分子数增加，故C错误； D、根据能量守恒定律可知，在一次循环过程中气体吸收的热量一定大于放出的热量，其差值为对外所做的机械功，故D错误； 故选：A。 10．一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其压强p随体积V变化的关系如图所示。该气体从状态a变化到状态b的过程中（　　） A．温度一直升高 B．内能一直增大 C．始终对外界做功 D．对外界做的功大于从外界吸收的热量 【解答】解：AB、根据理想气体状态方程可知：气体在状态a和状态b的温度相等，该气体从状态a变化到状态b的过程中，温度先升高后降低，因此内能先增大后减小，故AB错误； C、该气体从状态a变化到状态b的过程中，气体体积一直增大，因此气体始终对外界做正功，故C正确； D、初末状态的温度相同，内能相同，根据热力学第一定律可知：气体对外界做的功等于从外界吸收的热量，故D错误。 故选：C。 11．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体（　　） A．对外做正功，分子的平均动能减小 B．对外做正功，气体分子对气缸的撞击力增大 C．对外做负功，分子的平均动能增大 D．对外做负功，内能减小 【解答】解：ACD、密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功，即外界对气体做负功，因而W＜0，缸内气体与外界无热交换，说明Q＝0，忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有分子动能的总和。根据热力学第一定律ΔU＝W+Q，可知内能增加量ΔU＜0，故内能减小，分子平均动能减小，温度降低。故A正确，CD错误； B、由于温度降低，气体分子平均动能减小，气体分子对气缸的平均撞击力减小，所以气体分子对气缸的撞击力减小，故B错误。 故选：A。 12．一定质量的理想气体从状态A开始，经A→B、B→C两个过程变化到状态C，其p﹣V图像如图所示。已知气体在状态A时温度为27℃，以下判断正确的是（　　） A．气体在A→B过程中对外界做的功为2.0×104J B．气体在B→C过程中可能吸热 C．气体在状态B时温度为900℃ D．气体在A→C过程中吸收热量 【解答】解：A、气体在A到B的过程中，压强不变，体积增大，对外做功，则W＝pΔV＝1.5×105×（3﹣1）×10﹣1J＝3×104J，故A错误； B、气体从B到C的过程中，体积不变，气体不做功，由于压强减小，根据可知，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可得放热，故B错误； C、从A到B，气体做等压变化，初态，TA＝（273+27）K＝300K 末态：，TB，根据盖﹣吕萨克定律可得：，解得TB＝900K，温度为tB＝（900﹣273）℃＝627℃，故C错误 D、从A到C，根据理想气体状态方程可得：，解得TA＝TC，故从A到C，温度不变，内能不变，由于从A到C，气体的体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可得，气体吸热，故D正确； 故选：D。 二．多选题（共3小题） （多选）13．如图甲所示，用活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸内，气体从状态A→状态B→状态C→状态A完成一次循环，其状态变化过程的p﹣V图像如图乙所示。已知该气体在状态A时的温度为600K，下列说法正确的是（　　） A．气体在状态B时的温度为200K B．气体在状态C时的温度为300K C．气体从状态A→B过程中，外界对气体做的功为4×105J D．气体从状态A→B→C的过程中，气体对外做的功为8×105J 【解答】解：A．对于理想气体：A→B过程，由查理定律得： 解得：TB＝200K 故A正确； B．B→C过程，由盖—吕萨克定律得： 解得：TC＝600K 故B错误； C．由于状态A与状态C温度相同，气体内能相等，而A→B过程是等容变化，气体对外不做功，故C错误； D．B→C过程中气体体积膨胀对外做功，即从状态A到状态C气体对外做功为： WBC＝pΔV 其中p＝2×105Pa，ΔV＝6m3﹣2m3＝4m3 WBC＝8×105J 故D正确。 故选：AD。 （多选）14．一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示。A状态的体积为2×10﹣3m3，则（　　） A．D状态的体积为4×10﹣3m3 B．B状态的体积为5×10﹣3m3 C．完成一次循环，气体从外界吸热 D．完成一次循环，外界对气体做功 【解答】解：A、AD反向延长线过原点，可知从D→A气体做等容变化，则D状态的体积为2×10﹣3m3，故A错误； B、从D→A气体做等容变化，根据查理定律有 从A→B气体做等压变化，根据盖—吕萨克定律有 解得B状态的体积为，故B正确； D、从D→A、B→C气体做等容变化，外界对气体不做功，从A→B气体对外界做功为 W1＝pA（VB﹣VA），解得W1＝600J 从C→D外界对气体做功为 W2＝pD（VC﹣VD），解得W2＝300J 故完成一次循环，气体对外界做功为W＝W1﹣W2＝600J﹣300J＝300J，故D错误； C、完成一次循环，气体内能不变，根据热力学第一定律有 ΔU＝﹣W+Q＝0，得Q＝300J，可知完成一次循环，气体从外界吸热，故C正确。 故选：BC。 （多选）15．如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体逐渐流出。在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变。关于这一过程，下列说法正确的是（　　） A．气缸内气体的内能保持不变 B．气缸内气体的内能不断减小 C．气体对外界做的功大于气体从外界吸收的热量 D．气体对外界做的功等于气体从外界吸收的热量 【解答】AB、由于气缸导热，环境温度不变，因此被封闭气体温度不变，分子平均动能不变，气体势能忽略不计，故内能不变，故A正确，B错误； CD、根据热力学第一定律：ΔU＝W+Q，温度不变，ΔU＝0，体积变大，对外做功，对外做功和吸收的热量大小相等，故C错误，D正确。 故选：AD。 三．解答题（共3小题） 16．一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，其状态变化过程的p﹣V图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃，则 （1）该气体在状态B时的温度？ （2）该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？ （3）传递的热量是多少？ 【解答】解；（1）由图示图象可知：A→B等容变化，由查理定律得：， 代入数据得：TB＝100K， B→C等压变化，由盖吕萨克定律得：， 代入数据得：TC＝300K，tC＝TC﹣273＝27℃； （2）（3）A到状态C体积增大，对外做功，即W＜0，TA＝TC， 所以，A到状态C的过程中内能变化量为0，由热力学第一定律得：Q＞0，所以A→C的过程中是吸热． 吸收的热量为： Q＝W＝PΔV＝1×105×（3×10﹣3﹣1×10﹣3）J＝200J 17．爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食。如图为高压爆米花的装置原理图，玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，“嘭”的一声气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花。设当地温度为t1＝27℃，大气压为p0，已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0。 （1）若把容器内的气体看作理想气体，求容器内气体的温度。 （2）假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15kJ，并向外释放了20kJ的热量，容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？ 【解答】解：（1）气体初态压强和温度：p1＝p0，T1＝300K， 气体末态压强和温度：p2＝4p0，T2， 初末状态体积不变，根据查理定律：， 代入数据解得：T2＝1200K，t2＝（1200﹣273）℃＝927℃。 （2）由热力学第一定律ΔU＝Q+W，W＝﹣15kJ，Q＝﹣20kJ 解得：ΔU＝﹣20kJ﹣15kJ＝﹣35kJ，故内能减少35kJ。 18．某同学喝一盒牛奶但未喝完，想测量剩余牛奶的体积。他发现插在牛奶盒里的透明竖直吸管内残留了一小段长度为l的牛奶柱，于是用蜡将接口密封，吸管下端在液面上方，如图所示。他先在室内测得牛奶盒接口处到牛奶柱下端的距离为l1，再将牛奶盒拿到室外一段时间后，测得接口处到牛奶柱下端的距离变为l2。已知室内的热力学温度为T1，室外的热力学温度为T2（T2＞T1），大气压恒为p0，吸管横截面积为S，牛奶盒容积为V0，牛奶密度为ρ，重力加速度为g，忽略吸管壁的厚度和牛奶柱的蒸发，整个过程牛奶盒未形变，牛奶未溢出，牛奶盒及吸管内的封闭气体视为理想气体。 （1）求剩余牛奶的体积； （2）若气体的内能与热力学温度成正比，比例系数为k，求该过程封闭气体吸收的热量。 【解答】解：（1）设室内牛奶盒内空气体积V，将牛奶盒拿到室外的过程中，牛奶盒及吸管内的封闭气体发生等压变化，根据盖—吕萨克定律得 可得： 剩余牛奶的体积为 （2）在室内时封闭气体的内能为 U1＝kT1 在室外时封闭气体的内能为 U2＝kT2 内能变化量为 ΔU＝U2﹣U1＝kT2﹣kT1 该过程外界对气体做功 W＝﹣（p0+ρgl）（l2﹣l1）S 根据热力学第一定律得 ΔU＝W+Q 可得该过程封闭气体吸收的热量：Q＝（p0+ρgl）（l2﹣l1）S+kT2﹣kT1 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$