第三章 热力学定律 章末综合提升-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理选择性必修第三册同步导学案配套PPT课件（粤教版）

章末综合提升 第三章　热力学定律 章末检测 内容索引 一、构建思维导图 热力学定律 热力学定律 二、归纳整合提升 素养1　物理观念——热力学定律 1.热力学第一、第二定律的比较   热力学第一定律 热力学第二定律 定律揭示 的问题 它从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系 它指出自然界中出现的宏观过程是有方向性的 机械能和内 能的转化 当摩擦力做功时,机械能可以全部转化为内能 内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能   热力学第一定律 热力学第二定律 热量的传递 热量可以从高温物体自发地传向低温物体 说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体 表述形式 只有一种表述形式 有多种表述形式 两定律 的关系 在热力学中,两者既相互独立,又互为补充,共同构成了热力学知识的理论基础 2.能量守恒定律的应用 (1)不同形式的能量之间可以相互转化 ①自然界中能量存在的形式:物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等,可见,在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应。 ②不同形式的能量之间的转化:摩擦生热是通过克服摩擦力做功,将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起,表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化,且这一转化过程是通过做功来完成的。 (2)应用能量守恒定律解题的步骤 ①认清有多少种形式的能(例如动能、势能、内能、电能、化学能、光能等)在相互转化。 ②分别写出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式。 ③根据下列两种思路列出能量守恒方程:ΔE减=ΔE增。 a.某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等。 b.某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量与增加量一定相等。 ④列方程,代入数据,计算结果。 角度1　热力学定律 [例1]　关于热力学定律,下列说法正确的是(　　) A.机械能可以全部转化为内能,内能也可以全部用来做功转化成机械能 B.第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机不违背能量守恒定律,随着科技的进步和发展,第二类永动机可以制造出来 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.不可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功 A [解析]　根据热力学第二定律可知,机械能可以全部转化为内能,内能也可以全部用来做功转化成机械能,但会引起其他变化,故A正确;第一类永动机违背能量守恒定律,第二类永动机不违背能量守恒定律,但违背热力学第二定律,第二类永动机不可能制造出来,故B错误;凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,在热传递中,热量能自发从高温物体传递给低温物体,不能自发从低温物体传递给高温物体,但在引起其他变化的情况下,可以从低温物体传递给高温物体,故C错误;根据热力学第二定律可知,可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,但会引起其他变化,故D错误。 [素养提升] 1.自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性,都是不可逆的。 2.理解的关键是“自发地”和“不引起其他变化”。 3.第一类永动机不能制成的原因是违背能量守恒定律,第二类永动机不能制成的原因是违背热力学第二定律。 角度2　能量守恒定律 [例2]　如图,一个木块放在光滑的水平面上,一子弹射入木块中(未穿出),射入深度为d,平均阻力为f,在两物体达到共速时,木块的位移为s,则下列说法正确的是(　　) A.子弹损失的动能为fd B.子弹对木块所做的功为f(s+d) C.整个过程中产生的内能为fd D.整个过程中系统的总动能损失为f(s+d) C [解析]　选地面为参考系,则对于子弹而言,利用动能定理得-f(s+d)=ΔEk弹,故子弹损失的动能为f(s+d),故A错误;对于木块而言,木块对地位移为s,子弹对木块做的功为fs,故B错误;整个过程中摩擦产生的热量即系统产生的内能,为摩擦力与木块和子弹的相对位移的乘积,即fd,故C正确;整个过程中系统的总动能损失转化为因摩擦产生的热,即fd,故D错误。 素养2　科学思维——分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用 分子力随分子间距离的变化图像与分子势能随分子间距离的变化图像非常相似,但却有着本质的区别。现比较如下表:   分子力曲线 分子势能曲线 图像     坐标轴 纵坐标表示分子力,横坐标表示分子间距离 纵坐标表示分子势能,横坐标表示分子间距离   分子力曲线 分子势能曲线 图像的 意义 横轴上方的虚线表示斥力;下方的虚线表示引力。分子力为引力与斥力的合力 横轴上方的曲线表示分子势能为正值;下方的曲线表示分子势能为负值,且正值一定大于负值 分子距离 r=r0时 分子力为零 分子势能最小,但不为零 [例3]　(多选)甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图像。由图像判断以下说法中正确的是 (　　)   A.当分子间距离为r0时,分子力和分子势能均最小且为零 B.当分子间距离r>r0时,分子力随分子间距离的增大而增大 C.当分子间距离r>r0时,分子势能随分子间距离的增大而增加 D.当分子间距离r<r0时,分子间距离逐渐减小,分子力和分子势能都逐渐增加 CD [解析]　由题图可知,当分子间距离为r0时,分子力和分子势能均达到最小,但此时分子力为零,而分子势能不为零,是一负值,A错误;当分子间距离r>r0时,分子力随分子间距离的增大先增大后减小,此时分子力做负功,分子势能增加,B错误,C正确;当分子间距离r<r0时,分子间距离逐渐减小,分子力逐渐增大,而此过程中分子力做负功,分子势能增加,D正确。 [素养提升] 1.当r=r0时,分子力为零,分子势能最小,为负值。 2.功能关系:分子力做功是分子势能变化的量度,分子力做正功,分子势能减少;分子力做负功,分子势能增加。 素养3　科学思维——热力学定律与气体实验定律的综合分析 气体实验定律和热力学第一定律的结合点是温度和体积。注意三种特殊过程的特点: (1)等温过程:内能不变,ΔU=0。 (2)等容过程:体积不变,W=0。 (3)绝热过程:Q=0。 [例4]　如图所示,倒悬的导热气缸中封闭着一定质量的理想气体,轻质活塞可无摩擦地上下移动,活塞的横截面积为S,活塞的下面吊着一个重为G的物体,大气压强恒为p0,起初环境的热力学温度为T0时,活塞到气缸底面的距离为L。当环境温度逐渐升高,导致活塞缓慢下降,该过程中活塞下降了0.1L,气缸中的气体吸收的热量为Q。求: (1)气缸内部气体内能的增量ΔU; (2)最终的环境温度T。 [答案]　(1)Q-0.1p0SL+0.1LG　(2)1.1T0 [解析]　(1)密封气体的压强p=p0- 密封气体对外做的功W=pS×0.1L 由热力学第一定律得 ΔU=Q-0.1p0SL+0.1LG。 (2)该过程是等压变化,由盖-吕萨克定律有 = 解得T=1.1T0。 [例5]　一定质量的理想气体,状态从A→B→C→D→ A的变化过程可用如图所示的p-V图线描述,其中D→ A为等温线,气体在状态A时温度为TA=300 K。 (1)求气体在状态C时温度TC。 (2)若气体在A→B过程中吸热1 000 J,则在A→B过程中气体内能如何变化?变化了多少? [答案]　(1)375 K　(2)气体内能增加　增加了400 J [解析]　(1)D→A为等温线,则TD=TA=300 K,对C到D过程,由盖-吕萨克定律得= 所以TC=375 K。 (2)A到B过程压强不变,有 W=-pΔV=-2×105×3×10-3 J=-600 J 由热力学第一定律,得 ΔU=Q+W=1 000 J-600 J=400 J 则气体内能增加,增加了400 J。 [素养提升] 气体实验定律与热力学定律综合问题的分析思路 章末检测(三)　热力学定律 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。 1.(2024·深圳高二期中)关于热力学定律,下列说法中正确的是(　　) A.热量不能从低温物体传到高温物体 B.在一定条件下,物体的温度可以降低到0 K C.第二类永动机违背了热力学第一定律,因而是不可能实现的 D.一个物体的内能增加,必定有其他物体对它做功或向它传递热量 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:根据热力学第二定律可知,热量可以从低温物体传到高温物体,只是要引起其他的变化,故A错误;绝对零度是一切低温物体的极限温度,不可能达到,故B错误;第二类永动机违背了热力学第二定律,因而是不可能实现的,故C错误;一个物体的内能增加,必定有其他物体对它做功或向它传递热量,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 2.(2024·珠海高二月考)夏天,如果将自行车内胎充气过足,又放在阳光下暴晒(暴晒过程中内胎容积几乎不变),车胎极易爆裂。关于这一现象有以下描述,其中正确的是(　　) A.车胎爆裂,是车胎内气体温度升高,气体分子间斥力急剧增大的结果 B.在爆裂前的过程中,气体温度升高,标志着每一个气体分子速率都增大了 C.在爆裂前的过程中,气体分子的势能增加 D.在车胎突然爆裂的短时间内,气体内能减少 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:车胎爆裂,是由于车胎内气体温度升高,体积保持不变,因此压强增大造成的,气体分子间相互作用力几乎为零,A错误;在爆裂前的过程中,气体温度升高,大多数气体分子速率增大,满足统计规律,也有少数气体分子速率不变或减小,B错误;气体分子间相互作用力几乎为零,分子势能为零,在爆裂前的过程中,分子势能也不变,C错误;在车胎突然爆裂的短时间内,气体对外做功,内能减少,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 3.(2024·肇庆高二月考)绝热容器内封闭一定质量的理想气体,气体分子的速率分布如图所示,横坐标表示速率v,纵坐标表示某一速率区间的分子数占总分子数的百分比N,经过一段时间,分子的速率分布图由状态①变为②,则由图可知(　　) A.气体的温度一定降低 B.气体的压强一定减小 C.气体的内能一定增大 D.气体一定对外界做功 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:由图像可知,由状态①变为②,分子速率大的分子数占总分子数的百分比在增加,说明气体温度升高,A错误;对于一定质量的理想气体,不计分子势能,则温度升高,气体的内能一定增大,C正确;内能增大,即ΔU>0,由于是绝热容器,即Q=0,由热力学第一定律ΔU=Q+W,可得W>0,即外界对气体做功,故气体体积变小,由理想气体状态方程=c,可知压强一定增大,B、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 4.(2024·深圳高二期中)一定质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状态的体积大于在c状态的体积 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 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:由理想气体状态方程=c知p=T,气体在a、c两状态的体积相等,A错误。理想气体的内能由温度决定,而Tc<Ta ,故气体在状态a的内能大于气体在状态c的内能,B正确。由热力学第一定律ΔU=Q+W 知,cd过程温度不变(内能不变),则Q=-W,C错误。da过程温度升高,即内能增大,则气体吸收的热量大于气体对外做的功,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 5.如图所示的气缸内用活塞封闭一定质量的理想气体,气缸和活塞是绝热的,气缸固定不动,一条细线左端连接在活塞上,另一端跨过定滑轮后吊着一个装沙的小桶,开始时活塞静止,某时刻开始小桶中的沙缓慢漏出,不计活塞与气缸间的摩擦,则下列说法正确的是(　　) A.气缸内的活塞向右运动 B.气缸内气体的内能变小 C.气缸内气体的压强减小 D.气缸内气体的分子平均动能变大 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:设气缸内气体压强为p,以活塞为研究对象进行受力分析,根据平衡条件得pS+F=p0S,细沙不断流出时细线拉力F变小,而p0不变,则气缸内的活塞向左运动,气体体积减小,气体被压缩,外界对气体做功,由于气缸和活塞是绝热的,由热力学第一定律可知气体的内能变大,温度升高,则气缸内气体的分子平均动能变大,由理想气体状态方程=c,可知p变大,则选项A、B、C错误,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 6.(2024·广州高二期末)如图所示,A、B是两个完全相同的球,分别浸没在水和水银的同一深度内,A、B两球用同一种材料制成,当温度稍微升高时,球的体积会明显变大,如果开始水和水银的温度相同,且两液体温度同时缓慢升高到同一值,两球膨胀后,体积相等,仍浸没在液体中,深度相同,则 (　　) A.A球吸收的热量较多 B.B球吸收的热量较多 C.两球吸收的热量一样多 D.两球对外做的功一样多 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:水和水银的初温相同(两球的初温相同),当两液体温度同时缓缓地升高到同一值,二者的末温相同,所以内能变化相同,根据热力学第一定律ΔU=Q+W知,吸收的热量除了使内能增加相同的量外还要克服液体的压力做功,由于水银的密度比水的密度大,所以B球吸收的热量较多,故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 7.一定质量的理想气体,当保持其温度不变,使其压强p随体积V缓慢变化时,p与V的关系为反比例函数,如图①。那么一定质量的理想气体,处于绝热容器中,使其压强p随体积V缓慢变化时,p与V的关系图像应是图中的 (　　) A.②　　　　　　　　　 B.③ C.④ D.⑤ A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:图线①是等温图线,当一定质量的该气体从各图线交点对应的状态开始减小体积时,由于系统绝热,气体内能增大,温度升高,此时气体的状态应位于等温线①的右侧;当从交点状态开始绝热膨胀时,气体内能减小,温度降低,此时气体的状态应位于等温线①的左侧,故p与V的关系图像应是图中的②,故A正确,B、C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。 8.如图所示,将甲分子固定于坐标原点O处,乙分子放置 于r轴上距离O点很远处,r1、r2、r3为r轴上的三个特殊 的位置。甲、乙两分子间的分子力F和分子势能Ep随 两分子间距离r的变化关系分别如图中实线和虚线所 示,设两分子间距离很远时Ep=0。下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 A.当分子力表现为引力时,分子力和分子势能总是 随分子间距离的增大而增大 B.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能随分 子间距离的减小而增大 C.当分子间距离r<r2时,甲、乙两分子间只有分子斥力,且分子斥力随r减小而增大 D.乙分子从很远处到r2的过程中做加速度先增大后减小的加速运动,从r2到r1的过程中做加速度增大的减速运动 答案:BD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:根据分子力与分子势能变化的特点可知,图中图 线1为分子势能变化的曲线,图线2为分子力变化的曲 线。根据分子力的特点可知,当分子力表现为引力时, 分子力随分子间距离的增大先增大后减小,分子势能 一直增大,故A错误;当分子力表现为斥力时,分子力和 分子势能随分子间距离的减小而增大,故B正确;分子 引力与分子斥力是同时存在的,当分子间距离r<r2时, 甲、乙两分子间的分子引力与分子斥力仍然是同时存在,故C错误;由图可知,乙分子从很远处到r2,甲、乙两分子间作用力表现为引力,分子力先增大后减小,且方向不变,所以乙分子从很远处到r2的过程中做加速度先增大后减小的加速运动,从r2到r1分子力为斥力且逐渐增大,所以乙分子从r2到r1的过程中做加速度增大的减速运动,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 9.(2024·中山高二期末)如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中,A→B和C→D为等温过程,B→C为等压过程,D→A为等容过程。关于该循环过程,下列说法正确的是(　　) A.A→B过程中,气体放出热量 B.B→C过程中,气体分子的平均动能增大 C.C→D过程中,单位时间内碰撞单位面积 器壁的分子数增多 D.D →A过程中,气体分子的速率分布曲线 不发生变化 AB 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:因为A→B为等温过程,压强变大,体积变小,故内能 不变,外界对气体做功,根据热力学第一定律ΔU=W+Q知 气体一定放出热量,故A正确;B→C为等压过程,体积增大, 由理想气体状态方程=C可知,气体温度升高,内能增加, 故气体分子的平均动能增大,故B正确;C→D为等温过程,压强变小,体积增大,因为温度不变,故气体分子的平均动能不变,压强变小说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少,故C错误;D →A为等容过程,体积不变,压强变小,由=C可知,温度降低,气体分子的平均动能减小,故气体分子的速率分布曲线会发生变化,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 10.(2024·中山高二期末)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 BD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:过程①中气体做等容变化,温度升高,根据查理定律=C知气体的压强逐渐增大,故A错误;过程②中气体的体积增大,气体对外界做正功,故B正确;过程④中气体做等容变化,气体不做功,温度降低,气体的内能减少,根据热力学第一定律ΔU=W+Q知气体向外界放出了热量,故C错误;状态c、d的温度相等,根据一定质量的理想气体的内能只跟温度有关可知,状态c、d的内能相等,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 三、非选择题:本题共5小题,共54分。 11.(7分)(2024·广州高二期末)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　　　　(选填“高于”“低于”或“等于”)外界温度,容器中空气的密度　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度。  低于　 大于 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:由于初始时容器中的空气压强大于外界,活塞光滑、容器绝热,容器内空气推动活塞对外做功,由ΔU=W+Q知,气体内能减少,温度降低。气体的压强与温度和单位体积内的分子数有关,由于容器内空气的温度低于外界温度,但压强相同,则容器中空气的密度大于外界空气的密度。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 12.(9分)一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c,吸收了340 J的热量,并对外做功120 J。若该气体由状态a沿adc变化到状态c时,对外做功40 J,则这一过程中气体　　　　(选填“吸收”或“放出”)　　　　J热量。  吸收　 260 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:对该理想气体由状态a沿abc变化到状态c的过程,由热力学第一定律可得ΔU=Q+W=340 J-120 J=220 J,即从a状态到c状态,理想气体的内能增加了220 J;若该气体由状态a沿adc变化到状态c时,对外做功40 J,此过程理想气体的内能还是增加220 J,所以可以判定此过程是吸收热量,再根据热力学第一定律ΔU=Q+W,得Q'=ΔU-W'=220 J+40 J=260 J。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 13.(11分)如图所示,在竖直放置的圆柱形容器内,用质量为m的活塞密封一部分气体,活塞可与容器壁间无摩擦滑动,容器的横截面积为S,将整个装置放在大气压恒为p0的空气中。开始时气体的温度为T0,活塞与容器底的距离为h0,当气体从外界吸收热量Q后,活塞缓慢上升d后再次平衡,问:(已知重力加速度为g) (1)外界空气的温度是多少? (2)在此过程中密封气体的内能增加了多少? 答案:(1)T0　(2)Q-(mg+p0S)d 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:(1)取密封气体为研究对象,活塞上升过程为等压变化,由盖-吕萨克定律有= 得外界温度T=T0=T0。 (2)活塞上升的过程,密封气体克服大气压力和活塞的 重力做功,所以外界对气体做的功W=-(mg+p0S)d 根据热力学第一定律,密封气体增加的内能 ΔU=Q+W=Q-(mg+p0S)d。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 14.(12分)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=aT,a为正的常量,容器内气体的所有变化过程都是缓慢的。求: (1)气缸内气体与大气压达到平衡状态时的体积V1; (2)在活塞下降过程中,气缸内气体放出的热量Q。 答案:(1)V　(2)aT0+p0V 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:(1)在气体由压强p=1.2p0下降到p0的过程中,V不变,温度由T=2.4T0变为T1 由查理定律得= 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=V。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 (2)活塞下降过程中,活塞对气体做的功 W=p0(V-V1)=p0V 内能的减少量ΔU=a(T1-T0)=aT0 由热力学第二定律得,气缸内气体放出的热量 Q=ΔU+W=aT0+p0V。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 15.(15分)如图,圆柱状气缸倒扣后被竖直固定在铁架台上,活塞横截面积S=20 cm2,通过轻杆与质量m=2 kg的重物相连,当密闭理想气体的温度T1=330 K时,活塞稳定后与缸底的距离L1=54 cm,活塞对轻杆的压力F= 20 N。当密闭气体的温度为T2时,活塞稳定后重物对地面的压力恰好为零。已知大气压强p0=1.0×105 Pa,不计活塞和轻杆的质量,不计活塞与气缸之间的摩擦,重力加速度g取10 m/s2,求: (1)密闭气体的温度T2; (2)当温度T3=260 K时活塞与气缸底的距离L2; (3)若从T2状态缓慢变化到T3状态,气体放热5 J, 此过程气体内能变化量。 答案:(1)270 K　(2)52 cm　(3)减少1.4 J 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 解析:(1)初状态封闭气体的压强 p1=p0+=1.1×105 Pa 当密闭气体的温度为T2时,活塞稳定后重物对地面的压力恰好为零,此时封闭气体的压强 p2=p0-=0.9×105 Pa 根据查理定律可得= 解得T2=270 K。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 15 (2)当温度T3=260 K时,气体体积减小,压强不变,根据盖-吕萨克定律可得 = 解得活塞与气缸底的距离L2=52 cm。 (3)从T2状态缓慢变化到T3状态,外界对气体做的功 W=p2S(L1-L2)=3.6 J 根据热力学第一定律可得ΔU=W+Q=-1.4 J 即气体内能减少1.4 J。 $$