内容正文:
专题14 热学
考点
五年考情(2021-2025)
命题趋势
考点1 气体、固体和液体
2022、2021
基于近五年福建热学专题考情分析,热力学定律持续占据命题核心地位,连续三年被考查,凸显其基础性与重要性。气体、固体和液体等物质性质考点在2022、2021年出现,构成知识体系的重要支撑。命题情境呈现紧密联系实际的特点,倾向于结合生活现象、能源应用、环境问题及现代科技发展实例,如制冷设备、热机效率、温室效应或新材料特性等,以增强试题的现实感和应用性。题型以填空题为主导,注重对基本概念、定律内涵及其适用条件的精准理解和辨析。未来命题趋势预计将维持热力学定律的核心考查地位,同时情境设计更趋多元化和时代性,可能强化对热力学第一定律、第二定律的综合理解与应用,并注重物质微观结构解释宏观热现象的物理思想渗透,考查点或将适度交叉,如结合理想气体状态方程分析热力学过程,深化对能量转化与守恒思想的理解深度。
考点2 热力学定律
2025、2024、2023
考点01 气体、固体和液体
1.(2022·福建·高考)带有活塞的汽缸内封闭一定质量的理想气体,气体开始处于a状态,然后经过状态变化过程到达c状态。在图中变化过程如图所示。
(1)气体从a状态经过到达b状态的过程中压强 。(填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)气体从b状态经过到达c状态的过程要 。(填“吸收”或“放出”)热量。
2.(2021·福建·高考)如图,一定质量的理想气体由状态A变化到状态B,该过程气体对外 (填“做正功”“做负功”或“不做功”),气体的温度 (填“升高”“降低”“先升高后降低”“先降低后升高”或“始终不变”)。
考点02 热力学定律
3.(2025·福建·高考真题)洗衣机水箱的导管内存在一竖直空气柱,根据此空气柱的长度可知洗衣机内的水量多少。当空气柱压强为p1时,空气柱长度为L1,水位下降后,空气柱温度不变,空气柱内压强为p2,则空气柱长度L2= ,该过程中内部气体对外界 。(填做正功,做负功,不做功)
4.(2024·福建·高考)夜间环境温度为时,某汽车轮胎的胎压为个标准大气压,胎内气体视为理想气体,温度与环境温度相同,体积和质量都保持不变。次日中午,环境温度升至,此时胎压为 个标准大气压,胎内气体的内能 (填“大于”“等于”或“小于”)时的内能。(计算时取)
5.(2023·福建·高考)一定质量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环过程后回到状态A,其图如图所示。完成一次循环,气体内能 (填“增加”“减少”或“不变”),气体对外界 (填“做正功”“做负功”或“不做功”),气体 (填“吸热”“放热”“不吸热”或“不放热”)。
一、单选题
1.(2025·福建漳州·三测)一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化过程,p→V图像如图所示,BA延长线通过O点,BC与p轴平行,则( )
A.A→B过程气体吸热 B.A→B过程气体内能减小
C.B→C过程气体对外界做正功 D.B→C过程气体分子的平均动能减小
二、多选题
2.(2025·福建·适应性练习)一定质量的理想气体经历四段状态变化过程,其图像如图所示。其中da延长线与横轴的交点为0K,bc和cd分别平行于横轴和纵轴,、、三个状态的体积关系为,下列说法不正确的是( )
A.从到,单位时间碰撞单位面积器壁的分子数减少
B.、两状态的体积之比为
C.从到的过程气体从外界吸收的热量小于从到的过程气体从外界吸收的热量
D.从到,气体的体积不变
三、填空题
3.(2025·福建福州一中·最后一模)一定质量的理想气体,从状态A到状态B到状态C,其密度的倒数ρ-1与温度T的关系图像如图所示,AB的反向延长线经过坐标原点O,BC与横轴平行,则气体从状态A到状态B,做 变化(填“等压”或“等容”);气体从状态A到状态B是 (填“吸热”或“放热”)过程。
4.(2025·福建泉州·安溪一中&惠安一中&养正中学&泉州实中·模拟预测)如图,一圆柱形绝热汽缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体,活塞的质量为m,横截面积S,与汽缸底部相距h,此时封闭气体的温度为T,现通过电热丝缓慢加热气体,当气体吸收热量Q时,气体温度上升到2T,已知大气压强为,重力加速度为g,不计活塞与汽缸的摩擦。则该过程气体的压强 选填“增大”、“减小”或“不变”;加热后活塞到汽缸底部的距离为 ;加热过程中气体的内能增加量为 。
5.(2025·福建三明·三模)如图,一开口向上竖直放置的圆柱形导热容器,用导热活塞密封一定质量的理想气体。初始时容器内气柱的高度为h、温度为T0。当外界环境温度变化后,活塞缓慢上升后再次平衡,不计活塞与容器间的摩擦,此时容器内气体的温度为 。该过程气体内能 (填“增大”“减小”或“不变”),气体向外界 (填“吸热”或“放热”)。
6.(2025·福建·百校联考押题)如甲图,外界大气压,一内壁光滑的玻璃管用的水银柱封闭着一定长度的理想气体,若将玻璃管放置于倾角的光滑斜面让其稳定自由下滑,则封闭气体压强 cmHg;现静置玻璃管,使其开口向上(乙图),开始时气柱长,气体温度为;若缓慢升高气温,当气柱长时,气体温度 ℃。
7.(2025·福建福州福九联盟·三模)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。若气体在状态A时的温度为K,在状态B时的温度为TB= K,在D→A的过程中气体 (填“吸热”“放热”或“既不吸热也不放热”),从C→D过程中,单位时间撞击单位面积器壁的分子数 (填“增加”“不变”或“减少”)。
8.(2025·福建南平·质检)如图,一定质量的理想气体经历A→B→C的状态变化过程。则气体在状态B时的温度 (选填“大于”“等于”或“小于”)在状态C时的温度;在A→B→C过程中,气体 (选填“吸热”或“放热”);在A→B过程中,气体对外界做的功为 J。
9.(2025·福建莆田·三模)如图所示,一定质量的理想气体从状态A开始,经历两个状态变化过程,先后到达状态和。已知状态A的温度为,则气体从状态A到状态B要 (填“放热”或“吸热”),气体从状态B到状态C对外做的功为 ,气体在状态C的温度为 。
10.(2025·福建宁德·三模)如图是一种儿童玩具“橡皮枪”,主体由枪筒,活塞和橡皮筋组成。在枪筒的前端扣紧“帽子”,枪筒里面的空气被活塞和“帽子”密封。扣动扳机,橡皮筋迅速拉动活塞压缩空气,“帽子”还未掀开的过程中,枪筒中的气体压强 (选填“增大”“不变”或“减小”);气体的内能 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
11.(2025·福建厦门·三模)小萌同学利用DIS实验系统研究一定质量理想气体的状态变化,实验后得到如图所示的图像。的过程中气体对外界 (选填“做正功”“做负功”或“不做功”);的过程中气体 热量(选填“吸收”“放出”或“既不吸收也不放出”)。
12.(2025·福建漳州·四检)一弹性健身球,球内气体的体积为110L,压强为。如图所示,某健身爱好者缓慢靠到球上,达到稳定时,球内气体体积变为100L,球内气体视为理想气体且温度不变,则球内气体压强变为 Pa,该过程外界对气体做的功 (填“大于”“小于”或“等于”)气体向外界放出的热量。
13.(2025·福建福州·四检)我国古代发明的点火器原理如图所示,用牛角做套筒,木质推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆,艾绒即可点燃。在此压缩过程中,外界对套筒内封闭的气体做 (选填“正功”、“负功”),气体压强 (选填“增大”、“减小”或“不变”),内能 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
14.(2025·福建多地市·二模)一个用钉销锁定的导热活塞将绝热汽缸分成体积相等的左右两室,两室装入不同质量的氮气,左室压强大于右室压强。拔出钉销后活塞移动至稳定状态,已知氮气可视为理想气体,不计一切摩擦,则整个过程中左室氮气 (选填“吸热”或“放热”),左室氮气的内能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
15.(2025·福建福州三中·模拟预测)如图甲所示图像,一定质量理想气体经过两次等温变化、两次等容变化由状态完成一个循环。的过程中,单位体积中的气体分子数目 (选填“增大”“减小”或不变”),状态和状态的气体分子热运动速率的统计分布图像如图乙所示,则状态对应的是 (选填“①””或“②”)。在和的过程中,气体放出的热量分别为4J和20J,在和的过程中,气体吸收的热量分别为20J和12J。求完成一次循环外界对气体所做的功为 。
16.(2025·福建厦门·二模)拔罐是中医传统养生疗法之一,某次火罐压在皮肤上的瞬间,罐内气体温度为,压强为,经过自然降温,罐内气体温度降为,压强为。罐内气体可视为理想气体且忽略罐内气体的泄漏,因皮肤凸起,罐内气体体积变为原来的,则自然降温过程中罐内气体的内能 (选填“增大”“不变”或“减小”), 。
17.(2025·福建龙岩·一模)如图所示为弹性健身球,球内气体的体积为,压强为。某同学靠到球上,达到稳定时,球内气体体积变为,球内气体视为理想气体且温度不变,球内气体压强为 (结果保留2位有效数字),则该过程气体向外界 (填“放出”或“吸收”)热量。
18.(2025·福建莆田·二模)一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C,其p-T图像如图所示。已知气体在状态C时的体积为0.9m3。气体在状态B时的体积为 m3;从状态A到状态C的过程中气体 (填“吸收”或“释放”)热量。
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专题14 热学
考点
五年考情(2021-2025)
命题趋势
考点1 气体、固体和液体
2022、2021
基于近五年福建热学专题考情分析,热力学定律持续占据命题核心地位,连续三年被考查,凸显其基础性与重要性。气体、固体和液体等物质性质考点在2022、2021年出现,构成知识体系的重要支撑。命题情境呈现紧密联系实际的特点,倾向于结合生活现象、能源应用、环境问题及现代科技发展实例,如制冷设备、热机效率、温室效应或新材料特性等,以增强试题的现实感和应用性。题型以填空题为主导,注重对基本概念、定律内涵及其适用条件的精准理解和辨析。未来命题趋势预计将维持热力学定律的核心考查地位,同时情境设计更趋多元化和时代性,可能强化对热力学第一定律、第二定律的综合理解与应用,并注重物质微观结构解释宏观热现象的物理思想渗透,考查点或将适度交叉,如结合理想气体状态方程分析热力学过程,深化对能量转化与守恒思想的理解深度。
考点2 热力学定律
2025、2024、2023
考点01 气体、固体和液体
1.(2022·福建·高考)带有活塞的汽缸内封闭一定质量的理想气体,气体开始处于a状态,然后经过状态变化过程到达c状态。在图中变化过程如图所示。
(1)气体从a状态经过到达b状态的过程中压强 。(填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)气体从b状态经过到达c状态的过程要 。(填“吸收”或“放出”)热量。
【答案】 增大 放出
【详解】(1)[1]由图像可知,气体从a状态经过到达b状态的过程中,气体的体积保持不变,温度升高,根据,可知气体的压强增大。
(2)[2]由图像可知,气体从b状态经过到达c状态的过程,气体的温度保持不变,则气体的内能保持不变;气体的体积减小,则外界对气体做正功,根据热力学第一定律可知,气体对外放出热量。
2.(2021·福建·高考)如图,一定质量的理想气体由状态A变化到状态B,该过程气体对外 (填“做正功”“做负功”或“不做功”),气体的温度 (填“升高”“降低”“先升高后降低”“先降低后升高”或“始终不变”)。
【答案】 做正功 先升高后降低
【详解】[1]该过程气体体积增大,对外做正功。
[2]由题图可知,从状态A到状态B,p与V的乘积先增大后减小,根据理想气体状态方程
可知气体的温度先升高后降低。
考点02 热力学定律
3.(2025·福建·高考真题)洗衣机水箱的导管内存在一竖直空气柱,根据此空气柱的长度可知洗衣机内的水量多少。当空气柱压强为p1时,空气柱长度为L1,水位下降后,空气柱温度不变,空气柱内压强为p2,则空气柱长度L2= ,该过程中内部气体对外界 。(填做正功,做负功,不做功)
【答案】 做正功
【详解】[1]设细管的截面积为S,根据玻意耳定律有,可得
[2]根据题意当洗衣机内的水位下降时,空气柱长度变长,故内部气体对外界做正功。
4.(2024·福建·高考)夜间环境温度为时,某汽车轮胎的胎压为个标准大气压,胎内气体视为理想气体,温度与环境温度相同,体积和质量都保持不变。次日中午,环境温度升至,此时胎压为 个标准大气压,胎内气体的内能 (填“大于”“等于”或“小于”)时的内能。(计算时取)
【答案】 3.0/3 大于
【详解】[1]设大气压强为,初始时,,末状态时,根据查理定律,代入数值解得
[2]一定质量的理想气体的内能只与温度有关,故温度升高时内能增大,故时胎内气体的内能大于时的内能。
5.(2023·福建·高考)一定质量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环过程后回到状态A,其图如图所示。完成一次循环,气体内能 (填“增加”“减少”或“不变”),气体对外界 (填“做正功”“做负功”或“不做功”),气体 (填“吸热”“放热”“不吸热”或“不放热”)。
【答案】 不变 做正功 吸热
【详解】[1]完成一次循环,回到初始状态,理想气体温度不变,而一定质量的气体的内能仅由温度决定,所以整个过程气体的内能不变;
[2][3]对p-V图像来说,图像与坐标轴所围图形的面积表示气体做功情况,其中从A→B→C的过程气体的体积减小是外界对气体做功的过程,从C→D→A的过程气体的体积增大,是气体对外做功的过程,且从C→D→A的过程图像与坐标轴所围的面积大于从A→B→C的过程图像与坐标轴所围的面积,即气体对外做的功大于外界对气体做的功,则整个过程中表现为气体对外界做正功;根据热力学第一定律,因为,可知因W<0,则Q>0
所以气体从外界吸收热量。
一、单选题
1.(2025·福建漳州·三测)一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化过程,p→V图像如图所示,BA延长线通过O点,BC与p轴平行,则( )
A.A→B过程气体吸热 B.A→B过程气体内能减小
C.B→C过程气体对外界做正功 D.B→C过程气体分子的平均动能减小
【答案】A
【详解】AB.A→B过程,p、V乘积变大,根据理想气体的状态方程知,T增大,气体内能增加,即
又由于气体体积增大,气体对外界做正功,即,根据热力学第一定律,可知,即气体吸热,故A正确,B错误;
C.B→C过程,气体体积不变,气体对外界不做功,故C错误;
D.B→C过程,p增大,V不变,根据查理定律知,T增大,则气体分子的平均动能增大,故D错误。
故选A。
二、多选题
2.(2025·福建·适应性练习)一定质量的理想气体经历四段状态变化过程,其图像如图所示。其中da延长线与横轴的交点为0K,bc和cd分别平行于横轴和纵轴,、、三个状态的体积关系为,下列说法不正确的是( )
A.从到,单位时间碰撞单位面积器壁的分子数减少
B.、两状态的体积之比为
C.从到的过程气体从外界吸收的热量小于从到的过程气体从外界吸收的热量
D.从到,气体的体积不变
【答案】CD
【详解】A.从b到c,压强不变,温度升高,则体积变大,单位体积内分子数减少,则单位时间碰撞单位面积器壁的分子数减少,故A正确;
B.d到a等容过程有,c到d等温过程有,又,联立解得,故B正确;
C.由,,联立解得,bcd过程的图如下
由图可知,b到c和c到d的体积差相等。由于图线与横坐标围成的面积表示气体对外界做的功,显然,b到c,气体温度升高,内能增加,根据热力学第一定律得,c到d,气体温度不变,内能不变,根据热力学第一定律得,联立可得,故C错误;
D.根据得可知图像的斜率与气体体积有关,从a到b,图线的斜率增大,则气体的体积减小,故D错误。
选不正确的,故选CD。
三、填空题
3.(2025·福建福州一中·最后一模)一定质量的理想气体,从状态A到状态B到状态C,其密度的倒数ρ-1与温度T的关系图像如图所示,AB的反向延长线经过坐标原点O,BC与横轴平行,则气体从状态A到状态B,做 变化(填“等压”或“等容”);气体从状态A到状态B是 (填“吸热”或“放热”)过程。
【答案】 等压 吸热
【详解】[1]根据,可得,对一定质量的理想气体,气体的体积与密度的倒数成正比,则ρ-1-T图像的本质是V-T图像,由,可得,当ρ-1-T图像是经过坐标原点的一条倾斜直线时,V-T图像也是经过坐标原点的一条倾斜直线时,其斜率是定值,结合C为常数,可得p是定值,则气体从状态A到状态B做等压变化。
[2]由题图可知从状态A到状态B,温度升高,内能增大,根据可知体积增大,气体对外界做功,根据热力学第一定律,得气体从外界吸热。
4.(2025·福建泉州·安溪一中&惠安一中&养正中学&泉州实中·模拟预测)如图,一圆柱形绝热汽缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体,活塞的质量为m,横截面积S,与汽缸底部相距h,此时封闭气体的温度为T,现通过电热丝缓慢加热气体,当气体吸收热量Q时,气体温度上升到2T,已知大气压强为,重力加速度为g,不计活塞与汽缸的摩擦。则该过程气体的压强 选填“增大”、“减小”或“不变”;加热后活塞到汽缸底部的距离为 ;加热过程中气体的内能增加量为 。
【答案】 不变 2 h
【详解】对活塞,由平衡条件可得,封闭气体的压强为,则该过程气体的压强不变;由题知,对封闭气体,该过程有,初态,,末态,,根据盖-吕萨克定律可得
联立可得,加热后活塞到汽缸底部的距离为,根据热力学第一定律可得,结合前面分析可知,升温过程,气体对外做功,则,联立可得
5.(2025·福建三明·三模)如图,一开口向上竖直放置的圆柱形导热容器,用导热活塞密封一定质量的理想气体。初始时容器内气柱的高度为h、温度为T0。当外界环境温度变化后,活塞缓慢上升后再次平衡,不计活塞与容器间的摩擦,此时容器内气体的温度为 。该过程气体内能 (填“增大”“减小”或“不变”),气体向外界 (填“吸热”或“放热”)。
【答案】 增大 吸热
【详解】[1]设被活塞封闭的一定质量的理想气体初始时压强为p1,对活塞,根据平衡条件有
解得,当容器从外界吸收一定热量之后,被封闭的理想气体发生等压变化,初态,末态,设末态温度为T1,根据盖-吕萨克定律有,代入数据解得
[2][3]气体温度升高,气体内能增大,又气体对外做功,结合热力学第一定律有,容器内气体从外界吸收热量。
6.(2025·福建·百校联考押题)如甲图,外界大气压,一内壁光滑的玻璃管用的水银柱封闭着一定长度的理想气体,若将玻璃管放置于倾角的光滑斜面让其稳定自由下滑,则封闭气体压强 cmHg;现静置玻璃管,使其开口向上(乙图),开始时气柱长,气体温度为;若缓慢升高气温,当气柱长时,气体温度 ℃。
【答案】 75 37
【详解】[1]玻璃管与水银柱稳定自由下滑,二者加速度都为gsinα(α为斜面倾角),受力分析可得;
[2]等压过程,可得,。
7.(2025·福建福州福九联盟·三模)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。若气体在状态A时的温度为K,在状态B时的温度为TB= K,在D→A的过程中气体 (填“吸热”“放热”或“既不吸热也不放热”),从C→D过程中,单位时间撞击单位面积器壁的分子数 (填“增加”“不变”或“减少”)。
【答案】 750 放热 增加
【详解】[1]A→B等压变化过程中,根据盖—吕萨克定律有,代入已知条件,可得TB=750K
[2] D→A为等温线,气体温度不变,则内能不变,体积减小,则外界对气体做功,根据可知,气体放热;
[3] 从C→D过程中,压强不变,体积减小,根据可知,温度减小,气体分子的平均动能减小,根据压强微观意义可知,单位时间撞击单位面积器壁的分子数增加。
8.(2025·福建南平·质检)如图,一定质量的理想气体经历A→B→C的状态变化过程。则气体在状态B时的温度 (选填“大于”“等于”或“小于”)在状态C时的温度;在A→B→C过程中,气体 (选填“吸热”或“放热”);在A→B过程中,气体对外界做的功为 J。
【答案】 等于 吸热 300
【详解】[1]B→C的过程,由,有,则气体在状态B时的温度等于气体在状态C时的温度;
[2]由图可知A→B的过程是等压变化,由,有,又因,故A→B→C的过程温度升高,由图知A→B→C的过程体积变大,由热力学第一定律,知A→B→C的过程气体吸热;
[3]A→B的过程气体对外做的功。
9.(2025·福建莆田·三模)如图所示,一定质量的理想气体从状态A开始,经历两个状态变化过程,先后到达状态和。已知状态A的温度为,则气体从状态A到状态B要 (填“放热”或“吸热”),气体从状态B到状态C对外做的功为 ,气体在状态C的温度为 。
【答案】 放热 400
【详解】[1]气体从状态A到状态B的过程是等容降压变化,温度降低,内能减少,外界对气体不做功,根据热力学第一定律,可知气体从状态A到状态B要放热;
[2]气体从状态到状态对外做的功为
[3]气体从状态到状态,根据气体的状态方程有,代入数据解得
10.(2025·福建宁德·三模)如图是一种儿童玩具“橡皮枪”,主体由枪筒,活塞和橡皮筋组成。在枪筒的前端扣紧“帽子”,枪筒里面的空气被活塞和“帽子”密封。扣动扳机,橡皮筋迅速拉动活塞压缩空气,“帽子”还未掀开的过程中,枪筒中的气体压强 (选填“增大”“不变”或“减小”);气体的内能 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
【答案】 增大 增大
【详解】[1]“帽子”还未掀开的过程中,枪筒中的气体体积减小,则压强增大;
[2]外界对气体做功,气体来不及和外界有热交换,根据热力学第一定律可知,气体的内能增大。
11.(2025·福建厦门·三模)小萌同学利用DIS实验系统研究一定质量理想气体的状态变化,实验后得到如图所示的图像。的过程中气体对外界 (选填“做正功”“做负功”或“不做功”);的过程中气体 热量(选填“吸收”“放出”或“既不吸收也不放出”)。
【答案】 不做功 放出
【详解】[1]根据,可得,可知图像斜率等于,的过程中图像斜率不变,则气体体积不变,气体对外界不做功;
[2]过程,图像斜率变大,则体积变小,外界对气体做正功,则的过程温度降低,内能减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律可知气体放出热量。
12.(2025·福建漳州·四检)一弹性健身球,球内气体的体积为110L,压强为。如图所示,某健身爱好者缓慢靠到球上,达到稳定时,球内气体体积变为100L,球内气体视为理想气体且温度不变,则球内气体压强变为 Pa,该过程外界对气体做的功 (填“大于”“小于”或“等于”)气体向外界放出的热量。
【答案】 等于
【详解】[1]气体温度不变,根据玻意耳定律有,解得
[2]气体温度不变,则气体内能不变,气体体积减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,该过程外界对气体做的功等于气体向外界放出的热量。
13.(2025·福建福州·四检)我国古代发明的点火器原理如图所示,用牛角做套筒,木质推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆,艾绒即可点燃。在此压缩过程中,外界对套筒内封闭的气体做 (选填“正功”、“负功”),气体压强 (选填“增大”、“减小”或“不变”),内能 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】 正功 增大 增大
【详解】[1]在此压缩过程中,外界对套筒内封闭的气体做正功(W>0)。
[2]猛推推杆,可知该过程气体温度不变、体积减小,故压强增大。
[3]猛推推杆,可知Q=0,根据热力学第一定律有,可知,故气体内能增大。
14.(2025·福建多地市·二模)一个用钉销锁定的导热活塞将绝热汽缸分成体积相等的左右两室,两室装入不同质量的氮气,左室压强大于右室压强。拔出钉销后活塞移动至稳定状态,已知氮气可视为理想气体,不计一切摩擦,则整个过程中左室氮气 (选填“吸热”或“放热”),左室氮气的内能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】 吸热 不变
【详解】[1][2]设活塞也绝热,即Q=0,则在拔出钉销后活塞移动的过程中,左侧气体对活塞做功,即W左<0,活塞对右侧气体做功,即W右>0,由热力学第一定律知,左<0,右>0,则左侧气体温度T左降低,右侧气体温度T右升高,即T左<T右,但是,由于活塞是导热的,所以整个过程中左侧气体从右侧气体吸热,由于汽缸是绝热的,对于整体分析知,气体不会与外界有热交换,即Q=0,总体积没变,所以与外界无做功,即W=0,故整体稳定时内能不变,则稳定后的温度与拔出钉销前的温度相等,故左室氮气的内能不变。
15.(2025·福建福州三中·模拟预测)如图甲所示图像,一定质量理想气体经过两次等温变化、两次等容变化由状态完成一个循环。的过程中,单位体积中的气体分子数目 (选填“增大”“减小”或不变”),状态和状态的气体分子热运动速率的统计分布图像如图乙所示,则状态对应的是 (选填“①””或“②”)。在和的过程中,气体放出的热量分别为4J和20J,在和的过程中,气体吸收的热量分别为20J和12J。求完成一次循环外界对气体所做的功为 。
【答案】 增大 ② -8
【详解】[1]由图可知,的过程中气体的体积减小,所以单位体积中的气体分子数目增大。
[2]根据理想气体的状态方程可知,,气体的分子的运动的统计规律:中间多,两头少;温度升高时,最大速率向速率较大的方向移动,但与坐标轴围成的面积不变,故,所以状态对应的是②。
[3]在气体完成一次循环后的内能与开始时是相等的,所以内能不变,即
由题意可知,和的过程中,气体放出的热量分别为和,在和的过程中气体吸收的热量分别为和,则吸收的热量,由热力学第一定律得,解得
即气体完成一次循环外界对气体所做的功是。
16.(2025·福建厦门·二模)拔罐是中医传统养生疗法之一,某次火罐压在皮肤上的瞬间,罐内气体温度为,压强为,经过自然降温,罐内气体温度降为,压强为。罐内气体可视为理想气体且忽略罐内气体的泄漏,因皮肤凸起,罐内气体体积变为原来的,则自然降温过程中罐内气体的内能 (选填“增大”“不变”或“减小”), 。
【答案】 减小 7:8
【详解】[1]一定质量的理想气体,温度降低过程中,内能减小;
[2]根据理想气体方程,其中,,。联立解得
17.(2025·福建龙岩·一模)如图所示为弹性健身球,球内气体的体积为,压强为。某同学靠到球上,达到稳定时,球内气体体积变为,球内气体视为理想气体且温度不变,球内气体压强为 (结果保留2位有效数字),则该过程气体向外界 (填“放出”或“吸收”)热量。
【答案】 放出
【详解】[1]根据玻意耳定律可知,解得
[2]该过程气体温度不变,内能不变,体积减小,外界对气体做功,可知气体向外界放出热量。
18.(2025·福建莆田·二模)一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C,其p-T图像如图所示。已知气体在状态C时的体积为0.9m3。气体在状态B时的体积为 m3;从状态A到状态C的过程中气体 (填“吸收”或“释放”)热量。
【答案】 0.6 吸收
【详解】[1]由题中图像可知,从状态B变为状态C为等压变化,则,解得m3
[2]从状态A到状态C温度增大,则内能增大,即,气体体积增大,则气体对外界做功,即0,则根据可知,从状态A到状态C,气体吸收热量。
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