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　热力学定律与能量守恒
1．(多选)下列说法正确的是________．
A．气体从外界吸收热量，其内能不一定增加
B．液体的表面层的分子距离比液体内部要大些，分子力表现为引力
C．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能为零
D．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的
E．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越远离饱和汽压，水蒸发越慢
ABD　[根据热力学第一定律，做功和热传递都可以改变内能，所以气体从外界吸收热量，其内能不一定增加，选项A正确；液体的表面层的分子间距较大，分子间距离比液体内部要大些，分子力表现为引力，选项B正确；当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小但不为零，选项C错误；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律，也是制造不出来的，选项D正确；空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，选项E错误．]
2．(多选)下列说法正确的是________．
A．对于一定量的气体，在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
B．如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，热机的效率可以达到100%
C．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性
D．在围绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中，自由悬浮的水滴呈球形，这是液体表面张力作用的结果
E．一定量的理想气体等压膨胀对外做功，气体一定吸热
CDE　[根据气体压强的产生原因，在完全失重的情况下，气体的压强不为零，选项A错误；根据热力学第二定律，热机的效率不可能达到100%，选项B错误；在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，选项C正确；宇宙飞船中自由悬浮的水滴处于完全失重状态，由于重力引起的液体内部的压力为零，故液滴呈球形是液体表面张力作用的结果，选项D正确；一定量的理想气体等压膨胀，温度一定升高，内能一定增加，ΔU>0，膨胀对外做功，W<0，由热力学第一定律W＋Q＝ΔU可知，Q>0，说明气体一定吸热，故选项E正确．]
3．(多选)一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程，ab、bc、ca回到原状态，其V－T图象如图所示，pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是________．
A．过程ab中气体一定吸热
B．pc＝pb>pa
C．过程bc中分子势能不断增大
D．过程bc中每一个分子的速率都减小
E．过程ca中气体吸收的热量等于对外界做的功
ABE　[由题图知，该理想气体从a到b为等容变化，外界对气体做功为零，温度升高，内能增大，根据ΔU＝Q＋W，可知气体一定吸热，选项A正确；从b到c为等压变化，故pc＝pb，而从a到b为等容变化，根据查理定律p＝CT，可知温度升高，压强变大，故pb>pa，选项B正确；理想气体没有分子势能，选项C错误；从b到c，温度降低，分子的平均动能降低，平均速率减小，但不是每一个分子的速率都减小，选项D错误；从c到a，气体发生等温变化，内能不变，气体对外界做功，吸收热量，根据ΔU＝Q＋W，气体吸收的热量等于对外界做的功，选项E正确．]
4．(2019·甘肃兰州一模)一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化．问：
(1)已知从A到B的过程中，气体的内能减少了300
J，则从A到B气体吸收或放出的热量是多少；
(2)试判断气体在状态B、C的温度是否相同．如果知道气体在状态C时的温度TC＝300
K，则气体在状态A时的温度为多少．
解析　(1)从A到B，外界对气体做功，
有W＝pΔV＝900
J
根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q
得Q＝ΔU－W＝－1
200
J，气体放热1
200
J
(2)由题图可知pBVB＝pCVC，故TB＝TC
根据理想气体状态方程有＝
代入数据可得TA＝1
200
K
答案　(1)放热　1
200
J　(2)温度相同　1
200
K
[能力提升练]
5．一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸内，如图所示水平放置．活塞的质量m＝20
kg，横截面积S＝100
cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L1＝12
cm，离汽缸口的距离L2＝3
cm.外界气温为27
℃，大气压强为1.0×105
Pa，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，已知g取10
m/s2，求：
(1)此时气体的温度为多少？
(2)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q＝370
J的热量，则气体增加的内能ΔU多大？
解析　(1)当汽缸水平放置时，p0＝1.0×105
Pa，
V0＝L1S，T0＝(273＋27)
K＝300
K
当汽缸口朝上，活塞到达汽缸口时，活塞的受力分析如图所示，有
p1S＝p0S＋mg
则p1＝p0＋＝1.0×105
Pa＋
Pa＝1.2×105
Pa
V1＝(L1＋L2)S
由理想气体状态方程得＝
则T1＝T0＝×300
K＝450
K.
(2)当汽缸口向上，未加热稳定时，由玻意耳定律得
p0L1S＝p1LS
则L＝＝
cm＝10
cm
加热后，气体做等压变化，外界对气体做功为
W＝－p0(L1＋L2－L)S－mg(L1＋L2－L)＝－60
J
根据热力学第一定律
ΔU＝W＋Q得ΔU＝310
J.
答案　(1)450
K　(2)310
J
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