第3课时 热力学第一定律与能量守恒定律 1．如图5所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中，设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小( )图5A．从外界吸热B．内能增大C．向外界放热D．内能减小解析 筒内空气体积减小，外界对气体做正功，而温度不变，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体向外界放热，故C正确。答案 C2．(多选)如图6所示，倒悬的导热汽缸中有一个可无摩擦上下移动且不漏气的活塞A，活塞A的下面吊着一个重物，汽缸中封闭着一定质量的理想气体。起初各部分均静止不动，大气压强保持不变。对于汽缸内的气体，当其状态缓慢发生变化时，下列判断正确的是( )图6A．若环境温度升高，则气体的压强一定增大B．当活塞向下移动时，外界一定对气体做正功C．保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体一定会吸热3\nD．若环境温度降低，缓慢增加重物的质量，气体体积可能保持不变解析 若环境温度升高，气体等压膨胀，气体的压强不变，选项A错误；当活塞向下移动时，气体对外界做正功，选项B错误；保持环境温度不变，缓慢增加重物的质量，气体体积增大，对外做功，内能不变，气体一定会吸热，选项C正确；若环境温度降低，气体温度降低，缓慢增加重物的质量，气体压强减小，气体体积可能保持不变，选项D正确。答案 CD3．(多选)(2022·新课标全国卷Ⅰ，33)一定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p－T图象如图7所示。下列判断正确的是( )图7A．过程ab中气体一定吸热B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同解析 由p－T图可知，从a→b的过程为等容变化过程，即体积不变，但温度升高，内能增加，所以气体要吸热，选项A对；从b→c过程，温度不变，内能不变，压强减小，说明体积增大，气体对外做功，内能不变，所以要吸热，选项B错；从c→a过程，压强不变，温度降低，体积减少，内能减少，所以外界对气体做的功小于气体放出的热量，选项C错；分子的平均动能与温度有关，因为Ta<Tb＝Tc，所以状态a分子的平均动能最小，选项D正确；Tb＝Tc说明两状态下的分子的平均速率相等，单个分子对气壁的平均撞击力相等，pb>pc，所以状态b单位时间内容器壁单位面积受到分子撞击的次数多，选项E对。答案 ADE4.在如图8所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为9J。图线AC的反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零。求：3\n图8(1)从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1；(2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2。解析 (1)从状态A到状态C的过程，气体发生等容变化该气体对外界做的功W1＝0根据热力学第一定律有ΔU1＝W1＋Q1内能的增量ΔU1＝Q1＝9J。(2)从状态A到状态B的过程，体积减小，温度升高该气体内能的增量ΔU2＝ΔU1＝9J根据热力学第一定律有ΔU2＝W2＋Q2从外界吸收的热量Q2＝ΔU2－W2＝3J。答案 (1)0 9J (2)9J 3J3
