第3节 热力学第一定律 能量守恒定律
1．(2020·北京市高三学业水平等级考)如图所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p－V图中从a到b的直线所示。在此过程中( C )
A．气体温度一直降低
B．气体内能一直减小
C．气体一直对外做功
D．气体一直向外界放热
解析：一定质量的理想气体从a到b的过程，由理想气体状态方程 ＝可知Tb>Ta，即气体的温度一直升高，故A错误；根据理想气体的内能只与温度有关，温度升高，内能增大，可知气体的内能一直增加，故B错误；由于从a到b的过程中气体的体积一直增大，所以气体一直对外做功，故C正确；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，从a到b的过程中，气体一直从外界吸热，故D错误。
2.(2020·江苏省新沂市润新学校高三下学期月考)如图所示，绝热容器中封闭一定质量的理想气体，现通过电热丝缓慢加热，当气体吸收热量Q时，活塞恰好缓慢上移H，已知活塞横截面积为S，重量忽略不计，大气压强为p0，求封闭气体内能增加量。
答案：Q－p0SH
解析：加热过程中气体做等压变化，封闭气体压强为p＝p0，气体对外做功为W＝p0SH
由热力学第一定律知内能的增加量为
ΔU＝Q－W＝Q－p0SH
3.(2020·重庆一中高二下学期期中)如图所示，一定质量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环，该过程每个状态都视为平衡态，各状态参数如图所示。A状态的压强为pA＝1.2×105 Pa，求：
(1)B状态的温度TB；
(2)C状态压强pC；
(3)完成一个循环，气体与外界热交换的热量是多少？是吸热还是放热？
答案：(1)600 K (2)3×105 Pa (3)180 J 放热
解析：(1)理想气体从A状态到B状态的过程中，压强保持不变
根据盖·吕萨克定律有＝
代入数据解得TB＝TA＝×300 K＝600 K
(2)由理想气体状态方程：＝得：pC＝3×105 Pa
(3)理想气体从A状态到B状态的过程中，外界对气体做功W1＝－pA(VA－VB)
解得：W1＝－120 J；气体从B状态到C状态过程中，体积不变，外界对气体做功为零；从C状态到D状态的过程中，外界对气体做功W2＝pC(VC－VD)，解得W2＝300 J；从D状态到A状态过程中，体积不变，外界对气体做功为零；
一次循环过程中外界对气体所做的总功
W＝W1＋W2＝180 J
理想气体从A状态完成一次循环，回到A状态，始末温度不变，所以内能不变
根据热力第一定律ΔU＝W＋Q，解得Q＝－180 J
故完成一个循环，气体对外界放热180 J。
