eq\a\vs4\al(章末整合提升)素養1熱力學第一定律和圖像的結合【例1】一定質量的理想氣體，經歷從a→b→c→a的狀態變化過程，其p－V圖像如圖所示，Ta＝250K，從a→b過程氣體對外界做功為100J。(1)氣體在狀態b、c時的溫度分別為多少？(2)氣體從b狀態到c狀態外界對氣體做功多少，氣體內能改變了多少？[解析](1)氣體從a→b過程發生的是等壓變化，則eq\f(V0,Ta)＝eq\f(3V0,Tb)，解得Tb＝750K氣體從c→a過程發生的是等容變化，則eq\f(3p0,Tc)＝eq\f(p0,Ta)，解得Tc＝750K。(2)從a→b過程氣體對外界做功W0＝p0·(3V0－V0)＝2p0·V0＝100J。氣體從b→c的狀態變化過程中，外界對氣體做功為W＝eq\x\to(p)ΔV＝200J，因為b、c兩狀態等溫，所以內能不變。[答案](1)750K750K(2)200J內能不變素養2熱力學第一定律和氣體實驗定律的結合【例2】某課外興趣小組用試管制作溫度計，把上端A封閉，下端B開口的玻璃管插入水中，放掉適當的空氣后放手，讓玻璃管豎直地浮在水中，A端露出水面，如圖所示，室溫為T0時，水面上方的空氣柱長度為x0，水面下方空氣柱長度為h，室溫升高至Tx時，水面以上空氣柱長度變為x。已知空氣柱橫截面積為S，大氣壓強為p0，水的密度為ρ，重力加速度為g，試管足夠長且保持豎直。(1)求Tx。(2)已知升溫過程中氣體內能增加了ΔU，求氣體吸收的熱量Q。[解析](1)氣體在升溫過程中做等壓變化，初態，V1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x0＋h))S，T1＝T0，末態，V2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋h))S，T2＝Tx，根據蓋-呂薩克定律可得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，解得Tx＝eq\f(x＋h,x0＋h)T0。(2)溫度升高，氣體膨脹對外做功，則有W＝pΔV＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0＋ρgh))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x－x0))S，則外界對氣體做功為－W，根據熱力學第一定律可得氣體吸收的熱量Q＝ΔU＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0＋ρgh))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x－x0))S。[答案](1)eq\f(x＋h,x0＋h)T0(2)ΔU＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0＋ρgh))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x－x0))S素養3熱力學第二定律熱力學第二定律的表述(1)克勞修斯表述：熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體。(2)開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響。(3)用熵表述：在任何自然過程中，一個孤立系統的總熵不會減小。【例3】(多選)根據熱力學第二定律可知，下列說法正確的是()A．不可能從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化B．沒有冷凝器，只有單一的熱庫，能將從單一熱庫吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機是可以實現的C．制冷系統將冰箱里的熱量傳給外界較高溫度的空氣中，而不引起其他變化D．不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化[解析]熱力學第二定律揭示了與熱現象有關的物理過程的方向性，機械能和內能的轉化過程具有方向性，機械能可以全部轉化為內能，而內能要全部轉化為機械能必須借助外界的幫助，即會引起其他變化，A正確，B錯誤