专题05热力学图象模型（原卷版）

专题05热力学图象模型一．气体的四类“等值变化”图像的比较类别特点(其中C为常量)举例等温变化pV图像pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远peq\f(1,V)图像p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高等容变化：pT图像p＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，体积越小等压变化：VT图像V＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，压强越小注意：各个常量“C”意义有所不同，可以根据pV＝nRT确定各个常量“C”的意义。二．热力学第一定律与气体图像综合问题的解题思路(1)根据气体图像的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关系。(2)在pV图像中，图线与V轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。(3)结合热力学第一定律判断有关问题。【模型演练1】（2024·江苏扬州·模拟预测）如图甲所示，气缸内用轻质活塞封闭着一定质量的理想气体，气体从状态A经等压过程到状态B，气体体积随温度变化的图像如图乙所示，已知气体内能变化量为，外界大气压强为，不计活塞与气缸间的摩擦。求：（1）气体在状态时的体积；（2）气体从外界吸收的热量。【模型演练2】（2025·广东·模拟预测）卡诺热机是只有两个热源（一个高温热源和一个低温热源）的简单热机，其循环过程的图像如图所示，它由两个等温过程（a→b和c→d）和两个绝热过程（b→c和d→a）组成。若热机的工作物质为理想气体，高温热源温度为，低温热源温度为图像中a、b、c、d各状态的参量如图所示。求：(1)气体处于状态c的压强；(2)气体处于状态a的体积；(3)若过程a→b热机从高温热源吸热，过程c→d热机向低温热源放热，求热机完成一次循环对外做的功W。【模型演练3】（2324高二下·湖南长沙·期末）一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程1到达状态b，经历过程2到达状态c，经历过程3到达状态d，经历过程4回到状态a。其体积V与热力学温度T的关系图像如图所示，且cd与V轴平行，ab的延长线过原点，ad与T轴平行。关于这四个过程，下列说法正确的是（  ）A．在过程1中，理想气体的压强不变B．在过程2中，理想气体内能不变C．在过程3中，气体对外做功，气体分子平均动能不变D．气体在a、b、c、四个状态时，在状态d时的压强最大一、单选题1．（2425高三上·云南昆明·期中）“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。在“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的pT图像如图所示。关于该过程下列说法正确的是（）A．a→b过程气体体积减小B．a→b过程气体从外界吸收热量C．b→c过程气体体积不变D．b→c过程气体对外界做的功等于气体从外界吸收的热量2．一定质量的理想气体从状态经过状态、变化到状态，其图像如图所示。下列说法不正确的是（  ）A．的过程中，气体对外界做功B．的过程中，外界对气体做功C．的过程中，气体先吸热后放热D．的过程中，气体体积先增大后减小3．一定质量理想气体的状态变化如图所示，为圆弧，为半径相同的圆弧。气体从状态经状态、、最终回到状态，则（  ）A．从状态到状态是等温膨胀过程B．从状态到状态，气体放出热量，内能增大C．处于状态时，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数一定比处于状态时少D．从状态经、、回到状态，气体吸收热量4．（2425高三上·江苏·阶段练习）如图所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为1.5×105Pa，经历A→B→C→A的过程，已知B→C过程中气体做功绝对值是C→A过程中气体做功绝对值的3倍，下列说法中正确的是（）A．C→A的过程中外界对气体做功600JB．B→C的过程中气体对外界做功600JC．整个过程中气体从外界吸收600J的热量D．整个过程中气体从外界吸收450J的热量5．一定质量的理想气体按的顺序经历一系列状态变化，其图像如图所示。图中线段与纵轴平行，线段与纵轴垂直。气体在状态变化过程中下列叙述正确的是（）A．过程气体不放热也不吸热B．过程气体分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数增加C．过程气体对外界做的功等于过程外界对气体做的功D．过程气体体积减小6．（2324高二下·宁夏石嘴山·期末）一定质量的理想气体从状态A开始，经、、三个过程后回到初始状态A，其图像如图所示，已知状态A的气体温度为，下列说法正确的是（）A．状态B的气体温度为800KB．在过程中，气体对外做负功C．在过程中，气体对外做功1200JD．在一个循环过程中，气体从外界吸收热量450J7．如图甲，固定在水平地面上的气缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，已知在环境温度变化时大气压强不变。现对活塞施加一作用力，使气缸内气体分别经历图乙所示的①②③三个过程，缓慢地从状态A变化到状态，状态压强相等，不计活塞与气缸壁间的摩擦，则下列说法错误的是（）A．过程①一定对活塞做负功B．过程②为零C．过程③先对活塞做正功，后对活塞做负功D．过程①比过程②③缸内气体吸热多8．（2324高二下·河北·期末）如图所示，一定质量的理想气体从状态A经热力学过程、B→C、后又回到状态A。已知气体在状态A时的压强为，对于、B→C、三个过程，下列说法正确的是（

）A．气体在状态B时的压强B．过程中外界对气体做的功C．B→C过程中气体分子的平均动能减小D．整个过程中气体从外界吸收热量9．一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A。其中C→D→A为等温过程，该循环过程如图所示，下列说法正确的是（）A．A→B过程中，单位时间撞击器壁单位面积的分子数变少B．B→C过程中，气体从外界吸热C．C→A过程中，气体分子的内能一直增大D．气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A的整个过程中，气体对外界做功之和为零10．用注射器将一段空气（可视为理想气体）封闭，操作注射器实现气体按如图的变化。下列说法正确的是（）A．，所有分子热运动的动能都增大B．，气体吸收的热量大于气体对外做的功C．，气体的压强先不变后减小D．单位时间内与注射器单位面积碰撞的分子数状态比状态多11．一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b→c→a回到初始状态a，其pV图像如图所示。下列说法正确的是（

）A．b→c过程，气体对外放出热量B．c→a过程内能不变C．a、b状态对应的温度之比为3：2D．a、b状态对应的温度之比为2：3二、多选题12．（2324高二下·河北·期末）汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，一个循环过程气体内能变化量为0。该循环由两个绝热过程和两个等容过程组成。图为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体（）A．在状态a和c时气体分子的平均动能可能相等B．在a→b过程中增加的内能在数值上等于adcb所围的“面积”C．在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量D．在b→c过程中增加的内能大于在d→a过程中减少的内能13．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③到达状态d。对此气体，下列说法正确的是（

）A．过程①中，气体体积不断增大B．过程②中，气体从外界吸收热量C．过程③中，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增加D．气体在状态a的体积大于在状态d的体积14．如图所示，一定质量的理想气体由状态1变化到状态2，图中，，状态1、2对应的温度分别为、，下列说法正确的是（）A．气体吸热，气体分子的平均动能增大，B．器壁单位面积上在单位时间内受分子撞击的次数减少C．若气体由状态2再变化到状态1时外界对气体做的功与图示变化过程气体对外做的功相等，则气体放出的热量也一定与图示变化过程吸收的热量相等D．气体从状态2变化到状态1的过程不可能有吸热过程15．一定质量的理想气体经历ABCDA的循环，其图像如图所示，下列说法正确的是（

）A．状态B时，气体分子的平均动能比状态A时气体分子的平均动能大B．由B到C的过程中，气体释放热量C．由C到D的过程中，气体吸收热量D．经历ABCDA一个循环，气体吸收的总热量大于释放的总热量16．如图甲所示，一高度为H的汽缸直立在水平地面上，汽缸壁和活塞都是绝热的，活塞横截面积为S，在缸的正中间和缸口处有固定卡环，活塞可以在两个卡环之间无摩擦运动。活塞下方封闭有一定质量的理想气体，已知理想气体的内能U与温度T的关系为，为正且为常量，重力加速度为g。开始时封闭气体的温度为，压强等于外界大气压强。现通过电热丝缓慢加热，封闭气体先后经历了如图乙所示的三个状态变化过程，则（）A．活塞质量为B．从b→c过程，气体对外做功C．从a→d全过程，气体内能增加D．从a→d全过程，气体吸收的热量小于其内能的增量17．（2324高二下·四川自贡·阶段练习）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pT图像如图所示，下列判断正确的是（）A．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小于气体所放的热D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小18．（2324高二下·辽宁葫芦岛·期末）一定质量的理想气体压强p与热力学温度T的变化如图所示。下列说法正确的是（）A．A→B的过程中，气体对外界做功，气体内能增加B．A→B的过程中，气体从外界吸收的热量等于其内能的增加量C．B→C的过程中，气体体积减小，外界对气体做功D．B→C的过程中，气体对外界放热，内能减小三、解答题20．某小组设计了一个简易深度计，如图所示，其构造为一导热良好的刚性柱形容器，顶端有卡口，用质量忽略不计的薄活塞，密封一部分理想气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，水对活塞产生挤压使其向下移动，根据图中向下移动的距离d可求得深度计所到达的深度，容器内部底面积，内部高度，忽略水的温度随深度的变化，深度计在水中与水达到热平衡后，活塞位于顶端卡口处，此时封闭气体压强为，已知外界大气压强，且p0相当于10m高的水柱产生的压强。(1)某次实验中测得长度，求此时深度计所处的深度H；(2)若深度计由水深70m处缓慢下降至90m处的过程中，其气体状态变化过程对应为等温线上a点到b点的过程，如图乙所示，ab段可近似看成一段倾斜直线，求在该过程中气体向外界释放的热量Q。21．如图甲所示，一圆柱形绝热汽缸开口向上竖直放置，通过绝热活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内，活塞质量、横截面积，原来活塞处于A位置。现通过电热丝缓慢加热气体，直到活塞缓慢到达新的位置B，在此过程中，缸内气体的图像如图乙所示，已知大气压强，忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度g取。（1）求缸内气体的压强；（2）若缸内气体原来的内能，且气体内能与热力学温度成正比，求缸内气体变化过程中从电热丝吸收的总热量。22．（2024·湖南·模拟预测）在热力学中，“奥托循环”（Ottocycle）用于描述四冲程内燃机在理想状态下的工作过程，由两个绝热过程与两个等容过程构成。在一个封闭的气缸内，一定质量的理想气体作奥托循环的图像如图所示，为一个完整循环。在a、b点处，该理想气体的体积分别为、。(1)若过程中理想气体吸热大小为，过程中理想气体放热大小为，求图中阴影部分的面积，并简述其物理含义。(2)通过查阅资料得知：对于一定质量的理想气体：①绝热过程