1、第 3 讲 热力学定律与能量守恒定律一、热力学第一定律1.改变物体内能的两种方式(1)做功；(2)热传递.2.热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和.(2)表达式：UQW .(3)UQW 中正、负号法则：物理量意义符号W Q U 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少自测 1 一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功 7.0104 J，气体内能减少1.3105 J，则此过程( )A.气体从外界吸收热量 2.0105 JB.气体向外界放出热量 2.0105 JC.气体从外界吸收热量 6.0104
2、JD.气体向外界放出热量 6.0104 J答案 B二、热力学第二定律1.热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体 .(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响.或表述为“第二类永动机是不可能制成的.”2.用熵的概念表示热力学第二定律在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小.3.热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.4.第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律.自测 2 教材 P61 第 2 题改编 (多选)下列现象中能够发生的是( )A.一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动
3、变得更热B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体答案 CD三、能量守恒定律1.内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变.2.条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的.3.第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律.自测 3 木箱静止于水平地面上，现在用一个 80 N 的水平推力推动木箱前进 10 m，木箱受到地面的摩擦力为 60 N
4、，则转化为木箱与地面系统的内能 U 和转化为木箱的动能 Ek 分别是(空气阻力不计)( )A.U200 J，E k600 J B.U600 J，E k200 JC.U600 J ，E k800 J D.U800 J，E k200 J答案 B解析 UF fx6010 J600 JEkF xU8010 J600 J200 J命题点一 热力学第一定律的理解和应用1.热力学第一定律的理解(1)内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析.(2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W 为负；体积缩小，外界对气体做功，W 为正.(3)与外界绝热，则不发生热传递，此时 Q0.(4)如果研究对象是理想
5、气体，则由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化.2.三种特殊情况(1)若过程是绝热的，则 Q0 ，WU ，外界对物体做的功等于物体内能的增加；(2)若过程中不做功，即 W 0，则 QU ，物体吸收的热量等于物体内能的增加；(3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即 U0，则 WQ 0 或 WQ，外界对物体做的功等于物体放出的热量.例 1 ( 多选)(2017全国卷33(1) 如图 1，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸.待气体达到稳定后，缓慢推
6、压活塞，将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是( )图 1A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中，气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变答案 ABD解析 因为汽缸、活塞都是绝热 的，隔板右 侧是真空，所以理想气体在自发扩散的过程中，既不吸热也不放热，也不对外界做功 .根据热力学第一定律可知，气体自发扩散前后，内能不变，选项 A 正确，选项 C 错误；气体在被 压缩的过程中，外界 对 气体做功，气体内能增大，又因 为一定质量的理想气体的内能只与温度有关，所以气体温度升高
7、，分子平均动能增大，选项B、D 正确， 选项 E 错误.变式 1 ( 多选)(2016全国卷33(1) 关于气体的内能，下列说法正确的是( )A.质量和温度都相同的气体，内能一定相同B.气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C.气体被压缩时，内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加答案 CDE解析 质量和温度都相同的气体， 虽然分子平均动能相同，但是不同的气体，其摩 尔质量不同，即分子个数不同，所以分子总动 能不一定相同， A 错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏观运动速度大，内能不一定大，B 错误；根据 C 可知，如
8、果等温压缩，则内能不变；等压pVT膨胀，温度增大，内能一定增大，C、 E 正确；理想气体的分子 势能为零，所以一定量的某种理想气体的内能只与分子平均动能有关，而分子平均 动能和温度有关，D 正确.命题点二 热力学第一定律与图象的综合应用例 2 ( 多选)(2017全国卷33(1) 如图 2，一定质量的理想气体从状态 a 出发，经过等容过程 ab 到达状态 b，再经过等温过程 bc 到达状态 c，最后经等压过程 ca 回到状态 a.下列说法正确的是( )图 2A.在过程 ab 中气体的内能增加B.在过程 ca 中外界对气体做功C.在过程 ab 中气体对外界做功D.在过程 bc 中气体从外界吸收热
9、量E.在过程 ca 中气体从外界吸收热量答案 ABD解析 在过程 ab 中，体积不变 ，气体 对外界不做功，压强增大，温度升高，内能增加，故选项A 正确，C 错误；在过程 ca 中，气体的体积缩小，外界 对气体做功，压强不变，温度降低，内能变小，气体向外界放出热量，故选项 B 正确，E 错误；在过程 bc 中，温度不变，内能不变，体 积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，故选项 D 正确.变式 2 ( 多选)(2016全国卷33(1) 一定量的理想气体从状态 a 开始，经历等温或等压过程 ab、bc、cd、da 回到原状态，其 pT 图象如图 3 所示，其中对角线
10、 ac 的延长线过原点 O.下列判断正确的是( )图 3A.气体在 a、c 两状态的体积相等B.气体在状态 a 时的内能大于它在状态 c 时的内能C.在过程 cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D.在过程 da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E.在过程 bc 中外界对气体做的功等于在过程 da 中气体对外界做的功答案 ABE解析 由理想气体状态方程 C 得， p T，由题图可知，V aV c，选项 A 正确；理想气体的pVT CV内能只由温度决定，而 TaTc，故气体在状态 a 时的内能大于在状态 c 时的内能，选项 B 正确；由热力学第一定律 UQW 知，cd 过程温
11、度不变，内能不变，则 QW，选项 C 错误；da过程温度升高，即内能增大，则吸收的热量大于对外界做的功，选项 D 错误；由理想气体状态方程知： C ，即 paVaCT a，pbVbCT b，pcVcCT c，pdVdCT d.设过paVaTa pbVbTb pcVcTc pdVdTd程 bc 中压强为 p0p bp c，过 程 da 中压强为 p0p dp a.由外界对气体做功 WpV 知，过程 bc 中外界对气体做的功 Wbcp 0(VbV c)C(T bT c)，过程 da 中气体对外界做的功Wdap 0( Va Vd)C(T aT d)，TaT b，TcT d，故 WbcW da，选项
12、E 正确.命题点三 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用基本思路例 3 (2017河北冀州 2 月模拟)如图 4 甲所示，横截面积为 S，质量为 M 的活塞在汽缸内封闭着一定质量的理想气体，现对缸内气体缓慢加热，使其温度从 T1 升高了 T，气柱的高度增加了 L，吸收的热量为 Q.不计汽缸与活塞的摩擦，外界大气压强为 p0，重力加速度为g.求：图 4(1)此加热过程中气体内能增加了多少？(2)若保持缸内气体温度不变，再在活塞上放一砝码，如图乙所示，使缸内气体的体积又恢复到初始状态，则所放砝码的质量为多少？答案 (1)Q(p 0SMg)L (2)p0S MgTgT1解析 (1)设缸内气体的温度
13、为 T1时压强为 p1，活塞受重力、大气 压力和缸内气体的压力作用而平衡，则有Mgp 0Sp 1S气体膨胀对外界做功为 Wp 1SL根据热力学第一定律有 QWU联立可得 UQ(p 0SMg)L(2)设所放砝码的质量为 m，缸内气体的温度为 T2时压强为 p2，活塞和砝码整体受重力、大气压力和缸内气体的压力作用而平衡， 则有(Mm)gp 0S p2S根据查理定律有 ，又 T2T 1 Tp1T1 p2T2联立可得：mp0S MgTgT1变式 3 (2017 广东华南三校联考)如图 5 所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口 h50 cm，活塞面积
14、 S10 cm2，封闭气体的体积为 V11 500 cm3，温度为 0 ，大气压强 p01.010 5 Pa，重物重力 G50 N，活塞重力及一切摩擦不计 .缓慢升高环境温度，封闭气体吸收了 Q60 J 的热量，使活塞刚好升到缸口.整个过程重物未触地，求：图 5(1)活塞刚好升到缸口时，气体的温度是多少？(2)汽缸内气体对外界做多少功？(3)气体内能的变化量为多少？答案 (1)364 K (2)25 J (3)35 J解析 (1)封闭气体的初态：V 11 500 cm 3，T1273 K末态：V 21 500 cm 35010 cm 32 000 cm 3缓慢升高环境温度，封闭气体做等 压变化
15、则有 V1T1 V2T2解得 T2364 K(2)设封闭气体做等压变化时的压强为 p对活塞：p 0SpSG汽缸内气体对外界做功 WpSh解得 W25 J(3)由热力学第一定律得，汽缸内气体内能的变化量UQW得 U35 J故汽缸内的气体内能增加了 35 J命题点四 热力学第二定律1.热力学第二定律的涵义(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助 .(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等.在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程.2.热力学第二定
16、律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.3.热力学过程的方向性实例(1)高温物体 低温物体. 热 量 Q能 自 发 传 给 热 量 Q不 能 自 发 传 给(2)功 热. 能 自 发 地 完 全 转 化 为 不 能 自 发 地 转 化 为(3)气体体积 V1 气体体积 V2(较大). 能 自 发 膨 胀 到 不 能 自 发 收 缩 到(4)不同气体 A 和 B 混合气体 AB. 能 自 发 混 合 成 不 能 自 发 分 离 成4.两类永动机的比较第一类永动机 第二类永动机设计要求不需要任何动力
17、或燃料，却能不断地对外做功的机器从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器不可能 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律，违背热力学制成的原因 第二定律例 4 如图 6 所示为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外.图 6(1)(多选 )下列说法正确的是( )A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律(2)电冰箱的制冷系统从
18、冰箱内吸收的热量与释放到外界的热量相比，有怎样的关系？答案 (1)BC (2)见解析解析 (1)热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的 转化规律，是能量守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故 C 项正确，D 项错误；由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗 电能，故 B 项正确，A 项错误.(2)由热力学第一定律可知，电冰箱制冷系统从冰箱内吸收了热量，同时消耗了电能，释放到外界的热量比从冰箱内吸收的热量多.变式 4 ( 多选)(2016全国卷33(1) 关于热力学定律，下列说法正
19、确的是( )A.气体吸热后温度一定升高B.对气体做功可以改变其内能C.理想气体等压膨胀过程一定放热D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡答案 BDE解析 气体内能的改变 U QW，故对气体做功可改变气体的内能，B 选项正确；气体吸热为 Q，但不确定外界做功 W 的情况，故不能确定气体温度的变化，A 选项错误；理想气体等压膨胀，W0，pVT由 UQW，知 Q0，气体一定吸热，C 选项错误；由热 力学第二定律，D 选项正确；根据热平衡性质，E 选项正确.1.(多选) 关于热力学定律，下列说法正确的是(
20、)A.热量能够自发地从高温物体传到低温物体B.不可能使热量从低温物体传向高温物体C.第二类永动机违反了热力学第二定律D.气体向真空膨胀的过程是不可逆过程E.功转变为热的实际宏观过程是可逆过程答案 ACD2.(多选) 在装有食品的包装袋中充入氮气，然后密封进行加压测试，测试时，对包装袋缓慢施加压力，将袋内的氮气视为理想气体，在加压测试过程中，下列说法中正确的是( )A.包装袋内氮气的压强增大B.包装袋内氮气的内能不变C.包装袋内氮气对外做功D.包装袋内氮气放出热量E.包装袋内氮气的所有分子运动速率都保持不变答案 ABD3.(多选) 下列说法中正确的是( )A.物体速度增大，则分子动能增大，内能也
21、增大B.一定质量气体的体积增大，但既不吸热也不放热，内能减小C.相同质量的两种物体，提高相同的温度，内能的增量一定相同D.物体的内能与物体的温度和体积都有关系E.凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性答案 BDE解析 速度增大，不会改变物体的分子的 动能，故 A 错误；体积增大时，气体 对外做功，不吸热也不放热时，内能减小，故 B 正确；质量相同，但物体的物质的量不同，故温度提高相同的温度时，内能的增量不一定相同，故 C 错误；物体的内能取决于物体的温度和体积，故 D 正确；由热力学第二定律可知，凡是与 热现象有关的宏观过程都具有方向性，故 E 正确.4.(2018青海格尔木调研)根据你学过的
22、热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是( )A.机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能B.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C.尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到 100%，制冷机却可以使温度降到293 D.第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来答案 A解析 机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他 变 化时也可以全部转化为机械能， A正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在 热传递 中， 热量可以自发地从高温
23、物体传递给低温物体，也能从低温物体 传递给高温物体，但必 须借助外界的帮助，B 错误；尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到 100%，制冷机也不能使温度降到293 ，只能无限接近273.15 ，C 错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二 类永动机不可能制造出来，D 错误.5.关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是( )A.第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B.第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D
24、.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的答案 D解析 第一类永动机违反能量守恒定律，第二 类永动机违 反热力学第二定律， A、B 错；由热力学第一定律可知 W0，Q 0，但 UW Q 可以等于 0，C 错；由热力学第二定律可知 D中现象是可能的，但会引起其他 变化， D 对.6.景颇族的祖先发明的点火器如图 1 所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒.猛推推杆，艾绒即可点燃.对筒内封闭的气体，在此压缩过程中( )图 1A.气体温度升高，压强不变B.气体温度升高，压强变大C.气体对外界做正功，气体内能增加D.外界对气体做正功，气体内能减
25、少答案 B7.(2015福建理综29(2)如图 2，一定质量的理想气体，由状态 a 经过 ab 过程到达状态 b 或者经过 ac 过程到达状态 c.设气体在状态 b 和状态 c 的温度分别为 Tb和 Tc，在过程 ab 和 ac中吸收的热量分别为 Qab和 Qac，则( )图 2A.TbT c，Q abQ ac B.TbT c，Q abQ acC.TbT c，Q abQ ac D.TbT c，Q abQ ac答案 C解析 ab 过程为等压变化，由盖 吕萨克定律得： ，得 Tb2T a，ac 过程为等容V0Ta 2V0Tb变化，由查理定律得： ，得 Tc2T a，所以 TbT c.p0Ta 2p
26、0Tc由热力学第一定律，ab：W abQ abU abac：W acQ acU ac又 Wab0，W ac0， UabU ac0，则有 QabQ ac，故 C 项 正确.8.如图 3 所示，一定质量的理想气体从状态 A 依次经过状态 B、C 和 D 后再回到状态 A.其中，A B 和 C D 为等温过程，B C 和 D A 为绝热过程(气体与外界无热量交换) ，这就是著名的“卡诺循环”.图 3(1)该循环过程中，下列说法正确的是_.A.A B 过程中，外界对气体做功B.B C 过程中，气体分子的平均动能增大C.C D 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D.D A 过程中，气体分子的
27、速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是_( 选填“A B” “B C” “C D”或“D A”). 若气体在 A B 过程中吸收 63 kJ 的热量，在 C D 过程中放出 38 kJ 的热量，则气体完成一次循环对外做的功为_kJ.答案 (1)C (2) B C 25解析 (1)由理想气体状态方程和热力学第一定律分析，A B 为等温过程，内能不变，气体的体积增大，气体对外做功，A 错；B C 过程为绝热过程，气体体积增大，气体对外做功，因此内能减小，气体分子的平均动能减小， B 错；C D 为等温过程，气体体积减小，单位体积内的分子数增多，单位时间 内碰撞单位面积器壁的分子
28、数增多，C 正确； D A 为绝热过程，气体体积减小，外界对气体做功，内能增大，温度升高，因此气体分子的速率分布曲线变化，D 错.(2)在以上循环过程中，内能减小的过程是 B C .由热力学第一定律 UQW 得 W25 kJ.9.如图 4 所示，用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距离汽缸底部高度 H10.60 m，气体的温度 T1300 K；现给汽缸缓慢加热至 T2480 K，活塞缓慢上升到距离汽缸底部某一高度 H2 处，此过程中缸内气体增加的内能 U300 J. 已知大气压强 p01.010 5 Pa，活塞横截面积 S5.010 3 m2.求：图
29、 4(1)活塞距离汽缸底部的高度 H2；(2)此过程中缸内气体吸收的热量 Q.答案 (1)0.96 m (2)480 J解析 (1)气体做等压变化，根据盖吕萨克定律得： H1ST1 H2ST2即 0.60 m300 K H2480 K解得 H20.96 m(2)在气体膨胀的过程中， 气体对外做功为：W0p 0V1.0 105(0.960.60)5.010 3 J180 J根据热力学第一定律可得气体内能的变化量为UW 0Q，得 QUW 0480 J.10.如图 5 所示，竖直放置的汽缸内壁光滑，横截面积为 S10 3 m2，活塞的质量为 m2 kg，厚度不计.在 A、B 两处设有限制装置，使活塞
30、只能在 A、B 之间运动，B 下方汽缸的容积为 1.0103 m3，A、B 之间的容积为 2.0104 m3，外界大气压强 p01.010 5 Pa，开始时活塞停在 B 处，缸内气体的压强为 0.9p0，温度为 27 ，现缓慢加热缸内气体，直至327 .g10 m/s 2，求：图 5(1)活塞刚离开 B 处时气体的温度 t2；(2)缸内气体最后的压强.答案 (1)127 (2)1.5 105 Pa解析 (1)活塞刚离开 B 处时，设气体的压强为 p2，由二力平衡可得 p2p 0 ，mgS解得 p21.210 5 Pa气体发生等容变化，由查理定律得 ，t1 27 ，解得 t2127 0.9p02
31、73 t1 p2273 t2(2)假设活塞最终移动到 A 处时缸内气体最后的压强为 p3，由理想气体状态方程得 p1V0273 t1，t127 ，t 3327 ，V01.010 3 m3，V31.210 3 m3.解得 p31.510 5 Pap3V3273 t3因为 p3p2，故活塞最 终移动到 A 处的假设成立.11.一定质量 的 理 想 气 体 被 活 塞 封 闭 在 导 热 汽 缸 内 ， 如 图 6 所 示 水 平 放置.活塞的质量 m20 kg，横截面积 S100 cm2，活塞可 沿 汽 缸 壁 无 摩 擦 滑 动 但 不 漏 气 ， 开 始 时 汽 缸 水 平 放 置 ，活塞与汽
32、缸底的距离 L112 cm，离汽缸口的距离 L23 cm.外界气温为 27 ，大气压强为1.0105 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 g10 m/s 2，求：图 6(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 Q370 J 的热量，则气体增加的内能 U 多大？答案 (1)450 K (2)310 J解析 (1)当汽缸水平放置时，p 01.010 5 Pa，V0L 1S，T0(27327) K300 K当汽缸口朝上且活塞到达汽缸口时，活塞的受力分析如 图 所示，有p1Sp 0Smg
33、则 p1p 0 1.010 5 Pa Pa1.210 5 PamgS 20010 2V1(L 1L 2)S由理想气体状态方程得 p0L1ST0 p1L1 L2ST1则 T1 T0 300 K450 K.p1L1 L2p0L1 1.2105151.010512(2)当汽缸口向上且未稳定时：气体发生等温变化，由玻意耳定律得p0L1Sp 1LS则 L cm10 cmp0L1p1 1.0105121.2105稳定后加热气体，气体做等压变 化，外界 对气体做功为Wp 0(L1L 2L )Smg(L 1L 2L) 60 J根据热力学第一定律UWQ 得 U310 J.12.一定质量的理想气体经历了如图 7
34、所示的 ABC DA 循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示.A 状态的压强为 1105 Pa，求：图 7(1)B 状态的温度；(2)完成一次循环，气体与外界热交换的热量.答案 (1)600 K (2)放热 150 J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VATA VBTB代入数据解得 TB TA600 KVBVA(2)理想气体从 A 状态到 B 状态的过程中，外界对气体做功W1p A(VBV A)解得 W1100 J气体从 B 状态到 C 状态的过 程中，体 积保持不变，根据查理定律有pBTB pCTC解得 pC2.510 5 Pa从 C 状态到 D 状态的过程中， 压强保持不变，外界 对气体做功W2p C(VCV D)p C(VBV A)解得 W2250 J一次循环过程中外界对气体所做的总功 WW 1W 2150 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.根据热力学第一定律有UWQ解得 Q150 J故完成一次循环，气体向外界放 热 150 J.
