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章末素养提升
物理 观念 热力学第 一定律 (1)内容：系统内能的增加量ΔU等于系统从外界吸收的　　　　与外界对系统　　　　　　　　之和 (2)表达式：ΔU=　　　　　　　
热力学第 二定律 (1)克劳修斯表述：热量不可能　　　　地从低温物体传递到高温物体 (2)开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之　　　　　　　　，而不产生其他影响 (3)第二类永动机不能制成的原因：违背了　　　　　　　
能量守 恒定律 内容：能量既不会凭空　　　　，也不会凭空　　　　，它只能从一种形式　　　　为其他形式，或者从一个物体　　　　到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量　　　　　　　　 第一类永动机不能制成的原因：违背了　　　　　　　
科学 思维 1.经历绝热过程模型的构建过程，会推导热力学第一定律 2.能运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题 3.能用热力学第二定律理解自然界中的能量转化、转移及方向性问题
科学态度 与责任 1.通过对能量守恒的探索过程，领会人类对自然的认识要有实践的过程 2.了解永动机的探索过程，领会科学探索的艰辛与曲折性
例1　(多选)关于热量、功和内能三个物理量，下列说法正确的是 (　　)
A.热量、功和内能三者的物理意义相同，只是说法不同
B.热量、功都可以作为物体内能变化的量度
C.功由过程决定，而热量和内能由物体的状态决定
D.物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加
温度和内能是状态量，热量和功则是过程量，热传递的前提条件是存在温差，传递的是热量而不是温度，实质上是内能的转移。就某一状态而言，只有“温度”和“内能”，不存在“热量”和“功”，因此不能说一个系统中含有多少“热量”或“功”。
例2　(多选)(2023·全国甲卷改编)在一气缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是 (　　)
A.气体的体积不变，温度升高
B.气体的体积减小，温度降低
C.气体的体积减小，温度升高
D.气体的体积增大，温度不变
例3　如图所示，一定质量的某种理想气体，沿p-V图像中箭头所示方向，从状态a开始先后变化到状态b、c，再回到状态a。已知a状态气体温度为27 ℃。则下列说法正确的是(绝对零度取-273 ℃) (　　)
A.气体在c状态时的温度为600 K
B.在a→b→c过程中，气体对外界做功200 J
C.气体在a→b→c→a过程中放出热量100 J
D.气体在b→c过程中单位时间内撞击单位面积器壁上的气体分子个数增多
几种常见的气体变化过程
1.绝热过程：在该过程中气体既不从外界吸热，也不向外界放热，即Q=0，则W=ΔU，外界对气体做的功等于气体内能的增加量。
2.等容过程：在该过程中气体不做功，即W=0，则Q=ΔU，气体吸收的热量等于气体内能的增加量。
3.等温过程：在过程的始末状态，理想气体的内能不变，即ΔU=0，则W+Q=0或W=-Q，表示气体吸收的热量全部用来对外做功或外界对气体所做的功全部转化为热量放出。
例4　(2023·广州市高二检测)如图所示，导热气缸开口向右水平放置，缸内活塞密闭效果良好且能无摩擦滑动。开始时活塞在虚线位置静止(状态Ⅰ)，封闭气体体积为V=1 L，通过给缸体缓慢加热，气体膨胀至体积加倍(状态Ⅱ)，此时气缸内壁的卡销自动开启，同时停止加热，待气缸慢慢冷却至环境温度(状态Ⅲ)。若封闭气体可视为理想气体，环境温度为27 ℃，外界大气压强为p0=1.0×105 Pa。求：
(1)状态Ⅱ的温度T2和状态Ⅲ的压强p3；
(2)若给缸体缓慢加热的过程，气体吸收的热量为Q=220 J，则在加热过程中内能变化多少？
答案精析
热量Q　所做的功W　Q+W　自发　全部变成功　热力学第二定律　产生　消失　转化　转移　保持不变　能量守恒定律
提能综合训练
例1　BD　［热量、功和内能是三个不同的物理量，它们物理意义不同，选项A错误；功与热量都是能量转化的量度，都可以作为物体内能变化的量度，选项B正确；功和热量由过程决定，内能由物体的状态决定，选项C错误；由热力学第一定律可知，物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加，选项D正确。］
例2　ABD　［气体的体积不变，温度升高，则气体的内能升高，W=0，因此气体吸收热量，A正确；气体的体积减小，温度降低，则气体的内能降低，外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU=W+Q，可知气体对外放热，B正确；气体的体积减小，温度升高，则气体的内能增大，外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU=W+Q，可知Q可能等于零，即没有热量交换过程，C错误；气体的体积增大，温度不变，则气体的内能不变，气体对外界做功，由热力学第一定律ΔU=W+Q，可知Q>0，即气体吸收热量，D正确。］
例3　C　［根据理想气体状态方程=C，对a、c两状态结合题图，可求得气体在c状态时的温度为Tc=Ta=400 K，故A错误；理想气体在a→b→c过程中，气体体积增大，则气体对外界做功大小为W=pΔV=2×105×(4-2)×10-3 J=400 J，故B错误；气体在a→b→c→a过程中，外界对气体做的功W'=Sabc= J=100 J，根据热力学第一定律ΔU=W'+Q，又ΔU=0，可得Q=-100 J，所以放出热量为100 J，故C正确；气体在b→c过程中，气体压强不变，体积变大，则温度升高，分子平均动能增大，分子对器壁的平均撞击力变大，总的撞击力大小不变，则单位时间内撞击单位面积器壁上的气体分子个数减少，故D错误。］
例4　(1)600 K　5×104 Pa　(2)120 J
解析　(1)状态Ⅰ状态参量：体积V1=V=1 L，温度T1=(273+27) K=300 K，
压强p1=p0=1.0×105 Pa
状态Ⅱ状态参量：体积V2=2 L
由于等压膨胀p2=p1=1.0×105 Pa
由等压变化规律=
解得T2=2T1=600 K
状态Ⅲ状态参量：T3=300 K
体积：V3=V2=2 L
由等容变化可知=
可得p3=p2=5×104 Pa。
(2)加热过程由热力学第一定律ΔU1=W1+Q1
外界对气体做功W1=-p1ΔV1=-1.0×105×1×1 J=-100 J
又Q1=220 J
可得ΔU1=120 J。(共16张PPT)
DISANZHANG
第三章
章末素养提升
再现
素养知识
物理 观念 热力学第 一定律 (1)内容：系统内能的增加量ΔU等于系统从外界吸收的________与外界对系统____________之和
(2)表达式：ΔU=________
热力学第 二定律 (1)克劳修斯表述：热量不可能_______地从低温物体传递到高温物体
(2)开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之____________，而不产生其他影响
(3)第二类永动机不能制成的原因：违背了_____________
_____
所做的功W
热量Q
Q+W
全部变成功
热力学第二
定律
物理 观念 能量守恒定律 内容：能量既不会凭空_____，也不会凭空______，它只能从一种形式_______为其他形式，或者从一个物体
_______到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量___________
第一类永动机不能制成的原因：违背了_____________
产生
消失
转化
转移
保持不变
能量守恒定律
科学 思维 1.经历绝热过程模型的构建过程，会推导热力学第一定律
2.能运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题
3.能用热力学第二定律理解自然界中的能量转化、转移及方向性问题
科学态度 与责任 1.通过对能量守恒的探索过程，领会人类对自然的认识要有实践的过程
2.了解永动机的探索过程，领会科学探索的艰辛与曲折性
　(多选)关于热量、功和内能三个物理量，下列说法正确的是
A.热量、功和内能三者的物理意义相同，只是说法不同
B.热量、功都可以作为物体内能变化的量度
C.功由过程决定，而热量和内能由物体的状态决定
D.物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加
例1
√
提能
综合训练
√
热量、功和内能是三个不同的物理量，它们物理意义不同，选项A错误；
功与热量都是能量转化的量度，都可以作为物体内能变化的量度，选项B正确；
功和热量由过程决定，内能由物体的状态决定，选项C错误；
由热力学第一定律可知，物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加，选项D正确。
总结提升
温度和内能是状态量，热量和功则是过程量，热传递的前提条件是存在温差，传递的是热量而不是温度，实质上是内能的转移。就某一状态而言，只有“温度”和“内能”，不存在“热量”和“功”，因此不能说一个系统中含有多少“热量”或“功”。
　(多选)(2023·全国甲卷改编)在一气缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是
A.气体的体积不变，温度升高
B.气体的体积减小，温度降低
C.气体的体积减小，温度升高
D.气体的体积增大，温度不变
例2
√
√
√
气体的体积不变，温度升高，则气体的内能升高，W=0，因此气体吸收热量，A正确；
气体的体积减小，温度降低，则气体的内能降低，外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU=W+Q，可知气体对外放热，B正确；
气体的体积减小，温度升高，则气体的内能增大，外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU=W+Q，可知Q可能等于零，即没有热量交换过程，C错误；
气体的体积增大，温度不变，则气体的内能不变，气体对外界做功，由热力学第一定律ΔU=W+Q，可知Q>0，即气体吸收热量，D正确。
　如图所示，一定质量的某种理想气体，沿p-V图像中箭头所示方向，从状态a开始先后变化到状态b、c，再回到状态a。已知a状态气体温度为27 ℃。则下列说法正确的是(绝对零度取-273 ℃)
A.气体在c状态时的温度为600 K
B.在a→b→c过程中，气体对外界做功200 J
C.气体在a→b→c→a过程中放出热量100 J
D.气体在b→c过程中单位时间内撞击单位
面积器壁上的气体分子个数增多
例3
√
根据理想气体状态方程=C，对a、c两状态
结合题图，可求得气体在c状态时的温度为Tc
=Ta=400 K，故A错误；
理想气体在a→b→c过程中，气体体积增大，则气体对外界做功大小为W=pΔV=2×105×(4-2)×10-3 J=400 J，故B错误；
气体在a→b→c→a过程中，外界对气体做的功W'=Sabc= J
=100 J，根据热力学第一定律ΔU=W'+Q，又ΔU=0，可得Q=-100 J，所以放出热量为100 J，故C正确；
总结提升
几种常见的气体变化过程
1.绝热过程：在该过程中气体既不从外界吸热，也不向外界放热，即Q=0，则W=ΔU，外界对气体做的功等于气体内能的增加量。
2.等容过程：在该过程中气体不做功，即W=0，则Q=ΔU，气体吸收的热量等于气体内能的增加量。
3.等温过程：在过程的始末状态，理想气体的内能不变，即ΔU=0，则W+Q=0或W=-Q，表示气体吸收的热量全部用来对外做功或外界对气体所做的功全部转化为热量放出。
　(2023·广州市高二检测)如图所示，导热气缸开口向右水平放置，缸内活塞密闭效果良好且能无摩擦滑动。开始时活塞在虚线位置静止(状态Ⅰ)，封闭气体体积为V=1 L，通过给缸体缓慢加热，气体膨胀至体积加倍(状态Ⅱ)，此时气缸内壁的卡销自动开启，同时停止加热，待气缸慢慢冷却至环境温度(状态Ⅲ)。若封闭气体可视为理想气体，环境温度为27 ℃，外界大气压强为p0=1.0×105 Pa。求：
(1)状态Ⅱ的温度T2和状态Ⅲ的压强p3；
例4
答案　600 K　5×104 Pa
状态Ⅰ状态参量：体积V1=V=1 L，温度T1=(273+27) K=300 K，压强p1=p0=1.0×105 Pa
状态Ⅱ状态参量：体积V2=2 L
由于等压膨胀p2=p1=1.0×105 Pa
由等压变化规律
解得T2=2T1=600 K
状态Ⅲ状态参量：T3=300 K
体积：V3=V2=2 L
由等容变化可知
可得p3=p2=5×104 Pa。
(2)若给缸体缓慢加热的过程，气体吸收的热量为Q=220 J，则在加热过程中内能变化多少？
答案　120 J
加热过程由热力学第一定律ΔU1=W1+Q1
外界对气体做功W1=-p1ΔV1=-1.0×105×1×1 J=-100 J
又Q1=220 J
可得ΔU1=120 J。

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