资源简介 第3讲 热力学定律与能量守恒定律 1.〔多选〕下列有关物体内能改变的说法中，正确的是（ ）A.外界对物体做功，物体的内能一定增加B.外界对物体传递热量，物体的内能一定增加C.物体对外界做功，物体的内能可能增加D.物体向外界放热，物体的内能可能增加2.〔多选〕用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体（ ）A.体积减小，内能增大B.体积减小，压强减小C.对外界做负功，内能增大D.对外界做正功，压强减小3.〔多选〕如图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。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.电冰箱的工作原理违背热力学第一定律D.电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中所产生的其他一切影响，无论用任何办法都不可能加以消除4.一定质量的理想气体，体积由V1膨胀到V2，如果是通过等压过程实现，做功为W1、传递热量为Q1、内能变化为ΔU1；如果是通过等温过程实现，做功为W2、传递热量为Q2、内能变化为ΔU2，则下列关系式正确的是（ ）A.W1＞W2，Q1＞Q2，ΔU1＞ΔU2B.W1＞W2，Q1＞Q2，ΔU1＝ΔU2C.W1＞W2，Q1＝Q2，ΔU1＝ΔU2D.W1＜W2，Q1＝Q2，ΔU1＝ΔU25.〔多选〕（2025·山东日照期末考试）用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中有一定质量的理想气体，B为真空（如图甲），现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器（如图乙），这个过程称为气体的自由膨胀。下列说法正确的是（ ）A.自由膨胀过程中，气体分子做无规则热运动B.自由膨胀前后，气体的压强减小C.自由膨胀前后，气体的温度不变D.容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分6.（2024·山东高考6题）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（ ）A.a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功B.b→c过程，气体对外做功，内能增加C.a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功D.a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量7.〔多选〕（2025·河北秦皇岛市模拟）一定质量的理想气体，状态变化依次经历a→b，再经历b→c的过程，其压强p和温度T的关系如图所示，根据p-T图像，下列说法正确的是（ ）A.状态a的体积小于状态c的体积B.状态a的内能大于状态c的内能C.a→b的过程，气体从外界吸热D.b→c的过程，气体的分子数密度增大8.（2025·福建莆田一中模拟考试）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始按箭头所示经一系列状态变化又回到状态a。由图可知，气体在a、b、c三个状态的密度ρa、ρb、ρc的大小关系是 ，气体分子的平均动能Eka、Ekb、Ekc的大小关系是 ，从状态a又回到状态a的过程，气体 （选填“从外界吸收”或“向外界放出”）热量。9.（2024·湖北高考13题）如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为T0，气柱的高度为h。当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升h再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为ΔU＝CΔT，C为已知常量，大气压强恒为p0，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度。求：（1）再次平衡时容器内气体的温度；（2）此过程中容器内气体吸收的热量。10.（2024·贵州高考13题）制作水火箭是青少年科技活动的常见项目之一。某研究小组为了探究水火箭在充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭的塑料容器竖直固定，其中A、C分别是塑料容器的充气口、喷水口，B是气压计，如图a所示。在室温环境下，容器内装入一定质量的水，此时容器内的气体体积为V0，压强为p0，现缓慢充气后压强变为4p0，不计容器的容积变化。（1）设充气过程中气体温度不变，求充入的气体在该室温环境下压强为p0时的体积；（2）打开喷水口阀门，喷出一部分水后关闭阀门，容器内气体从状态M变化到状态N，其压强p与体积V的变化关系如图b中实线所示，已知气体在状态N时的体积为V1，压强为p1。求气体在状态N与状态M时的热力学温度之比；（3）图b中虚线MN'是容器内气体在绝热（既不吸热也不放热）条件下压强p与体积V的变化关系图线，试判断气体在图b中沿实线从M到N的过程是吸热还是放热。（不需要说明理由）第3讲 热力学定律与能量守恒定律1.CD 做功和传热都能改变物体的内能，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，当外界对物体做功时，物体的内能不一定增加，同理当外界对物体传递热量时，物体的内能也不一定增加，故A、B错误；由ΔU＝Q＋W可知，若物体对外界做功的同时吸收热量，物体的内能可能增加，同理物体向外界放热的同时外界对物体做功，物体的内能可能增加，故C、D正确。2.AC 充气袋四周被挤压时，体积减小，外界对气体做功，即气体对外界做负功，根据热力学第一定律知，气体的内能增大，故A、C正确，D错误；气体的内能增大，温度升高，体积减小，根据＝C可知气体的压强必定增大，故B错误。3.BD 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错误；根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，故A错误，B正确；压缩机工作时会发热，将一部分电能转化为内能消耗掉，这种影响没法消除，故D正确。4.A 等压过程中气体膨胀，对外做功时力的大小不变，而等温过程中气体膨胀，压强减小，对外做功的力减小，所做的功小于等压过程做的功，W1＞W2；等压过程时温度升高，气体内能增大，而等温过程时，气体内能不变，则ΔU1＞ΔU2；等压过程气体对外做的功多，内能增大得多，所以等压过程中气体吸收的热量多，Q1＞Q2，故选项A正确，B、C、D错误。5.ABC 气体分子一直在做无规则热运动，即使在自由膨胀过程中也是如此，故A正确；自由膨胀过程中由于不受阻力作用，因此气体不做功，由于容器绝热，因此Q＝0，由ΔU＝W＋Q可知，气体内能不变，因此温度也不变，故C正确；自由膨胀后，温度不变，体积变大，由玻意耳定律可知，压强变小，故B正确；凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，故D错误。6.C a→b过程是等压变化且体积增大，则Wab＜0，由盖－吕萨克定律可知Tb＞Ta，即ΔUab＞0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知a→b过程，气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，另一部分用于增加内能，A错误；b→c过程中气体与外界无热量交换，即Qbc＝0，又由气体体积增大可知Wbc＜0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知气体内能减少，B错误；c→a过程为等温过程，可知Tc＝Ta，ΔUac＝0，根据热力学第一定律可知a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确；由A项分析可知Qab＝ΔUab－Wab，由B项分析可知Wbc＝ΔUbc，由C项分析可知0＝Wca＋Qca，又ΔUab＋ΔUbc＝0，联立解得Qab－（－Qca）＝－Wca－Wbc－Wab，根据p-V图像与坐标轴所围图形的面积表示气体对外界做的功，结合题图可知Qab－（－Qca）≠0，所以a→b过程气体从外界吸收的热量Qab不等于c→a过程放出的热量－Qca，D错误。图像分析7.AC 由理想气体的状态方程＝C，可得p＝T，即p-T图线上的点与坐标原点连线的斜率与体积成反比，由题图可知ka＝kb＞kc，则有Va＝Vb＜Vc，可知状态a的体积小于状态c的体积，b→c的过程，气体的分子数密度减小，A正确，D错误；由题图可知Ta＜Tc，可知状态a的内能小于状态c的内能，B错误；a→b的过程，气体温度升高，内能增大，即ΔU＞0，从状态a到状态b气体做等容变化，则W＝0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知Q＞0，气体从外界吸热，C正确。8.ρa＞ρb＝ρc Eka＝Ekc＜Ekb 从外界吸收解析：由题图可知，气体体积关系为Va＜Vb＝Vc，气体的质量一定，则密度关系为ρa＞ρb＝ρc；由理想气体状态方程＝C可知，气体温度T＝，由题图数据可得Ta＝Tc＜Tb，温度越高，分子平均动能越大，则分子平均动能的关系为Eka＝Ekc＜Ekb；p-V图像中，气体沿顺时针变化回到初状态，可知气体对外做功，从状态a又回到状态a，温度不变，内能不变，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量。9.（1）T0 （2）（CT0＋mgh＋p0Sh）解析：（1）设容器内气体初、末状态体积分别为V0、V，末状态温度为T，由盖－吕萨克定律得＝其中V0＝Sh，V＝S联立解得T＝T0。（2）设此过程中容器内气体吸收的热量为Q，外界对气体做的功为W，由热力学第一定律得ΔU＝Q＋W其中ΔU＝C（T－T0）W＝－（mg＋p0S）h联立解得Q＝（CT0＋mgh＋p0Sh）。10.（1）3V0 （2） （3）吸热解析：（1）设充入的气体在该室温环境下压强为p0时的体积为V，充气过程中气体温度不变，则有p0V0＋p0V＝4p0V0解得V＝3V0。（2）容器内气体从状态M变化到状态N，由理想气体的状态方程可得＝可得＝。（3）由p-V图像与横坐标轴所围面积表示气体做功可知，从M到N的过程对外做功更多，N和N'都是从M状态变化而来，应该相同，可得TN＞TN'可知从M到N的过程内能降低得更少。由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，从M到N'的过程绝热，内能的减少量等于气体对外做功；从M到N的过程气体对外做功更多，内能降低反而更少，则气体必然吸热。3 / 3第3讲 热力学定律与能量守恒定律热力学第一定律1.改变物体内能的两种方式： 和传热。2.热力学第一定律（1）内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的 与外界对它所做的功的 。（2）表达式：ΔU＝ 。（3）ΔU＝ 中正、负号法则物理量意义符号 W Q ΔU＋ 外界对物体做功 物体 热量 内能 － 物体对外界做功 物体 热量 内能 3.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其他形式，或者从一个物体 到别的物体，在转化或 的过程中，能量的总量保持不变。（2）条件性能量守恒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 。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 从低温物体传到高温物体。（2）开尔文表述：不可能从 热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。2.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。3.用熵的概念表示热力学第二定律在自发过程中，系统总是自发地向 方向发展，即一个孤立系统的熵值总是 的。（ ）4.第二类永动机从单一热库吸收热量并把它全部用来对外做功，而不产生其他影响的机器。它违背了 ，不可能实现。5.能源是有限的（1）每天我们使用的能源最后都转化成了内能，能源消耗使得周围环境升温。根据热力学第二定律，分散在环境中的内能不能自动聚集起来驱动机器做功了。这样的转化过程叫作“ ”。（2）所谓能源，其实是指具有高品质的容易利用的 ，例如石油、天然气、煤等。能源的使用过程中虽然能的总量保持守恒，但能量的 下降了。虽然能量总量不会减少，但能源会逐步减少，因此能源是有限的资源。1.做功和传热都能改变物体的内能，其实质是相同的。（ ）2.绝热过程中，外界压缩气体做功20 J，则气体的内能减少20 J。（ ）3.根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性。（ ）4.随着技术不断进步，热机的效率可能达到100％。（ ）5.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机。（ ） 1.（人教版选择性必修第三册P53“练习与应用”T1改编）用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J的功，同时汽缸向外散热210 J，汽缸里空气的内能（ ）A.增加了1 110 J B.减少了1 110 JC.增加了690 J D.减少了690 J2.〔多选〕（人教版选择性必修第三册P63“练习与应用”T2改编）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3.〔多选〕（2024·河北高考9题）如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后（ ）A.弹簧恢复至自然长度B.活塞两侧气体质量相等C.与初始时相比，汽缸内气体的内能增加D.与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少考点一 热力学定律与能量守恒定律1.热力学第一定律表达式的正、负号法则物理量 ＋ －W 外界对物体做功 物体对外界做功Q 物体吸收热量 物体放出热量ΔU 内能增加 内能减少2.热力学第一定律的三种特殊情况（1）绝热过程：Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。（2）不做功的过程：W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。（3）内能不变的过程：W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量。3.在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”的含义（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。（2）“不产生其他影响”的含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。4.两类永动机的比较第一类永动机 第二类永动机不需要任何动力或燃料，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违背能量守恒定律，不可能制成 不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，不可能制成【练1】 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，传热也不一定改变内能，但同时做功和传热一定会改变内能D.由热力学第二定律可知从单一热库吸收热量，完全变成功是可能的【练2】 日常生活中使用的燃油汽车，其动力来源于发动机内部的汽缸，在汽缸内，通过气体燃烧将气体的内能转化为机械能，下列说法正确的是（ ）A.现代汽车技术已经非常先进，能够使气体燃烧释放的热量全部转化成机械能B.气体燃烧过程符合热力学第二定律，内能无法全部用来做功以转化成机械能C.气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能，故该过程不符合热力学第一定律D.发动机工作时，若没有漏气和摩擦，也没有发动机的热量损失，则燃料产生的热量能够完全转化成机械能【练3】 如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（ ）A.对外做功 B.内能减小C.吸收热量 D.压强不变【练4】 （2025·江苏宿迁市模拟）下列关于能量守恒定律的认识，错误的是（ ）A.某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C.对物体做功，物体的内能可能减小D.石子从空中落下，最后停止在地面上，说明石子的能量消失了考点二 热力学第一定律与气体状态变化图像的综合 处理热力学第一定律与气体状态变化图像的综合问题的思路（1）根据气体状态变化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、放热情况及做功情况。（2）在p-V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。〔多选〕（2024·新课标卷21题）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（ ）A.1→2过程中，气体内能增加B.2→3过程中，气体向外放热C.3→4过程中，气体内能不变D.4→1过程中，气体向外放热尝试解答（本题取材于鲁科版选择性必修第三册P61“节练习”T4） 〔多选〕如图所示，一定质量的理想气体从状态a经等容过程到达状态b，再经过等压过程到达状态c，最后经等温过程回到初态a。下列说法正确的是（ ）A.在过程ca中，外界对气体做功B.在过程ab中，气体对外界做功C.在过程bc中，气体从外界吸收热量D.在过程ca中，气体从外界吸收热量〔多选〕（2024·海南高考11题）如图，一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，bc延长线过坐标原点O，下列说法正确的是（ ）A.bc过程外界对气体做功B.ca过程气体压强不变C.ab过程气体放出热量D.ca过程气体内能减小尝试解答一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其p-T图像如图所示，气体在三个状态的体积分别为Va、Vb、Vc，压强分别为pa、pb、pc。已知pb＝p0，pc＝4p0，则下列说法正确的是（ ）A.pa＝3p0B.Vb＝3VcC.从状态a到状态b，气体对外做功D.从状态c到状态a，气体从外界吸热尝试解答热力学第一定律与气体实验定律的综合 求解气体实验定律与热力学第一定律的综合问题的一般思路（2024·重庆高考3题）某救生手环主要由高压气罐密闭。气囊内视为理想气体。密闭气囊与人一起上浮的过程中。若气囊内气体温度不变，体积增大，则（ ）A.外界对气囊内气体做正功B.气囊内气体压强增大C.气囊内气体内能增大D.气囊内气体从外界吸热尝试解答（2025·江苏省南京市六校联考）如图所示，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为L，这段过程对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于恒力F使活塞移动相同距离所做的功。已知活塞的面积为S，开始压缩时汽缸内气体的体积为V0，温度为T0，压强为p0。假设气体可视为理想气体，温度处处相同。（1）若气体被压缩后的温度为T，则被压缩后气体的压强p为多大？（2）上述压缩过程中，气体传递给汽缸的热量为Q，则气体内能的变化量是多少？尝试解答（2024·浙江1月选考17题）如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1＝750 cm3的左右两部分。面积为S＝100 cm2的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1＝300 K、压强p1＝2.04×105 Pa的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度T3＝350 K的状态3，气体内能增加ΔU＝63.8 J。已知大气压强p0＝1.01×105 Pa，隔板厚度不计。（1）气体从状态1到状态2是 （选填“可逆”或“不可逆”）过程，分子平均动能 （选填“增大”“减小”或“不变”）；（2）求水平恒力F的大小；（3）求电阻丝C放出的热量Q。尝试解答第3讲 热力学定律与能量守恒定律【立足“四层”·夯基础】基础知识梳理知识点11.做功 2.（1）热量 和 （2）Q＋W （3）Q＋W 吸收增加 放出 减少 3.（1）转移 转移 （3）能量守恒定律知识点21.（1）自发地 （2）单一 3.无序 不减少 熵增加原理4.热力学第二定律 5.（1）能量耗散 （2）储能物质 品质易错易混辨析1.× 2.× 3.√ 4.× 5.×双基落实筑牢1.C 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，得ΔU＝900 J－210 J＝690 J，即内能增加690 J，C正确。2.CD 热量只会自发地从高温物体传到低温物体，而不会自发地从低温物体传到高温物体，故A错误；机械能可以完全转化为内能，而内能却不能完全转化为机械能，故B错误；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、水自动分离是因为泥沙的密度大于水，故可以分离，故C正确；电冰箱通电后由于压缩机做功从而将箱内低温物体的热量传到箱外的高温物体，故D正确。3.ACD 活塞密封不严，左侧封闭气体向右侧真空扩散，当活塞重新静止时，活塞左右两侧气体压强相等，对活塞受力分析可知，其不受弹簧弹力，即弹簧恢复至自然长度，A正确；由于初始时活塞左侧有气体、右侧真空且活塞静止，则初始时弹簧处于压缩状态，又此时活塞静止在汽缸正中间，则当活塞重新静止时，有V左＜V右，又活塞左右两侧气体为同种气体且压强和温度都相等，则活塞左右两侧气体的密度相等，由m＝ρV可知，活塞左侧气体的质量小于右侧气体的质量，B错误；由于系统绝热，则气体与弹簧组成的系统能量守恒，与初始时相比，活塞重新静止时弹簧的弹性势能减少，则气体的内能增加，C正确；结合A项分析可知，与初始时相比，气体的体积增大，总分子数不变，所以活塞左侧单位体积内气体分子数减少，D正确。【着眼“四翼”·探考点】考点一【练1】 D 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，故A、B错误；由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知做功不一定改变内能，传热也不一定改变内能，同时做功和传热也不一定会改变内能，故C错误；由热力学第二定律可知从单一热库吸收热量，完全变成功是可能的，但会引起其他变化，故D正确。【练2】 B 根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100％，现代汽车技术已经非常先进，但也不能够使气体燃烧释放的热量全部转化成机械能，A错误；气体燃烧过程符合热力学第二定律，内能无法全部用来做功以转化成机械能，B正确；气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能，但该过程符合热力学第一定律，C错误；根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100％，发动机工作时，就算没有漏气和摩擦，也没有发动机的热量损失，燃料产生的热量也不能完全转化成机械能，D错误。【练3】 B 由于爬山过程中气体体积不变，故气体不对外做功，故A错误；爬山过程中温度减小，则气体内能减小，故B正确；根据热力学第一定律可知ΔU＝W＋Q，爬山过程中气体不做功，但内能减小，故可知气体放出热量，故C错误；爬山过程中氧气瓶里的气体容积、质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程＝C，可知气体压强减小，故D错误。【练4】 D 根据能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，其他形式的能量一定增加，故A正确；某个物体的能量减少，根据能量守恒定律知，必然有其他物体的能量增加，故B正确；对物体做功，若物体同时向外界放热，物体的内能可能减小，故C正确；石子在运动和碰撞中机械能转化为物体及周围物体的内能，能量并没有消失，故D错误。考点二【例1】 AD 1→2为绝热过程，Q＝0，气体体积减小，外界对气体做功，W＞0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU＞0，气体内能增加，A正确；2→3为等压膨胀过程，W＜0，由盖－吕萨克定律可知气体温度升高，内能增加，即ΔU＞0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，气体从外界吸热，B错误；3→4过程为绝热过程，Q＝0，气体体积增大，W＜0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU＜0，气体内能减少，C错误；4→1过程中，气体做等容变化，W＝0，又压强减小，则由查理定律可知气体温度降低，内能减少，即ΔU＜0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＜0，气体对外放热，D正确。考教衔接 AC【例2】 AC 由于bc过程气体体积减小，则外界对气体做功，A正确；根据pV＝CT（C为常量）可得V＝T，根据题图可知，ca过程，图线上的点与坐标原点连线的斜率增大，则p减小，B错误；ab过程气体温度不变，内能不变，即ΔU＝0，体积减小，外界对气体做功，即W＞0，结合热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，Q＜0，即气体放出热量，C正确；ca过程，气体温度升高，内能增大，D错误。【例3】 D 从状态a到状态b，气体体积不变，气体不对外做功，由查理定律可得＝，又pb＝p0，解得pa＝2p0，故A、C错误；从状态b到状态c，气体温度不变，由玻意耳定律可得pbVb＝pcVc，解得Vb＝4Vc，故B错误；从状态c到状态a，温度升高，内能增大，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知气体吸收热量，故D正确。【聚焦“素养”·提能力】【典例1】 D 气囊上浮过程，密闭气体温度不变，由玻意耳定律pV＝C可知，体积变大，则压强变小，气体对外做功，故A、B错误；气体温度不变，内能不变，气体对外做功，W＜0，由热力学第一定律ΔU ＝ Q＋W，可知Q＞0，需要从外界吸热，故C错误，D正确。【典例2】 （1） （2）FL－Q解析：（1）根据理想气体状态方程有＝解得p＝。（2）压缩过程活塞对气体所做的功W＝FL根据热力学第一定律有ΔU＝W－Q＝FL－Q。【典例3】 （1）不可逆 不变 （2）10 N （3）89.3 J解析：（1）根据热力学第二定律可知，气体从状态1到状态2是不可逆过程，由于隔板A的左侧为真空，可知气体从状态1到状态2，气体不做功，又没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不变，分子平均动能不变。（2）气体从状态1到状态2发生等温变化，则有p1V1＝p2·2V1解得状态2气体的压强为p2＝＝1.02×105 Pa解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为对象，根据受力平衡可得p2S＝p0S＋F解得F＝（p2－p0）S＝（1.02×105－1.01×105）×100×10－4 N＝10 N。（3）当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度T3＝350 K的状态3，可知气体做等压变化，则有＝可得状态3气体的体积为V3＝·2V1＝×2×750 cm3＝1 750 cm3该过程气体对外做功为W＝p2ΔV＝p2（V3－2V1）＝1.02×105×（1 750－2×750）×10－6 J＝25.5 J根据热力学第一定律可得ΔU＝－W＋Q'解得气体吸收的热量为Q'＝ΔU＋W＝63.8 J＋25.5 J＝89.3 J可知电阻丝C放出的热量为Q＝Q'＝89.3 J。7 / 7(共73张PPT)第3讲 热力学定律与能量守恒定律高中总复习·物理目 录01立足”四层”·夯基础02着眼“四翼”·探考点03聚焦“素养”·提能力04培养“思维”·重落实概念 公式 定理立足“四层”·夯基础热力学第一定律1. 改变物体内能的两种方式： 和传热。2. 热力学第一定律做功 （1）内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的 与外界对它所做的功的 。（2）表达式：ΔU＝ 。热量 和 Q＋W （3）ΔU＝ 中正、负号法则物理量意义符号 W Q ΔU＋ 外界对物体做功 物体 热量 内能 － 物体对外界做功 物体 热量 内能 Q＋W 吸收 增加 放出 减少 3. 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其他形式，或者从一个物体 到别的物体，在转化或 的过程中，能量的总量保持不变。（2）条件性能量守恒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 。转移 转移 能量守恒定律 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 从低温物体传到高温物体。（2）开尔文表述：不可能从 热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。2. 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。自发地 单一 3. 用熵的概念表示热力学第二定律在自发过程中，系统总是自发地向 方向发展，即一个孤立系统的熵值总是 的。（ ）4. 第二类永动机从单一热库吸收热量并把它全部用来对外做功，而不产生其他影响的机器。它违背了 ，不可能实现。无序 不减少 熵增加原理热力学第二定律 5. 能源是有限的（1）每天我们使用的能源最后都转化成了内能，能源消耗使得周围环境升温。根据热力学第二定律，分散在环境中的内能不能自动聚集起来驱动机器做功了。这样的转化过程叫作“ ”。（2）所谓能源，其实是指具有高品质的容易利用的 ，例如石油、天然气、煤等。能源的使用过程中虽然能的总量保持守恒，但能量的 下降了。虽然能量总量不会减少，但能源会逐步减少，因此能源是有限的资源。能量耗散 储能物质 品质 1. 做功和传热都能改变物体的内能，其实质是相同的。 （ × ）2. 绝热过程中，外界压缩气体做功20 J，则气体的内能减少20 J。（ × ）3. 根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性。（ √ ）4. 随着技术不断进步，热机的效率可能达到100％。 （ × ）5. 对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机。（ × ）××√××1. （人教版选择性必修第三册P53“练习与应用”T1改编）用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J的功，同时汽缸向外散热210 J，汽缸里空气的内能（ ）A. 增加了1 110 J B. 减少了1 110 JC. 增加了690 J D. 减少了690 J解析： 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，得ΔU＝900 J－210 J＝690 J，即内能增加690 J，C正确。√2. 〔多选〕（人教版选择性必修第三册P63“练习与应用”T2改编）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√√解析： 热量只会自发地从高温物体传到低温物体，而不会自发地从低温物体传到高温物体，故A错误；机械能可以完全转化为内能，而内能却不能完全转化为机械能，故B错误；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、水自动分离是因为泥沙的密度大于水，故可以分离，故C正确；电冰箱通电后由于压缩机做功从而将箱内低温物体的热量传到箱外的高温物体，故D正确。3. 〔多选〕（2024·河北高考9题）如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后（ ）A. 弹簧恢复至自然长度B. 活塞两侧气体质量相等C. 与初始时相比，汽缸内气体的内能增加D. 与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少√√√解析： 活塞密封不严，左侧封闭气体向右侧真空扩散，当活塞重新静止时，活塞左右两侧气体压强相等，对活塞受力分析可知，其不受弹簧弹力，即弹簧恢复至自然长度，A正确；由于初始时活塞左侧有气体、右侧真空且活塞静止，则初始时弹簧处于压缩状态，又此时活塞静止在汽缸正中间，则当活塞重新静止时，有V左＜V右，又活塞左右两侧气体为同种气体且压强和温度都相等，则活塞左右两侧气体的密度相等，由m＝ρV可知，活塞左侧气体的质量小于右侧气体的质量，B错误；由于系统绝热，则气体与弹簧组成的系统能量守恒，与初始时相比，活塞重新静止时弹簧的弹性势能减少，则气体的内能增加，C正确；结合A项分析可知，与初始时相比，气体的体积增大，总分子数不变，所以活塞左侧单位体积内气体分子数减少，D正确。题型 规律 方法着眼“四翼”·探考点考点一 热力学定律与能量守恒定律1. 热力学第一定律表达式的正、负号法则物理量 ＋ －W 外界对物体做功 物体对外界做功Q 物体吸收热量 物体放出热量ΔU 内能增加 内能减少2. 热力学第一定律的三种特殊情况（1）绝热过程：Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。（2）不做功的过程：W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。（3）内能不变的过程：W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量。3. 在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”的含义（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。（2）“不产生其他影响”的含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。4. 两类永动机的比较第一类永动机 第二类永动机不需要任何动力或燃料，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违背能量守恒定律，不可能制成 不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，不可能制成【练1】 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，传热也不一定改变内能，但同时做功和传热一定会改变内能D. 由热力学第二定律可知从单一热库吸收热量，完全变成功是可能的√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，故A、B错误；由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知做功不一定改变内能，传热也不一定改变内能，同时做功和传热也不一定会改变内能，故C错误；由热力学第二定律可知从单一热库吸收热量，完全变成功是可能的，但会引起其他变化，故D正确。【练2】 日常生活中使用的燃油汽车，其动力来源于发动机内部的汽缸，在汽缸内，通过气体燃烧将气体的内能转化为机械能，下列说法正确的是（ ）A. 现代汽车技术已经非常先进，能够使气体燃烧释放的热量全部转化成机械能B. 气体燃烧过程符合热力学第二定律，内能无法全部用来做功以转化成机械能C. 气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能，故该过程不符合热力学第一定律D. 发动机工作时，若没有漏气和摩擦，也没有发动机的热量损失，则燃料产生的热量能够完全转化成机械能√解析： 根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100％，现代汽车技术已经非常先进，但也不能够使气体燃烧释放的热量全部转化成机械能，A错误；气体燃烧过程符合热力学第二定律，内能无法全部用来做功以转化成机械能，B正确；气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能，但该过程符合热力学第一定律，C错误；根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100％，发动机工作时，就算没有漏气和摩擦，也没有发动机的热量损失，燃料产生的热量也不能完全转化成机械能，D错误。【练3】 如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（ ）A. 对外做功B. 内能减小C. 吸收热量D. 压强不变√解析： 由于爬山过程中气体体积不变，故气体不对外做功，故A错误；爬山过程中温度减小，则气体内能减小，故B正确；根据热力学第一定律可知ΔU＝W＋Q，爬山过程中气体不做功，但内能减小，故可知气体放出热量，故C错误；爬山过程中氧气瓶里的气体容积、质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程＝C，可知气体压强减小，故D错误。【练4】 （2025·江苏宿迁市模拟）下列关于能量守恒定律的认识，错误的是（ ）A. 某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B. 某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C. 对物体做功，物体的内能可能减小D. 石子从空中落下，最后停止在地面上，说明石子的能量消失了√解析： 根据能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，其他形式的能量一定增加，故A正确；某个物体的能量减少，根据能量守恒定律知，必然有其他物体的能量增加，故B正确；对物体做功，若物体同时向外界放热，物体的内能可能减小，故C正确；石子在运动和碰撞中机械能转化为物体及周围物体的内能，能量并没有消失，故D错误。考点二 热力学第一定律与气体状态变化图像的综合 处理热力学第一定律与气体状态变化图像的综合问题的思路（1）根据气体状态变化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、放热情况及做功情况。（2）在p-V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。〔多选〕（2024·新课标卷21题）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（ ）A. 1→2过程中，气体内能增加B. 2→3过程中，气体向外放热C. 3→4过程中，气体内能不变D. 4→1过程中，气体向外放热√√解析：1→2为绝热过程，Q＝0，气体体积减小，外界对气体做功，W＞0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU＞0，气体内能增加，A正确；2→3为等压膨胀过程，W＜0，由盖－吕萨克定律可知气体温度升高，内能增加，即ΔU＞0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＞0，气体从外界吸热，B错误；3→4过程为绝热过程，Q＝0，气体体积增大，W＜0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知ΔU＜0，气体内能减少，C错误；4→1过程中，气体做等容变化，W＝0，又压强减小，则由查理定律可知气体温度降低，内能减少，即ΔU＜0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q＜0，气体对外放热，D正确。 〔多选〕如图所示，一定质量的理想气体从状态a经等容过程到达状态b，再经过等压过程到达状态c，最后经等温过程回到初态a。下列说法正确的是（ ）（本题取材于鲁科版选择性必修第三册P61“节练习”T4）A. 在过程ca中，外界对气体做功B. 在过程ab中，气体对外界做功C. 在过程bc中，气体从外界吸收热量D. 在过程ca中，气体从外界吸收热量√√〔多选〕（2024·海南高考11题）如图，一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，bc延长线过坐标原点O，下列说法正确的是（ ）A. bc过程外界对气体做功B. ca过程气体压强不变C. ab过程气体放出热量D. ca过程气体内能减小√√解析：由于bc过程气体体积减小，则外界对气体做功，A正确；根据pV＝CT（C为常量）可得V＝T，根据题图可知，ca过程，图线上的点与坐标原点连线的斜率增大，则p减小，B错误；ab过程气体温度不变，内能不变，即ΔU＝0，体积减小，外界对气体做功，即W＞0，结合热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，Q＜0，即气体放出热量，C正确；ca过程，气体温度升高，内能增大，D错误。一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其p-T图像如图所示，气体在三个状态的体积分别为Va、Vb、Vc，压强分别为pa、pb、pc。已知pb＝p0，pc＝4p0，则下列说法正确的是（ ）A. pa＝3p0B. Vb＝3VcC. 从状态a到状态b，气体对外做功D. 从状态c到状态a，气体从外界吸热√解析：从状态a到状态b，气体体积不变，气体不对外做功，由查理定律可得＝，又pb＝p0，解得pa＝2p0，故A、C错误；从状态b到状态c，气体温度不变，由玻意耳定律可得pbVb＝pcVc，解得Vb＝4Vc，故B错误；从状态c到状态a，温度升高，内能增大，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知气体吸收热量，故D正确。 〔多选〕一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如T-V图像上的两条线段所示，则气体在（ ）A. 由a变化到b的过程中，气体对外做功B. 由b变化到c的过程中，气体的压强不变C. 由a变化到b的过程中，气体从外界吸热D. 由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能√√解析： 根据理想气体状态方程＝C可知T＝·V，即T-V图像的斜率为，故有pa＝pb＞pc，故B错误；理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故A正确；理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有ΔU＝Q＋W，而ΔU＞0，W＜0，则有ΔU＝Q－｜W｜，可得Q＞0，Q＞ΔU，即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故C正确，D错误。现实 科技 应用聚焦“素养”·提能力热力学第一定律与气体实验定律的综合 求解气体实验定律与热力学第一定律的综合问题的一般思路（2024·重庆高考3题）某救生手环主要由高压气罐密闭。气囊内视为理想气体。密闭气囊与人一起上浮的过程中。若气囊内气体温度不变，体积增大，则（ ）A. 外界对气囊内气体做正功B. 气囊内气体压强增大C. 气囊内气体内能增大D. 气囊内气体从外界吸热√解析：气囊上浮过程，密闭气体温度不变，由玻意耳定律pV＝C可知，体积变大，则压强变小，气体对外做功，故A、B错误；气体温度不变，内能不变，气体对外做功，W＜0，由热力学第一定律ΔU ＝ Q＋W，可知Q＞0，需要从外界吸热，故C错误，D正确。（2025·江苏省南京市六校联考）如图所示，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为L，这段过程对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于恒力F使活塞移动相同距离所做的功。已知活塞的面积为S，开始压缩时汽缸内气体的体积为V0，温度为T0，压强为p0。假设气体可视为理想气体，温度处处相同。（1）若气体被压缩后的温度为T，则被压缩后气体的压强p为多大？答案： 解析： 根据理想气体状态方程有＝解得p＝。（2）上述压缩过程中，气体传递给汽缸的热量为Q，则气体内能的变化量是多少？答案： FL－Q解析： 压缩过程活塞对气体所做的功W＝FL根据热力学第一定律有ΔU＝W－Q＝FL－Q。（2024·浙江1月选考17题）如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1＝750 cm3的左右两部分。面积为S＝100 cm2的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1＝300 K、压强p1＝2.04×105 Pa的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度T3＝350 K的状态3，气体内能增加ΔU＝63.8 J。已知大气压强p0＝1.01×105 Pa，隔板厚度不计。（1）气体从状态1到状态2是 （选填“可逆”或“不可逆”）过程，分子平均动能 （选填“增大”“减小”或“不变”）；解析： 根据热力学第二定律可知，气体从状态1到状态2是不可逆过程，由于隔板A的左侧为真空，可知气体从状态1到状态2，气体不做功，又没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不变，分子平均动能不变。不可逆 不变 （2）求水平恒力F的大小；答案： 10 N 解析： 气体从状态1到状态2发生等温变化，则有p1V1＝p2·2V1解得状态2气体的压强为p2＝＝1.02×105 Pa解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为对象，根据受力平衡可得p2S＝p0S＋F解得F＝（p2－p0）S＝（1.02×105－1.01×105）×100×10－4 N＝10 N。（3）求电阻丝C放出的热量Q。答案： 89.3 J解析： 当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度T3＝350 K的状态3，可知气体做等压变化，则有＝可得状态3气体的体积为V3＝·2V1＝×2×750 cm3＝1 750 cm3该过程气体对外做功为W＝p2ΔV＝p2（V3－2V1）＝1.02×105×（1 750－2×750）×10－6 J＝25.5 J根据热力学第一定律可得ΔU＝－W＋Q'解得气体吸收的热量为Q'＝ΔU＋W＝63.8 J＋25.5 J＝89.3 J可知电阻丝C放出的热量为Q＝Q'＝89.3 J。培养“思维”·重落实夯基 提能 升华1. 〔多选〕下列有关物体内能改变的说法中，正确的是（ ）A. 外界对物体做功，物体的内能一定增加B. 外界对物体传递热量，物体的内能一定增加C. 物体对外界做功，物体的内能可能增加D. 物体向外界放热，物体的内能可能增加12345678910√√解析： 做功和传热都能改变物体的内能，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，当外界对物体做功时，物体的内能不一定增加，同理当外界对物体传递热量时，物体的内能也不一定增加，故A、B错误；由ΔU＝Q＋W可知，若物体对外界做功的同时吸收热量，物体的内能可能增加，同理物体向外界放热的同时外界对物体做功，物体的内能可能增加，故C、D正确。123456789102. 〔多选〕用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体（ ）A. 体积减小，内能增大B. 体积减小，压强减小C. 对外界做负功，内能增大D. 对外界做正功，压强减小解析： 充气袋四周被挤压时，体积减小，外界对气体做功，即气体对外界做负功，根据热力学第一定律知，气体的内能增大，故A、C正确，D错误；气体的内能增大，温度升高，体积减小，根据＝C可知气体的压强必定增大，故B错误。√√123456789103. 〔多选〕如图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。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. 电冰箱的工作原理违背热力学第一定律D. 电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中所产生的其他一切影响，无论用任何办法都不可能加以消除√√12345678910解析： 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错误；根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，故A错误，B正确；压缩机工作时会发热，将一部分电能转化为内能消耗掉，这种影响没法消除，故D正确。123456789104. 一定质量的理想气体，体积由V1膨胀到V2，如果是通过等压过程实现，做功为W1、传递热量为Q1、内能变化为ΔU1；如果是通过等温过程实现，做功为W2、传递热量为Q2、内能变化为ΔU2，则下列关系式正确的是（ ）A. W1＞W2，Q1＞Q2，ΔU1＞ΔU2B. W1＞W2，Q1＞Q2，ΔU1＝ΔU2C. W1＞W2，Q1＝Q2，ΔU1＝ΔU2D. W1＜W2，Q1＝Q2，ΔU1＝ΔU2√12345678910解析： 等压过程中气体膨胀，对外做功时力的大小不变，而等温过程中气体膨胀，压强减小，对外做功的力减小，所做的功小于等压过程做的功，W1＞W2；等压过程时温度升高，气体内能增大，而等温过程时，气体内能不变，则ΔU1＞ΔU2；等压过程气体对外做的功多，内能增大得多，所以等压过程中气体吸收的热量多，Q1＞Q2，故选项A正确，B、C、D错误。123456789105. 〔多选〕（2025·山东日照期末考试）用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中有一定质量的理想气体，B为真空（如图甲），现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器（如图乙），这个过程称为气体的自由膨胀。下列说法正确的是（ ）A. 自由膨胀过程中，气体分子做无规则热运动B. 自由膨胀前后，气体的压强减小C. 自由膨胀前后，气体的温度不变D. 容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分√√√12345678910解析： 气体分子一直在做无规则热运动，即使在自由膨胀过程中也是如此，故A正确；自由膨胀过程中由于不受阻力作用，因此气体不做功，由于容器绝热，因此Q＝0，由ΔU＝W＋Q可知，气体内能不变，因此温度也不变，故C正确；自由膨胀后，温度不变，体积变大，由玻意耳定律可知，压强变小，故B正确；凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，故D错误。123456789106. （2024·山东高考6题）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（ ）A. a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功B. b→c过程，气体对外做功，内能增加C. a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功D. a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量√12345678910解析： a→b过程是等压变化且体积增大，则Wab＜0，由盖－吕萨克定律可知Tb＞Ta，即ΔUab＞0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知a→b过程，气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，另一部分用于增加内能，A错误；b→c过程中气体与外界无热量交换，即Qbc＝0，又由气体体积增大可知Wbc＜0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知气体内能减少，B错误；c→a过程为等温过程，可知Tc＝Ta，ΔUac＝0，根据热力学第一定律可知a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确；由A项分析可知Qab＝ΔUab－Wab，由B项分析可知Wbc＝ΔUbc，由C项分析可知0＝Wca＋Qca，又ΔUab＋ΔUbc＝0，联立解得Qab－（－Qca）＝－Wca－Wbc－Wab，根据p-V图像与坐标轴所围图形的面积表示气体对外界做的功，结合题图可知Qab－（－Qca）≠0，所以a→b过程气体从外界吸收的热量Qab不等于c→a过程放出的热量－Qca，D错误。12345678910图像分析123456789107. 〔多选〕（2025·河北秦皇岛市模拟）一定质量的理想气体，状态变化依次经历a→b，再经历b→c的过程，其压强p和温度T的关系如图所示，根据p-T图像，下列说法正确的是（ ）A. 状态a的体积小于状态c的体积B. 状态a的内能大于状态c的内能C. a→b的过程，气体从外界吸热D. b→c的过程，气体的分子数密度增大√√12345678910解析： 由理想气体的状态方程＝C，可得p＝T，即p-T图线上的点与坐标原点连线的斜率与体积成反比，由题图可知ka＝kb＞kc，则有Va＝Vb＜Vc，可知状态a的体积小于状态c的体积，b→c的过程，气体的分子数密度减小，A正确，D错误；由题图可知Ta＜Tc，可知状态a的内能小于状态c的内能，B错误；a→b的过程，气体温度升高，内能增大，即ΔU＞0，从状态a到状态b气体做等容变化，则W＝0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知Q＞0，气体从外界吸热，C正确。123456789108. （2025·福建莆田一中模拟考试）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始按箭头所示经一系列状态变化又回到状态a。由图可知，气体在a、b、c三个状态的密度ρa、ρb、ρc的大小关系是 ，气体分子的平均动能Eka、Ekb、Ekc的大小关系是 ，从状态a又回到状态a的过程，气体 （选填“从外界吸收”或“向外界放出”）热量。ρa＞ρb＝ρc Eka＝Ekc＜Ekb 从外界吸收 12345678910解析：由题图可知，气体体积关系为Va＜Vb＝Vc，气体的质量一定，则密度关系为ρa＞ρb＝ρc；由理想气体状态方程＝C可知，气体温度T＝，由题图数据可得Ta＝Tc＜Tb，温度越高，分子平均动能越大，则分子平均动能的关系为Eka＝Ekc＜Ekb；p-V图像中，气体沿顺时针变化回到初状态，可知气体对外做功，从状态a又回到状态a，温度不变，内能不变，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量。123456789109. （2024·湖北高考13题）如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为T0，气柱的高度为h。当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升h再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为ΔU＝CΔT，C为已知常量，大气压强恒为p0，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度。求：12345678910（1）再次平衡时容器内气体的温度；答案： T0 解析： 设容器内气体初、末状态体积分别为V0、V，末状态温度为T，由盖－吕萨克定律得＝其中V0＝Sh，V＝S联立解得T＝T0。12345678910（2）此过程中容器内气体吸收的热量。答案： （CT0＋mgh＋p0Sh）解析： 设此过程中容器内气体吸收的热量为Q，外界对气体做的功为W，由热力学第一定律得ΔU＝Q＋W其中ΔU＝C（T－T0）W＝－（mg＋p0S）h联立解得Q＝（CT0＋mgh＋p0Sh）。1234567891010. （2024·贵州高考13题）制作水火箭是青少年科技活动的常见项目之一。某研究小组为了探究水火箭在充气与喷水过程中气体的热学规律，把水火箭的塑料容器竖直固定，其中A、C分别是塑料容器的充气口、喷水口，B是气压计，如图a所示。在室温环境下，容器内装入一定质量的水，此时容器内的气体体积为V0，压强为p0，现缓慢充气后压强变为4p0，不计容器的容积变化。12345678910（1）设充气过程中气体温度不变，求充入的气体在该室温环境下压强为p0时的体积；答案： 3V0 解析： 设充入的气体在该室温环境下压强为p0时的体积为V，充气过程中气体温度不变，则有p0V0＋p0V＝4p0V0解得V＝3V0。12345678910（2）打开喷水口阀门，喷出一部分水后关闭阀门，容器内气体从状态M变化到状态N，其压强p与体积V的变化关系如图b中实线所示，已知气体在状态N时的体积为V1，压强为p1。求气体在状态N与状态M时的热力学温度之比；答案： 解析： 容器内气体从状态M变化到状态N，由理想气体的状态方程可得＝可得＝。12345678910（3）图b中虚线MN'是容器内气体在绝热（既不吸热也不放热）条件下压强p与体积V的变化关系图线，试判断气体在图b中沿实线从M到N的过程是吸热还是放热。（不需要说明理由）答案： 吸热12345678910解析： 由p-V图像与横坐标轴所围面积表示气体做功可知，从M到N的过程对外做功更多，N和N'都是从M状态变化而来，应该相同，可得TN＞TN'可知从M到N的过程内能降低得更少。由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，从M到N'的过程绝热，内能的减少量等于气体对外做功；从M到N的过程气体对外做功更多，内能降低反而更少，则气体必然吸热。12345678910THANKS演示完毕 感谢观看 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第3讲 热力学定律与能量守恒定律 练习（含解析）.docx 第3讲 热力学定律与能量守恒定律.docx 第3讲 热力学定律与能量守恒定律.pptx
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