资源简介

热力学定律与能量守恒作业题
作业题目难度分为 3档：三星☆☆☆（基础题目）
四星☆☆☆☆（中等题目）
五星☆☆☆☆☆（较难题目）
本套作业题目 1-10 题为三星,11-13 为四星，14-17 为五星。
1．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量
的气体，M可沿 N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在 M向
下滑动的过程中( ) ☆☆☆
A．外界对气体做功，气体内能增大
B．外界对气体做功，气体内能减小
C．气体对外界做功，气体内能增大
D．气体对外界做功，气体内能减小
答案解析：M向下滑动的过程中，气体体积减小，故外界对气体做功，W＞0，
下滑过程不与外界发生热交换，Q＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知内能
增大，A正确，B、C、D错误．
2．关于热力学定律，下列说法正确的是( ) ☆☆☆
A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量
B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
D．不可能使热量从低温物体传向高温物体
E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
答案解析：改变内能的方法有做功和热传递两种，所以为了增加物体的内能，必
须对物体做功或向它传递热量，选项 A正确；对物体做功的同时向外界放热，
则物体的内能可能不变或减小，选项 B错误；根据热力学第二定律可知，在对
外界有影响的前提下，可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，选项 C 正
确；在有外界做功的条件下，可以使热量从低温物体传递到高温物体，选项 D
错误；根据热力学第二定律可知，选项 E正确．
3.景颇族的祖先发明的点火器如图所示，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( ) ☆☆☆
A．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，气体内能减少
答案解析：猛推推杆，封闭在套筒中的气体被压缩，外界对气体做功，套筒由牛
角做成，导热能力很差，且压缩过程用时极短，故压缩过程可看做绝热过程．由
ΔE W pV＝ 可知气体的内能增加，温度升高，根据 ＝C可知因 T增大，V减小，
T
故 p增大，选项 B正确．
4.如图所示，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔
板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝．气缸壁和隔板均绝热．初始
时隔板静止，左右两边气体温度相等．现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时
间后切断电源．当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比( ) ☆☆☆
A．右边气体温度升高，左边气体温度不变
B．左右两边气体温度都升高
C．左边气体压强增大
D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量
答案解析：由于气缸壁和隔板都绝热，内部气体之间、内部气体与外界气体之间
都没有热传递．当电热丝通电后，右边的气体温度升高、压强增大而左边气体压
强不变，右边气体对隔板的压力大于左边，将隔板向左推，压缩左边的气体做功，
根据热力学第一定律，左边气体的内能增加，气体的温度升高，左边的气体压强
增大，A错误，BC正确；由于右边气体通过隔板对左边气体做功要消耗内能，
右边气体内能的增加量为电热丝放出的热量减去对左边气体所做的功，D错．
5．关于物体的内能及热力学定律，下列说法正确的是( ) ☆☆☆
A．物体的内能是指物体内所有分子动能和所有分子势能的总和，物体内能的多
少，跟物体的种类、质量、物态、温度、体积都有关
B．系统对外界做功，同时系统吸热，则系统的温度一定变化
C．一定质量的理想气体，保持压强不变，吸热膨胀，气体的内能一定增加，吸
收的热量一定大于内能的增量
D．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律，因此都不可能
制成
E．对任何一类宏观自然过程进行方向性的说明，都可以作为热力学第二定律的
表述，例如：气体向真空的自由膨胀是不可逆的
答案解析：物体的内能是指物体内所有分子动能和所有分子势能的总和，物体的
内能的多少，是由系统状态决定的，跟物体的种类、质量、物态、体积均有关，
选项 A正确；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，系统对外做功，同时系统吸
热，若 Q＝－W，内能不变，温度可能不变，若 Q≠－W，内能一定变化，温度
可能变化，选项 B错误，一定质量的理想气体，保持压强不变，体积膨胀，则
气体的温度一定升高，内能一定增加，吸收热量的同时气体对外做功，故吸收热
量一定大于内能的增量，选项 C正确；第一类永动机违背能量守恒定律，第二
类永动机违背热力学第二定律，并不违背热力学第一定律，故选项 D错误；热
力学第二定律揭示了一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，
即自然界的一切宏观过程进行都具有方向性，在不产生其他影响的情况下，都是
不可逆的，选项 E正确．
6．下列说法中正确的是( ) ☆☆☆
A．气体的状态变化时，温度升高，气体分子的平均动能增加，气体的压强一定
增大
B．晶体和非晶体的主要区别在于晶体具有固定的熔点
C．一切自发过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行
D．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，但斥力减小得更快，
所以分子间的作用力表现为引力
E．一定质量的理想气体，放热的同时外界对其做功，其内能可能减少
答案解析：气体的温度升高，气体的内能增加，但气体的压强不一定增大，故选
项 A错误；晶体有固定的熔点，非晶体没有固有熔点，选项 B正确；一切自发
的过程总是向着分子无序程度增大的方向进行，符合熵增原理，选项 C正确；
随着分子间距离增大，分子间相互作用的引力和斥力都随距离的增大而减小，斥
力减小比引力减小的快，但分子间作用力在距离较小时表现为斥力，在距离较大
时表现为引力，故选项 D错误；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，放热的同
时对其做功，其内能可能减小，选项 E正确．
7．对于一定量的理想气体，下列说法正确的是( ) ☆☆☆
A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变
B．若气体的内能不变，其状态也一定不变
C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大
D．气体温度每升高 1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关
E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大
pV
答案解析：对一定质量的理想气体，有 ＝常量，当体积和压强不变时，温度
T
也不变，而其内能仅由温度决定，故其内能不变，因此 A正确．在等温时，理
pV
想气体内能不变，但其状态可以变化，并遵循玻意耳定律，故 B错．由于 ＝
T
常量，当 V与 T成正比时，p不变，故 C错．对气体，在等压和等容情况下，比
热容不同，因此 D正确．由于理想气体的内能仅由温度决定，温度升高，内能
增大，故 E正确．
8.一定质量的理想气体状态变化过程如图所示，第 1种变化是从 A到 B，第 2种
变化是从 A到 C.比较两种变化过程，则( ) ☆☆☆
A．A到 C过程气体吸收热量较多
B．A到 B过程气体吸收热量较多
C．两个过程气体吸收热量一样
D．两个过程气体内能增加不相同
答案解析：在 p T图中，等容线是过原点的倾斜直线，由题图可知 VC＞VA＞VB，
故从 A→C，气体对外做功较多，由 TB＝TC可知两过程内能增量相同，根据ΔU
＝W＋Q可知，从 A→C，气体吸收热量较多，选项 A正确，而 B、C、D错误．
9．下列对热学相关知识的判断中正确的是( ) ☆☆☆
A．对一定质量的气体加热，其内能一定增大
B．物体温度升高时，物体内的每个分子的速率都将增大
C．对一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增大
D．功转化为热的实际宏观过程是不可逆过程
E．自然界中的能量虽然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故
要节约能源
答案解析：气体内能变化由做功和热传递共同决定，A错误；温度升高，分子的
平均动能增大，部分分子速率也会减小，B错误；理想气体压强和体积增大，温
度一定增大，内能一定增大，C正确；一切涉及热现象的宏观过程都是不可逆的，
D正确；自然界中的能量在数量上是守恒的，但能量在转化过程中，品质逐渐降
低，可利用的能源在逐渐减少，故要节约能源，E正确．
10．关于物体的内能，以下说法中正确的是( ) ☆☆☆
A．物体吸收热量，内能一定增大
B．物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少
C．物体体积改变，内能可能不变
D．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功
E．质量相同的 0 ℃的水的内能比 0 ℃的冰的内能大
答案解析：物体吸收热量，若同时对外做功，其内能可能减少，选项 A错误；
根据热力学第一定律，物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少，选项 B
正确；物体体积改变，例如理想气体体积改变，只要温度不变，其内能不变，选
项 C正确；可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，但是会引起其他变化，
选项 D错误；0 ℃的水变成 0 ℃的冰需要放出热量，故质量相同的 0 ℃的水的
内能比 0 ℃的冰的内能大，选项 E正确．
11．下列关于热力学第二定律的说法中正确的是( ) ☆☆☆☆
A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生
B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
C．机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来做功而转化成机械能
D．气体向真空的自由膨胀是可逆的
E．热运动的宏观过程有一定的方向性
答案解析：符合能量守恒定律，但违背热力学第二定律的宏观过程不能发生，选
项 A错误；一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，选项 B正确；机
械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来做功而转化成机械能，选项 C
正确；气体向真空的自由膨胀是不可逆的，选项 D错误；热运动的宏观过程有
一定的方向性，选项 E正确．
12．关于热力学定律，下列说法正确的是( ) ☆☆☆☆
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
答案解析：若气体吸热的同时对外做功，则其温度不一定升高，选项 A错误；
做功是改变物体内能的途径之一，选项 B正确；理想气体等压膨胀，气体对外
pV
做功，由理想气体状态方程 ＝C知，气体温度升高，内能增加，故一定吸热，
T
选项 C错误；根据热力学第二定律知选项 D正确；如果两个系统分别与状态确
定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统与第三个系统的温度均相等，则这
两个系统之间也必定达到热平衡，故选项 E正确．
13.一定质量的理想气体在初状态(状态 A)时温度为 T0，压强 p0＝2.0×105 Pa，内
能为 20 J，其体积 V与热力学温度 T间的关系如图所示，线段 AB、BC分别与 V
轴和 T轴平行．假设理想气体的内能与热力学温度的二次方成正比．☆☆☆☆
(1)求状态 C时的压强 pC.
(2)若气体从状态 A变化到状态 C的过程中，对外界做的功为 10 J，则此过程中
气体________(选填“吸收”或“放出”) ________ J热量．
答案解析：(1)从 A到 B发生等温变化，有 p0V0＝pB·2V0，从 B到 C发生等容变
p p 3p
化，有 B＝ C，联立解得 p 0C＝ ＝3.0×105 Pa.
T0 3T0 2
(2)因理想气体的内能与热力学温度的二次方成正比，所以在状态 C时内能为 180
J，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得 Q＝170 J，所以此过程吸收热量 170 J.
14.如图所示 p-V图像中，一定质量的理想气体由状态 A经过 ACB过程至状态 B，
气体对外做功 280 J，放出热量 410 J；气体又从状态 B经 BDA过程回到状态 A，
这一过程中外界对气体做功 200 J. ☆☆☆☆☆
(1)ACB过程中气体的内能如何变化？变化了多少？
(2)BDA过程中气体吸收还是放出多少热量？
答案解析：(1)ACB过程中，W1＝－280 J，Q1＝－410 J
由热力学第一定律得 UB－UA＝W1＋Q1＝－690 J
气体的内能减少，减少量为 690 J.
(2)因为一定质量理想气体的内能只与温度有关，BDA过程中气体内能变化量：
UA－UB＝690 J
由题知 W2＝200 J
由热力学第一定律得 UA－UB＝W2＋Q2
解得 Q2＝490 J
即吸收热量 490 J.
15.如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的倒 U形管竖直放置，右端
与大气相通，左端封闭气柱长 L1＝20 cm(可视为理想气体)，两管中水银面等
高．先将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后左管水银面高出右管水银面 h＝
10 cm.(环境温度不变，大气压强 p0＝75 cmHg) ☆☆☆☆☆
(1)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”做单位)．
(2)此过程中外界对左管内气体________(选填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气
体将________(选填“吸热”或“放热”)．
答案解析：(1)设 U 形管横截面积为 S，右端与大气相通时左管中封闭气体压强
为 p1，右端与一低压舱接通后左管中封闭气体压强为 p2，气柱长度为 L2，稳定
后低压舱内的压强为 p，左管中封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得
p1V1＝p2V2
p1＝p0
p2＝p－ph
V1＝L1S
V2＝L2S
h＝2(L2－L1)
联立各式，代入数据得 p＝70 cmHg.
(2)此过程气体体积增大，外界对气体做负功，温度不变，内能不变，故吸热．
16.如图所示，用质量 m＝1 kg的活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞
与汽缸壁间的摩擦忽略不计，开始时活塞距离汽缸底部的高度 h1＝0.50 m，气体
的温度 t1＝27 ℃，给汽缸缓慢加热至 t2＝ 207 ℃，活塞缓慢上升到距离汽缸底
某一高度 h2处，此过程中被封闭气体增加的内能ΔU＝300 J．已知大气压强 p0
＝1.0×105 Pa，重力加速度 g取 10 m/s2，活塞横截面积 S＝5.0×10－4 m2.求：
(1)初始时汽缸内气体的压强和缓慢加热后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. ☆☆☆☆☆
mg
答案解析：(1)气体压强 p＝p0＋ ＝1.2×105 Pa.S
h1S h2S
气体做等压变化，根据盖吕萨克定律可得 ＝ ，
T1 T2
代入数据解得 h2＝0.80 m.
(2)在气体膨胀的过程中，气体对外做功为
W0＝pΔV＝[1.2×105×(0.80－0.50)×5.0×10－4] J＝18 J.
根据热力学第一定律可得气体内能的变化为
ΔU＝－W0＋Q，得 Q＝ΔU＋W0＝318 J.
17．如图甲所示，用面积为 S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞
上放一砝码，活塞和砝码的总质量为 m.现使汽缸内的气体缓缓按图乙所示的规
律变化，汽缸内的气体从状态 A变化到状态 B.若该过程中气体内能发生了变化，
气体柱高度增加了ΔL.外界大气压强为 p0. ☆☆☆☆☆
(1)下列说法中正确的是________．
A．该过程中汽缸内气体的压强始终为 p0
B．该过程中气体的内能不断增大
C．该过程中气体不断从外界吸收热量
D．气体在该过程中吸收的热量大于它对外界做的功
E．A和 B两个状态，汽缸内壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数相
同
(2)汽缸内气体的温度为 T1时，气体柱的高度为 L＝________(用图中和题目中给
出的字母表示)．
(3)若气体从状态 A变化到状态 B的过程中从外界吸收的热量为 Q，则被封闭气
体的内能变化了多少？
答案解析：(1)根据图乙可知气体在该过程中发生的是等压变化，该过程中汽缸
p mg内气体的压强始终为 0＋ ，选项 A错误；由图乙可知气体温度升高，内能增S
大，气体体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律可知，气体必定从外界吸收热
量，且气体从外界吸收的热量大于气体对外做的功，选项 B、C、D正确；A和
B两个状态，气体温度不相同，气体分子运动的平均速率不相等，单个分子对汽
缸内壁的平均撞击力也不相等，根据等压变化，可判断汽缸内壁单位面积单位时
间内受到分子撞击的次数不同，选项 E错误．
(2) V V由盖吕萨克定律得 1＝ 2 L·S L＋ΔL· S T1，即 ＝ ，解得 L＝ ΔL.
T1 T2 T1 T2 T2－T1
(3)对活塞和砝码整体，由力的平衡条件得
mg＋p0S＝pS
解得 p＝p mg0＋
S
气体从状态 A变化到状态 B的过程中对外做的功为
W＝pSΔL＝(p0S＋mg)ΔL
由热力学第一定律得，气体内能的变化量为ΔU＝Q－W＝Q－(p0S＋mg)ΔL.热力学定律与能量守恒定律讲义（教师逐字稿）
课程简介：PPT(第 1 页)：同学好，我们又见面了，上次课讲的内容
巩固好了么，要是感觉有什么问题，可以课后和我联系，我们今天的
内容是关于热力学定律与能量守恒定律的相关概念和知识点，让我们
来一起看一下。
PPT(第 2 页):热力学定律与能量守恒定律部分是选修 3-3 的重点内
容，主要考察内容就是气体各个物理量发生变化过程中的问题，同学
要重视条件和特点，在这个基础上进行题型巩固。
PPT(第 3 页):我们看一下目录，还是老样子，梳理知识体系和解决经
典问题实例。
PPT(第 4 页)：我们先来看一下知识体系的梳理部分。
PPT(第 5 页)：这是我们关于热力学定律与能量守恒定律的总框架，
知识点上包括热力学第一定律、能量守恒定律和热力学第二定律。考
点上包括对热力学第一定律的理解和对热力学第二定律的理解
PPT(第 6 页)：OK，我们先说一下热力学第一定律。
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
界对它所做的功的和。
(2)表达式：ΔU＝Q＋W。
(3)ΔU＝Q＋W 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
PPT(第 7 页)：再看一下能量守恒定律的情况：
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。
PPT(第 8 页):好，我们再来看看热力学第二定律：
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。
PPT(第 9 页)：关于考点，我们先看一下对热力学第一定律的理解：
1.热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的
过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量
关系，即ΔU＝Q＋W。
2.几种特殊情况
(1)若过程是绝热的，则 Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体
内能的增加量。
(2)若过程中不做功，即 W＝0，则 Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体
内能的增加量。
(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则 W＋Q＝0 或 W
＝－Q。外界对物体做的功等于物体放出的热量。
PPT(第 10 页)：再来看看对热力学第二定律的理解，在热力学第二定
律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”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。
PPT(第 11 页)：2.热力学第二定律的实质
自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。如
PPT(第 12 页)：3.两类永动机的比较
分类 第一类永动机 第二类永动机
不需要任何动力或 从单一热源吸收热量，使之
设计要求 燃料，却能不断地对 完全变成功，而不产生其他
外做功的机器 影响的机器
不可能制成的 不违背能量守恒，违背热力
违背能量守恒
原因 学第二定律
PPT(第 13 页)：这是我们的总图，因为图片有点大，可以下载原图下
来进行研究。
PPT(第 14 页)：接下来我们来一起看一下经典题型部分，注意我们在
梳理过程中，也应该将我们经常遇到的经典知识点也梳理上去，这样
才能既梳理巩固清楚知识体系，也能清楚出题目的方向。
PPT(第 15—16 页)：第 1 题和答案。
PPT(第 17—18 页)：第 2 题和答案。
PPT(第 19—20 页)：第 3 题和答案。
PPT(第 21 页)：回顾落实。看完视频题目后，有没有学会如何运用知
识体系来解题？我们再次总结一下梳理知识体系的重要性吧。
PPT(第 22 页)：再来回顾下我们的要点：
①热力学第一定律△U=Q+W，要注意符号；
②能量既不能凭空产生也不能凭空消失，只能从一个地方转移到另一
个地方；
③热力学第二定律的表现出自然界中进行的涉及热现象的宏观过程
都具有方向性。
在这中间我们有些小小的提醒：
①两类永动机的区别；
②热力学第一定律的应用要注意符号；
PPT(第 23 页)：课后作业布置，请认真完成我们准备的题目，因为对
应的题型可以充分的对咱们学习内容进行很好的巩固和加强，所有题
目难度不是太大，但是是对所学内容非常好的融汇与渗透，也是对学
习效果非常好的检验。在解答过程中一定要仔细哦。
PPT(第 24 页)：谢谢同学，我们下次再见！(共24张PPT)
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热力学定律与能量守恒定律
知识体系梳理
优秀同龄人的陪伴 让你的青春少走弯路
热力学定律与能量守恒定律部分是
选修3-3的重点内容，主要考察内容
就是气体各个物理量发生变化过程
中的问题，同学要重视条件和特点，
在这个基础上进行题型巩固。
使用说明-内容说明
01
目 录
梳理知识体系
CONTENTS
02
解决经典问题实例
PA RT 1
梳理知识体系
DREAM OF THE FUTURE
热力学定律与能量守恒定律
大 致 框 架
热力学第一定律
能量守恒定律
热力学定律与
能量守恒定律
热力学第二定律
对热力学第一定律
的理解
考点
对热力学第二定律
的理解
热力学定律与能量守恒定律
大 致 框 架
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的功的和。
(2)表达式：ΔU＝Q＋W。
热力学第一定律
(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则：
物理量意
义符号
W
Q
ΔU
＋
外界对物体做功
物体对外界做功
物体吸收热量 内能增加
物体放出热量 内能减少
－
热力学定律与能量守恒定律
大 致 框 架
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。
能量守恒定律
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。
热力学定律与能量守恒定律
大 致 框 架
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
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。
热力学定律与能量守恒定律
大 致 框 架
1.热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内
能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递
之间的定量关系，即ΔU＝Q＋W。
对热力学第一
定律的理解
2.几种特殊情况
(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等
于物体内能的增加量。
考点
(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等
于物体内能的增加量。
对热力学第二
定律的理解
(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0
或W＝－Q。外界对物体做的功等于物体放出的热量。
热力学定律与能量守恒定律
大 致 框 架
对热力学第一
定律的理解
1.对热力学第二定律关键词的理解
在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他
影响”的涵义。
考点
(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。
对热力学第二
定律的理解
热力学定律与能量守恒定律
大 致 框 架
对热力学第一
定律的理解
2.热力学第二定律的实质
自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。如
考点
对热力学第二
定律的理解
热力学定律与能量守恒定律
大 致 框 架
对热力学第一
定律的理解
3.两类永动机的比较
分类 第一类永动机
考点
第二类永动机
不需要任何动力或燃 从单一热源吸收热量，使
设计要求 料，却能不断地对外 之完全变成功，而不产生
对热力学第二
定律的理解
做功的机器
其他影响的机器
不可能制
成的原因
不违背能量守恒，违背热
力学第二定律
违背能量守恒
热力学定律与
能量守恒定律
知识树原图
PA RT 2
利用知识体系框架来解题
DREAM OF THE FUTURE
经典例题1
一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能
减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是( )
A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104J
B．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105J
C．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×105J
D．W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－4×104J
答案解析1
答案解析：因为外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104J，内能减少，
ΔU取负值，即ΔU＝－1.2×105J，根据ΔU＝Q＋W，
可得Q＝ΔU－W＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，故B正确。
经典例题2
如图，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( )
A．T ＞T ，Q ＞Q B．T ＞T ，Q ＜Q
b c ab ac
b c ab ac
C．T ＝T ，Q ＞Q
b c ab ac
D．T ＝T ，Q ＜Q
b c ab ac
答案解析2
答案解析：根据热力学定律PV/T＝C，可知b、c状态的温度相等，又因
为ab过程中，体积变大，气体对外做功，所以吸收的热量比ac过程的多，
故C项正确。综上所述，本题正确答案为C。
经典例题3
导热气缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且不漏气，活塞下
挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止，现在把沙桶底部钻一个小洞，
细沙慢慢漏出，并缓慢降低气缸外部环境温度，则( )
A．气体压强增大，内能可能不变
B．外界对气体做功，气体温度降低
C．气体体积减小，压强增大，内能一定减小
D．外界对气体做功，气体内能一定增加
答案解析3
答案解析：由平衡条件知活塞受到的沙桶拉力减小，其他力如活塞重力、
大气压力不变，则气体压强增大、体积减小，外界对气体做功，由于环
境温度缓慢降低，则气体内能减少，由ΔU＝W＋Q知 Q<0，即向外放热，
则选BC。
PA RT 3
回顾落实
DREAM OF THE FUTURE
要点
①热力学第一定律△U=Q+W，要注意符号；
②能量既不能凭空产生也不能凭空消失，只能从一个地方转
移到另一个地方；
③热力学第二定律的表现出自然界中进行的涉及热现象的宏
观过程都具有方向性。
提醒
①两类永动机的区别；
②热力学第一定律的应用要注意符号。
布置作业
根据本节课所学，完成学霸布置的作业，加油。
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