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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　　　　为另一种形式，或者从一个物体　　　　到另一个物体，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
对于理想气体吸热、放热问题的定性判断问题，我们一般从以下角度分析：
(1)利用体积的变化分析做功问题。气体体积增大，对外做功；气体体积减小，外界对气体做功。
(2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化。一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减小。
(3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热。由热力学第一定律ΔU=W+Q，则Q=ΔU-W，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气体状态变化是吸热过程还是放热过程。
例3　(多选)(2023·云南玉溪第三中学高二期末)如图所示，一定质量的理想气体，从状态A沿直线经历状态B、C到达状态D，下列说法正确的是(　　)
A.A→B过程中气体分子的平均动能不变
B.B→C过程中气体对外界做功
C.B→C过程中气体向外界放热
D.C→D过程中气体分子的密集程度减小
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，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　如图所示，上端开口且足够高的光滑圆柱形气缸竖直放置，横截面积为10 cm2的活塞，将一定质量的理想气体封闭在气缸内。在气缸内距缸底30 cm处设有卡槽a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞放在a、b上，活塞的质量为5 kg，气体温度为180 K。现缓慢加热气缸内气体，当温度为300 K，活塞恰好离开卡槽a、b；若继续给气缸内气体缓慢加热，活塞上升10 cm的过程中，气体的内能增加了240 J。(设大气压强为p0=1.0×105 Pa，g取10 m/s2)求：
(1)开始时气缸内气体的压强；
(2)活塞上升10 cm时气缸内气体的温度；
(3)活塞离开卡槽a、b之后上升10 cm的过程中，气体吸收的热量。
气体实验定律与热力学第一定律相结合问题：
1.做功分析与计算
(1)体积增大，气体对外界做功；体积减小，外界对气体做功。
(2)等压变化利用W=pΔV计算：p-V图像中图线与横轴所围面积表示做功绝对值大小。
2.利用ΔU=W+Q分析求解问题。
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
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　CD　［根据题意，由题图可知，A→B过程中气体温度升高，则气体分子的平均动能增大，故A错误；根据题意，由题图可知，B→C过程中气体压强不变，温度降低，由盖—吕萨克定律可知，气体的体积减小，则外界对气体做功，由于温度降低，气体内能减小，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，由于ΔU<0，W>0可得Q<0，即气体向外界放热，故B错误，C正确；根据题意，由题图可知，C→D过程中，气体的温度不变，压强减小，由玻意耳定律可知，气体的体积增大，则气体分子的密集程度减小，故D正确。］
例4　(1)9×104 Pa　(2)400 K　(3)255 J
解析　(1)活塞刚好离开卡槽时，有mg+p0S=p2S
根据查理定律得=
解得p1=p2=9×104 Pa。
(2)活塞离开卡槽后，气体做等压变化，
根据盖—吕萨克定律得=
解得T3=T2=400 K。
(3)活塞离开卡槽a、b之后上升10 cm的过程中，气体对外界做功W=-p2·SΔh=-15 J
根据热力学第一定律得Q=ΔU-W=255 J。(共18张PPT)
DISANZHANG
第三章
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_______________
再现
素养知识
热量
Q
所做的功W
Q+W
自发
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 为另一种形式，或者从一个物体 到另一个物体，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
产生
消失
转化
转移
保持
不变
能量守恒定律
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。
总结提升
对于理想气体吸热、放热问题的定性判断问题，我们一般从以下角度分析：
(1)利用体积的变化分析做功问题。气体体积增大，对外做功；气体体积减小，外界对气体做功。
(2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化。一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减小。
(3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热。由热力学第一定律ΔU=W+Q，则Q=ΔU-W，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气体状态变化是吸热过程还是放热过程。
　(多选)(2023·云南玉溪第三中学高二期末)如图所示，一定质量的理想气体，从状态A沿直线经历状态B、C到达状态D，下列说法正确的是
A.A→B过程中气体分子的平均动能不变
B.B→C过程中气体对外界做功
C.B→C过程中气体向外界放热
D.C→D过程中气体分子的密集程度减小
例3
√
√
根据题意，由题图可知，A→B过程中气体温度
升高，则气体分子的平均动能增大，故A错误；
根据题意，由题图可知，B→C过程中气体压强
不变，温度降低，由盖—吕萨克定律可知，气体
的体积减小，则外界对气体做功，由于温度降低，气体内能减小，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，由于ΔU<0，W>0可得Q<0，即气体向外界放热，故B错误，C正确；
根据题意，由题图可知，C→D过程中，气体的温度不变，压强减小，由玻意耳定律可知，气体的体积增大，则气体分子的密集程度减小，故D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，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。
　如图所示，上端开口且足够高的光滑圆柱形气缸竖直放
置，横截面积为10 cm2的活塞，将一定质量的理想气体封
闭在气缸内。在气缸内距缸底30 cm处设有卡槽a、b两限制
装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞放在a、b上，活
塞的质量为5 kg，气体温度为180 K。现缓慢加热气缸内气体，当温度为300 K，活塞恰好离开卡槽a、b；若继续给气缸内气体缓慢加热，活塞上升10 cm的过程中，气体的内能增加了240 J。(设大气压强为p0=1.0×105 Pa，g取10 m/s2)求：
(1)开始时气缸内气体的压强；
例4
答案　9×104 Pa
活塞刚好离开卡槽时，有
mg+p0S=p2S
根据查理定律得=
解得p1=p2=9×104 Pa。
(2)活塞上升10 cm时气缸内气体的温度；
答案　400 K
活塞离开卡槽后，气体做等压变化，
根据盖—吕萨克定律得=
解得T3=T2=400 K。
(3)活塞离开卡槽a、b之后上升10 cm的过程中，
气体吸收的热量。
答案　255 J
活塞离开卡槽a、b之后上升10 cm的过程中，气体对外界做功W=-p2·
SΔh=-15 J
根据热力学第一定律得Q=ΔU-W=255 J。
总结提升
气体实验定律与热力学第一定律相结合问题：
1.做功分析与计算
(1)体积增大，气体对外界做功；体积减小，外界对气体做功。
(2)等压变化利用W=pΔV计算：p-V图像中图线与横轴所围面积表示做功绝对值大小。
2.利用ΔU=W+Q分析求解问题。

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