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第三章　热力学定律
第三节　热力学第二定律
1.知道热传导、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性．具有方向性的过程是不可逆的.2.理解热力学第二定律的两种表述，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不可能制成.3.学会用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题.4.学会运用热力学第二定律解决一些实际问题．
课前 · 自主预习
1．热量可以自发地由________物体传给________物体．
2．热量不能自发地由________物体传给________物体．
3．热传导过程是有__________的．
4．两种不同的气体________自发地混合，最后成为一种均匀的混合气体．相反，一种均匀的混合气体却________自发地分开成为两种气体．
热传导及扩散的方向性
高温
低温
低温
高温
方向性
可以
不会
1．热机
(1)热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的________变成工作物质的________．
第二个阶段是工作物质对外_______，把自己的内能变成________.
(2)热机的效率：热机输出的____________与燃料产生的__________
的比值．用公式表示η＝____．
机械能和内能转化的方向性
化学能
内能
做功
机械能
机械功W
热量Q
2．第二类永动机
(1)定义：只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化．
(2)第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类永动机不违背______________，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸收的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库．
能量守恒定律
1．热力学第二定律的克劳修斯表述
热量不能自发地从______物体传到______物体．即热传导的过程具有________．
2．开尔文表述
不可能从单一热库吸收热量，使之______________，而不产生其他影响．(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)
热力学第二定律
低温
高温
方向性
完全变成功
3．热力学第二定律的理解
(1)一切宏观自然过程的进行都具有_________.
(2)气体向真空的自由膨胀是_________的．
(3)第二类永动机是不可能制成的．
(4)机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功而转化成机械能．
方向性
不可逆
课堂 · 重难探究
1．对热力学第二定律的理解
在热力学第二定律的表述中，正确地理解“自发地”“不产生其他影响”的确切含义是理解热力学第二定律的关键所在．
(1)“自发地”过程就是不受外来干扰进行的自然过程，如重物下落、植物的开花结果等都是自然界客观存在的一些过程，它不受外界干扰．
对热力学第二定律的理解
在热传递过程中，热量可以自发地从高温物体传向低温物体，却不能自发地从低温物体传向高温物体．要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或外界的帮助”，就是要有外界对其做功才能完成．电冰箱就是一例，它是靠电流做功把热量从低温处“搬”到高温处的．
(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．
2．热力学第二定律的实质
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．热力学第二定律的微观解释
一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．
4．热平衡
两个有温差的物体互相接触，通过接触面上两侧分子的互相碰撞，使得温度高的物体分子平均动能逐渐减少，温度低的物体分子平均动能逐渐增大，直至两者温度相同达到热平衡．
例1　(2025年南通月考)半导体掺杂对于半导体工业有着举足轻重的作用，其中一种技术是将掺杂源物质与硅晶体在高温(800到1 250摄氏度)状态下接触，掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面．下列说法中正确的是 (　　)
A．这种渗透过程是自发可逆的
B．这种渗透过程是外界作用引起的
C．温度越高越容易掺杂
D．温度升高后，掺杂源物质所有分子的热运动速率都增加
【答案】C
【解析】掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，所以这种渗透过程是分子的扩散现象该过程为自发过程，其逆过程不能自发进行，A、B错误；温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，分子的平均速率增大，并不是所有分子的热运动速率都增加，C正确、D错误．
变式1　下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是 (　　)
A．第二类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第一定律
B．能量耗散过程中能量不守恒
C．夏天打开电冰箱的门，可以起到室内降温作用
D．一切自发过程总是沿着分子无序性增大的方向进行
【答案】D
【解析】第二类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第二定律，A错误；能量耗散过程中能量也是守恒的，B错误；电冰箱制冷机工作后，冰箱冷冻室内的蒸发器温度降低，吸收空气中的热量，而与此同时，冰箱外部的冷凝器温度升高，将热量传给空气，室内空气的热量只是被冰箱吸收后又被放出，所以室温不会下降，不可以起到室内降温作用，C错误；根据熵增加原理，一切自发过程总是沿着分子无序性增大的方向进行，D正确．
1．热力学第二定律的其他描述
(1)一切宏观自然过程的进行都具有方向性．
(2)气体向真空的自由膨胀是不可逆的．
(3)第二类永动机是不可能制成的．
对第二类永动机的理解
2．两类永动机的比较
永动机 第一类永动机 第二类永动机
设计要求 不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去) 将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热源，实现内能与机械能的转化)
不可能的原因 违背了能量守恒定律 违背了热力学第二定律
例2　(多选)根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是 (　　)
A．一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
B．空调的工作过程表明，热量可以由低温物体向高温物体传递
C．因为内能无法全部用来做功转化成机械能而不引起其他变化，所以热机效率一定不能达到百分之百
D．第二类永动机不违背能量守恒定律，当人类科技水平足够先进时，第二类永动机可以被制造出来
【答案】BC
【解析】热运动的宏观过程会有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真的发生，根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，所以机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，A错误，C正确；空调的工作过程表明，热量可以由低温物体向高温物体传递，B正确；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．
变式2　(多选)如图中气缸内盛有一定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是 (　　)
A．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违背热力学第二定律
B．气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，此过程不违背热力学第二定律
C．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违背热力学第二定律
D．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违背热力学第一定律
【答案】CD
【解析】由于气体始终通过气缸与外界接触，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，气体等温膨胀，所以气缸内的气体温度不变，内能也不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，此过程既不违背热力学第二定律，也不违背热力学第一定律，此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力F对活塞做功，此过程不可能发生，C、D正确．
1．热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的一种表述形式，是从能的角度揭示不同物质运动形式相互转化的可能性．告诫人们：第一类永动机不可能制成．
2．热力学第二定律揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性．如机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，进一步揭示了各种有关热的物理过程都具有方向性．告诫人们：第二类永动机不可能制成．
小练 · 随堂巩固
1．对热力学第一定律和第二定律的理解，下列说法正确的是 (　　)
A．热量不能由低温物体传递到高温物体
B．外界对物体做功，物体的内能必定增加
C．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
D．机械能不能全部转化为内能
【答案】C
【解析】根据热力学第二定律可知，热量不能自发地由低温物体传递到高温物体，但在一定条件下，热量可以由低温物体传递到高温物体，例如电冰箱的工作过程，A错误；根据热力学第一定律，物体内能的变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，B错误；内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化，是热力学第二定律的表述形式之一，C正确；机械能可以全部转化为内能，D错误．
2．1827年，布朗作为英国植物学家，在花粉颗粒的水溶液中观察到花粉永不停息地做无规则运动.1905年，爱因斯坦根据扩散方程建立布朗运动的统计理论，从而使分子动理论的物理图景为人们广泛接受．关于分子动理论相关知识，下列说法中正确的是 (　　)
A．分子的扩散现象是可逆的
B．布朗运动证明组成固体小颗粒的分子在做无规则运动
C．花粉颗粒越小，无规则运动越明显
D．分子永不停息地做无规则运动说明永动机是可以实现的
【答案】C
【解析】分子的扩散现象是不可逆的，A错误；布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子在做无规则运动，B错误；温度越高，花粉颗粒越小，无规则运动越明显，C正确；永动机是不可以实现的，D错误．
3．对热力学第二定律理解，正确的是 (　　)
A．热力学第二定律是从另一个侧面阐述能量守恒定律
B．若消除热机的漏气、摩擦和热量损耗，热机效率可以达到100%
C．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能
D．熵是系统内分子运动无序性的量度，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展
【答案】D
【解析】热力学第二定律从微观上阐述一个统计规律，它反映的是宏观自然过程中的方向性，而不是另一个侧面阐述能量守恒定律，A错误；若消除热机的漏气、摩擦和热量损耗，热机效率也不可能达到100%，B错误；第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能也能全部转化为机械能，但要引起外界的变化，C错误；熵是系统内分子运动无序性的量度，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，D正确．
4．(2025年昆明检测)能源是当今社会快速发展面临的一大难题．由此，人们想到了永动机，关于第二类永动机，4名同学各有以下观点．
甲：第二类永动机违反了能量守恒定律，因此不可能制造成功．
乙：第二类永动机不违反能量守恒定律，之所以还没制造成功，是因为科技还不够先进．
丙：只要没有摩擦、漏气因素导致的能量损失，第二类永动机就有可能制造成功．
丁：内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因．
你认为以上观点正确的是 (　　)
A．甲 B．乙
C．丙 D．丁
【答案】D
【解析】第二类永动机并未违反能量守恒定律，而是违反了热力学第二定律，故A不符合题意；第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律，即使科技再先进，也无法实现，因为热力学第二定律是自然界的普适规律，故乙的观点错误，故B不符合题意；即使消除摩擦、漏气等损耗，第二类永动机仍无法将单一热源热量完全转化为功而不引起其他变化，故丙的观点错误，故C不符合题意；热力学第二定律指出内能与机械能的转化具有方向性，这正是第二类永动机不可行的根本原因，故丁的观点正确，故D符合题意．
5．(2025年徐州检测)根据热力学定律，下列说法错误的是 (　　)
A．电冰箱的工作表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B．第一类永动机不可能制成，是因为其违背了热力学第一定律；第二类永动机不可能制成，是因为其违背了热力学第二定律
C．科技的不断进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机
D．即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能
【答案】C
【解析】电冰箱通过外界做功(电能驱动压缩机)，使热量从低温物体(箱内)传递到高温物体(外部环境)，符合热力学第二定律的克劳修斯表述，A正确，不符合题意；第一类永动机因违背热力学第一定律(能量守恒)无法制成；第二类永动机因违背热力学第二定律(无法从单一热源取热全部做功)无法制成，故B正确，不符合题意；根据热力学第二定律的开尔文表述，不可能从单一热源吸热并全部转化为功而不引起其他变化，即使科技在进步，这一结论仍成立，C错误，符合题意；热力学第二定律指出，热机效率不可能达到100%，即使无能量损失，热量也无法全部转化为机械能，必须向低温热源放热，D正确，不符合题意．
6．(2025年福建名校模拟)如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积相等的左右两部分．绝热活塞B被锁定，隔板A(厚度不计)的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1的状态1.抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到温度T2的状态2；则气体从状态1到状态2是________(填“可逆”或“不可逆”)过程，T1 _________T2(填“大于”“小于”或“等于”)；随后电阻丝C开始加热，
使气体达到温度T3的状态3，则全过程气体压强的变化为__________(填“一直增大”“一直减小”“先减小后增大”或“先增大后减小”).
【答案】 不可逆　等于　先减小后增大
【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；气体从状态1到状态2，气体不做功，也没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不变，即T1＝T2；根据理想气体状态方程可知，气体从状态1到状态2，温度不变，体积增大，则气体压强减小，从状态2到状态3，温度升高，体积不变，压强增大，则全过程气体压强的变化为先减小后增大．
课后提升训练
基础对点练
考点1　对热力学第二定律的理解
1．(2025年江苏学业考)在自然界中有许多能源可供人类使用，但我们仍然要节约能源．天然气是 (　　)
A．新能源 B．可再生能源
C．不可再生能源 D．污染程度高的能源
【答案】C
2．(2025年江西学业考)航天员出舱活动的原理图如图所示，座舱A与气闸舱B(出舱或返回的气密性装置)之间装有阀门K，座舱A中充满空气(可视为理想气体)，气闸舱B内为真空．出舱时打开阀门K，A中气体进入B中，最终达到平衡，然后航天员进入气闸舱B.假设此过程中系统与外界没有热交换．对于该过程，下列说法正确的是 (　　)
A．气体对外界做功，内能减小
B．气体等温膨胀，压强增大
C．气体分子的平均速率不变
D．气体从A向B扩散的过程是可逆过程
【答案】C
【解析】由于气闸舱B内为真空，可知气体进入B中的过程中不对外界做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知气体内能不变，气体分子的平均速率不变，A错误，C正确；因为气体内能不变，故温度不变，分子的平均动能不变，因为气闸舱B内为真空，根据玻意耳定律可知扩散后气体体积V增大，压强p减小，B错误；根据热力学第二定律可知，涉及热现象的一切宏观过程均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，D错误．
3．(2025年广东期末)下列对能量理解正确的是 (　　)
A．能量在被利用的过程中，可利用的效率不变
B．能量转化遵守能量守恒定律
C．能量可以凭空消失
D．自然界中的能量在不断减少
【答案】B
【解析】由热力学第二定律的开尔文表述：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．开尔文的表述阐述了机械能与内能转化的方向性：机械能可以全部转化为内能，而内能不可能全部用来做功以转化为机械能，因此能量在被利用的过程中，可利用的效率是不同的，A错误；由能量转化守恒定律可知，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．因此能量转化遵守能量守恒定律，B正确，C错误；由能量守恒定律可知，自然界中的能量不会减少，D错误．
4．(多选)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象，正确的说法是 (　　)
A．这一实验过程不违反热力学第二定律
B．在实验过程中，热水一定降温、冷水一定升温
C．在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能
D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能
【答案】AB
考点2　对第二类永动机的理解
5．(2025年东莞段考)下列说法正确的是 (　　)
A．气体可以在某状态变化过程中从单一热源吸收热量，全部用来对外做功，而不产生其他影响
B．可以制造一种机器，把物体与地面摩擦所产生的热量全部收集起来再全部加以利用
C．即使没有漏气、没有摩擦等能量损失，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能
D．可以制造一种效率为100%的热机
【答案】C
【解析】由热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，在产生其他影响的条件下是可能从单一热源吸热并全部用来对外做功的，A错误；把物体与地面摩擦所产生的热量全部收集起来再全部加以使用，违背了热力学第二定律，B错误；根据热力学第二定律，热机的效率不可能达到100%，故即使没有漏气，没有摩擦的能量损失，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能，C正确，D错误．
6．下列有关热学现象的说法正确的是 (　　)
A．双手互相摩擦发热的现象是用热传递的方法来改变物体内能的
B．在散热的条件下被压缩的气体内能一定增加
C．第二类永动机不违反热力学第二定律，只违反热力学第一定律
D．宏观热现象有关的自发的物理过程都是不可逆的
【答案】D
【解析】双手互相摩擦发热的现象是用做功的方法来改变物体内能的，A错误；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，在散热的条件下被压缩的气体内能不一定增加，B错误；第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律，C错误；宏观与热现象有关的自发的物理过程都是不可逆的，D正确．
7．对热力学第二定律理解，正确的是 (　　)
A．热力学第二定律是从另一个侧面阐述能量守恒定律
B．若消除热机的漏气、摩擦和热量损耗，热机效率可以达到100%
C．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能
D．熵是系统内分子运动无序性的量度，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展
【答案】D
【解析】热力学第二定律从微观上阐述一个统计规律，它反映的是宏观自然过程中的方向性，而不是另一个侧面阐述能量守恒定律，A错误；若消除热机的漏气、摩擦和热量损耗，热机效率也不可能达到100%，B错误；第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能也能全部转化为机械能，但要引起外界的变化，C错误；熵是系统内分子运动无序性的量度，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，D正确．
8．(2025年辽宁模拟)根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是 (　　)
A．一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
B．空调的工作过程表明，热量可以自发地由低温物体向高温物体传递
C．第二类永动机不违背能量守恒定律，当人类科技水平足够先进时，第二类永动机可以被制造出来
D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
【答案】D
【解析】热运动的宏观过程会有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真的发生，根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，A错误，D正确；空调的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其他变化，B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，C错误．
综合提升练
9．如图所示，某厂家声称所生产的空气能热水器能将热量从空气吸收到储水箱．下列说法中正确的是 (　　)
A．热量可以自发地从大气传递到储水箱内
B．空气能热水器的工作原理违反了能量守恒定律
C．空气能热水器的工作原理违反了热力学第二定律
D．空气能热水器能够不断地把空气中的热量传到水箱内，但必须消耗电能
【答案】D
【解析】该热水器将空气中的能量转移到热水中的能量，符合能量守恒定律，但是热量不可能自发地从低温物体转移到高温物体，实质上在产生热水的过程中，必须消耗电能才能实现， 因此也符合热力学第二定律，D正确．
10．(2025年东莞检测)热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体；其二：不可能从单一热源吸收热量，使之全部变成功，而不产生其他影响．第一种表述方式可以用右图来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为下列示意图中正确的是 (　　)
A
B
C
D
【答案】B
【解析】由题图甲可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随外界做功，即引起其他变化；对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转化为机械能，另一部分热量要排放给低温物体．故选B.(共40张PPT)
第三章　热力学定律
提升课二
热力学第一定律和气体实验定律的综合应用
课堂 · 重难探究
气缸内气体变化问题
例1　(多选)如图，两端开口、下端连通的导热气缸，用两个轻质绝热活塞(截面积分别为S1和S2)封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦．在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从A下降h高度到B位置时，活塞上细沙的总质量为m.在此过程中，用外力F作用在右端活塞上，使
活塞位置始终不变．整个过程中环境温度和大气压强p0保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为g.下列说法正确的是 (　　)
A．整个过程，外力F做功大于0，小于mgh
B．整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变
C．整个过程，理想气体的内能增大
D．整个过程，理想气体向外界释放的热量小于(p0S1h＋mgh)
【答案】BD
【解析】外力F作用在右端活塞上，活塞位置不变，可知在F作用下没有位移，可知外力F做功为零，A错误；气缸为导热气缸，环境温度不变，温度是分子平均动能的标志，所以分子平均动能不变，B正确，C错误；此过程外界大气通过活塞对封闭气体做功为p0S1h，活塞下降过程，因缓慢加细沙，故细沙通过活塞对气体做功小于mgh，所以外界对气体做功 W变式1　(2025年湖北卷)如图所示，内壁光滑的气缸内用活塞密封一定量理想气体，气缸和活塞均绝热．用电热丝对密封气体加热，并在活塞上施加一外力F，使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，同时其体积缓慢减小．关于此过程，下列说法正确的是 (　　)
A．外力F保持不变
B．密封气体内能增加
C．密封气体对外做正功
D．密封气体的末态压强是初态的2倍
【答案】B
例2　如图所示，在一横截面积为S的竖直玻璃管内封闭着A、B两部分理想气体，中间用水银柱隔开．玻璃管静止时，A部分气柱长度为2.4L，压强为p0；B部分气柱长度为2L，水银柱产生的压强为0.2p0.已知大气压强为p0，环境温度保持不变.
(1)若将玻璃管沿竖直平面内缓慢转过90°，待稳定后求气柱A的长度；
玻璃容器中气体变化问题
(2)若在玻璃管装有气体A的顶端开一小孔，现缓慢加热气体B，当气体B从外界吸收的热量为Q时，水银刚好到达小孔处，求该过程气体B内能的增量ΔU.
解：(1)转动前B部分气体压强为
pB1＝p0＋0.2p0＝1.2p0，
设转过90°后B部分气体长度为LB，则A部分气体的长度为l，l＋LB＝4.4L，
设B部分气体压强为pB2，则A部分气体压强为pA2，
有pA2＝pB2，
由玻意耳定律可得，对A部分气体有p0·2.4LS＝pA2·lS，
对B部分气体有1.2p0·2LS＝pB2·LBS，
联立解得 l＝2.2L.
(2)由题意知，在玻璃管装有气体A的顶端开一小孔，现缓慢加热气体B，水银上升，这一过程中B部分气体发生等压变化，压强恒为pB1＝p0＋0.2p0＝1.2p0，
气体对外界做的功为
W＝1.2p0ΔV＝1.2p0·2.4LS＝2.88p0LS，
根据热力学第一定律，可得该过程气体B内能的增量为
ΔU＝Q－2.88p0LS.
变式2　(2024年重庆卷)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
【答案】D
【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，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＝0，可得Q>0，需要从外界吸热，故C错误，D正确．
气体状态变化的图像问题
例3　(多选)(2025年惠州检测)如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③到达状态d.对此气体，下列说法正确的是 (　　)
A．过程①中，气体体积不断增大
B．过程②中，气体从外界吸收热量
C．过程③中，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增加
D．气体在状态a的体积大于在状态d的体积
【答案】ACD
变式3　(多选)(2025年深圳测试)如图所示，一定质量的理想气体，从状态A依次经B、C后再回到A状态，其中A→B为绝热过程，B→C为等容过程，C→A为等温过程．在该循环过程中，下列说法正确的是 (　　)
A．A→B过程气体降温
B．B→C过程气体吸热
C．C→A过程气体放热
D．全部过程气体做功为零
【答案】ABC
全部过程分为三个子过程，A→B过程气体对外做功，W1<0，其数值等于AB线与横轴包围的面积，如图甲所示，B→C过程中气体不做功，C→A过程外界对气体做功，W2>0，其数值等于CA线与横轴包围的面积，如图乙所示，显然全过程对气体做的功为ABC封闭曲线包围的面积，D错误．
甲　　　　　　　　乙
课后提升训练
1．(2025年武汉模拟)爆胎是指轮胎在极短时间内因破裂突然失去部分空气而瘪掉的现象，它容易导致行驶中的车辆发生交通事故．下列说法正确的是 (　　)
A．爆胎可能是因为胎内气体压强太大
B．爆胎可能是因为胎内气体分子间斥力太大
C．夜间比白天气温低，发生爆胎的可能性更大
D．爆胎后瞬间，胎内气体温度会升高
【答案】A
【解析】爆胎可能是因为胎内气体温度升高，气压增大，大于轮胎所能承受的范围就会爆胎，故A正确，B错误；夜间比白天气温低，发生爆胎的可能性更小，C错误；爆胎后瞬间气体膨胀对外做功，但是没有吸收或放出热量，根据热力学第一定律可得内能减小，故胎内气体温度会降低，D错误．
2．关于温度、内能和热量的说法中，正确的是 (　　)
A．物体吸收热量时内能增加，温度一定升高
B．在汽油机的压缩冲程中，机械能转化为内能
C．用锯条锯木板，锯条从木板吸收了热量，锯条的温度升高
D．人们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多
【答案】B
【解析】晶体熔化过程中，吸热但温度不变，A错误；汽油机在压缩冲程中把机械能转化为内能，使汽油和空气混合物的内能增加，温度升高，B正确；用锯条锯木板，摩擦生热，机械能转化成内能，锯条的温度升高，是通过做功的方式增加了锯条和木板的内能，C错误；热量是过程量，只能说吸收或放出多少热量，不能说含有多少热量，D错误．
3．家庭和饭店安全使用煤气罐很重要．将一定质量的天然气封闭在罐中，在使用过程中，罐内气体质量不断减少，气体可视为理想气体．假设气体温度不变，则 (　　)
A．罐内剩余气体的压强变大
B．单位时间内撞击在煤气罐单位面积上的分子数增多
C．气体对外界做功，罐内剩余气体从外界吸收热量
D．气体的平均速率增大，但不是每个分子的运动速率都增大
【答案】C
【解析】根据理想气体状态方程有pV＝nRT，罐内气体质量减小，式中n减小，温度不变，剩余气体体积一定，可知罐内剩余气体的压强减小，A错误；温度不变，气体分子运动的平均速率不变，剩余气体体积不变，气体质量减小，气体分子分布的密集程度减小，则单位时间内撞击在煤气罐单位面积上的分子数减少，B错误；使用过程中，气体膨胀对外界做功，根据ΔU＝W＋Q，温度不变，气体内能不变，可知，罐内剩余气体从外界吸收热量，C正确；罐内气体温度不变，气体分子的平均速率不变，D错误．
4．在一个密闭容器内有一滴15 ℃的水，过一段时间后，水滴蒸发变成了水蒸气，温度还是15 ℃，下列说法正确的是 (　　)
A．分子势能减小
B．分子平均动能减小
C．内能一定增加
D．分子的速率都减小
【答案】C
【解析】它的内能增加，由于水滴蒸发变成了水蒸气过程，需要吸收热量，由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，在密闭容器内不考虑外界做功，W＝0，Q＞0，故它的内能增加了，C正确；水蒸气的分子势能大于水的分子势能，温度一样，分子平均动能不变，分子的速率不可能都减小，内能是所有分子势能和分子动能的总和，故分子势能增大，A、B、D错误．
5．如图，一定质量的理想气体由状态a经状态b变化到状态c，已知气体由从状态a变化到状态b的过程中外界对气体做功为W1，同时向外界放出热量Q1；从状态b变化到状态c过程中外界对气体做功为W2，与外界的热交换量为Q2，下列说法正确的是 (　　)
A．气体在状态a、状态b、状态c时的内能相等
B．W2＝3W1
C．Q1＋Q2＝2p0V0
D．W1＋W2＝Q1＋Q2
【答案】D
6．如图所示，气缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，气缸和活塞是绝热的，气缸固定不动．一条细线左端连接在活塞上，另一端跨过定滑轮后吊着一个装沙的小桶．开始时活塞静止，某时刻开始小桶中的沙缓慢漏出的过程中，不计活塞与气缸的摩擦，下列说法正确的是 (　　)
A．气缸内的活塞向右运动
B．气缸内气体的内能变小
C．气缸内气体的压强减小
D．气缸内气体分子的平均动能变大
【答案】D
【解析】设气缸内气体压强为p，以活塞为研究对象受力分析，根据平衡条件pS＋T＝p0S，细沙不断流出时绳子拉力T变小，而p0不变，故p变大，气体体积减小，则气缸内的活塞向左运动，气体被压缩，外界对气体做功，由于气缸和活塞是绝热的，由热力学第一定律可知气体的内能变大，温度升高，则气缸内气体的分子平均动能变大，A、B、C错误，D正确．
7．(2025年武汉检测)一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V-T图像如图所示，下列说法正确的是 (　　)
A．过程ab中气体分子热运动的平均动能保持不变
B．过程bc中外界对气体做负功
C．过程ca中气体从外界吸热
D．气体在状态a的压强最大
【答案】C
8．(多选)如图所示，在做托里拆利实验时，玻璃管内有些残留的空气，此时玻璃管竖直放置．假如把玻璃管缓慢竖直向上提起一段距离，玻璃管下端仍浸在水银中，在这过程中，大气的压强、温度均保持不变，则管内的空气(视为理想气体) (　　)
A．体积增大
B．压强减小
C．放出热量
D．内能增大
【答案】AB
9．如图，长度为l＝85 cm、粗细均匀的玻璃管竖直放置，下端封闭，上端开口，中间有一段高度h＝25 cm的水银柱封闭了一段理想气体，气柱长度为l0＝30 cm，气体温度为T0，大气压强p0＝75 cmHg，不计摩擦．
(1)先将玻璃管缓慢转至水平，稳定后封闭气体的长度为多少？
(2)在玻璃管水平状态下，对气体缓慢加热，当水银刚好不溢出时，此时气体的温度为多少(用T0表示)
解：(1)设玻璃管横截面积为S，玻璃管由竖直缓慢转至水平，根据玻意耳定律有p1l0S＝p2l2S，
其中p1＝p0＋h，p2＝p0，
代入数据，解得玻璃管水平时封闭气体的长度l2＝40 cm .(共59张PPT)
第三章　热力学定律
第二节　能量守恒定律及其应用
1.学会运用热力学第一定律解释自然界中能量的转化、转移问题.2.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵循的规律.3.理解第一类永动机是不可能制成的．
课前 · 自主预习
1．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____________．
2．两种表达
(1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等；
能量守恒定律
产生
消失
转化
转移
保持不变
(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．
3．意义
(1)各种形式的能可以____________．
(2)各种物理现象可以用_________________联系在一起．
相互转化
能量守恒定律
1．永动机不可能制成
(1)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地__________的机器．
(2)第一类永动机由于违背了______________，所以不可能制成．
永动机
对外做功
能量守恒定律
2．热力学第一定律与能量守恒定律的比较
(1)能量守恒定律是各种形式的能相互转化或转移的过程，总能量保持不变，它包括各个领域，范围广泛．
(2)热力学第一定律是物体内能与其他形式的能之间的相互转化或转移，是能量守恒定律在热现象领域内的具体体现．
课堂 · 重难探究
1．能量的存在形式及相互转化
(1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等．
(2)各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化．例如，利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能．
对能量守恒定律的理解及应用
(3)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．
(4)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．
2．与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的
例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力或系统内的弹力做功；而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律．
3．第一类永动机失败的原因分析
如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U2＜U1，则W＜0，系统对外做功是要以内能减少为代价的．若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外界能量供给的情况下是不可能的．
能量守恒定律的理解及应用
例1　如图所示为冲击摆实验装置，一质量为m的子弹以v0射入质量为M的沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定高度h，则整个过程中子弹和沙箱由于相互作用所产生的内能为多少？(不计空气阻力)
变式1　(2025年上海检测)下列对能量转化和守恒定律的认识错误的是 (　　)
A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加
B．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加
C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D．石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了
【答案】D
【解析】根据能量守恒定律得知，某种形式的能减少，其他形式的能一定增加；某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加，A、B正确，不符合题意；不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，违反了能量的转化和守恒定律，不可能制成，C正确，不符合题意；石子在运动和碰撞中机械能转化为石子本身及周围物体的内能，能量并没有消失，D错误，符合题意．
变式2　如图所示，是中国古代玩具饮水鸟，它的神奇之处是，在鸟的面前放上一杯水，鸟就会俯下身去，把嘴浸到水里，“喝”了一口水后，鸟将绕着O点不停摆动，一会儿它又会俯下身去，再“喝”一口水．A、B是鸟上两点，说法正确的是 (　　)
A．A、B两点的向心加速度大小相同
B．A、B两点的线速度大小不同，角速度大小相同
C．此过程虽然不违反能量守恒定律，但不可能发生
D．此过程违反能量守恒定律，但可能发生，说明
第一类永动机可以制成
【答案】B
【解析】根据同轴转动角速度相等知，A、B两点的角速度大小相同，根据v＝ωr知A点半径大，线速度较大，B正确；根据a＝ω2r知A点半径大，加速度较大，A错误；饮水鸟的头和躯体分别为两个薄壁玻璃球，其间以一个玻璃管连接，内部装有易挥发的液体．其原理是先在鸟嘴上滴一些水，水分蒸发会吸收头部空气中的热量，使得头部气压小于肚子中的气压，从而使肚子中的部分液体压入头部，使重心上移，
鸟的身体变得不稳定而发生倾斜，倾斜的过程中肚子中的玻璃管口脱离液面，从而使头部的液体又回流到肚子中，使鸟的身体再回到开始的竖直状态，而刚才倾斜的过程中鸟嘴刚好又沾到了水，之后鸟回到竖直状态后，鸟嘴的水分蒸发，重复前面的运动，即饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能，此过程不违反能量守恒定律，可能发生，C、D错误．
利用能量守恒定律解题的方法
在应用能量守恒定律处理问题时，首先要弄清系统有多少种能量相互转化，分析哪种形式的能量增加了，哪种形式的能量减少了；或者弄清哪个物体的能量增加，哪个物体的能量减少，增加量等于减少量．
小练 · 随堂巩固
1．(多选)关于能量和能量守恒，下列表述正确的是 (　　)
A．能量可以从一种形式转化为另一种形式
B．能量可以从一个物体转移到另一个物体
C．第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律
D．满足能量守恒定律的物理过程一定能自发进行
【答案】ABC
【解析】根据能量守恒定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体，A、B正确；第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律，C正确；自然界的宏观热现象的过程都有方向性，满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发进行，D错误．
2．(2024年上海期末)在下列家用电器中，主要把电能转化为机械能的是 (　　)
A．吸尘器　　　　　　B．充电器
C．电水壶　　　　　　D．电烤箱
【答案】A
【解析】吸尘器装备有电动机，能够把电能转化为机械能；充电器是变压器，是升高或者降低电压的装置；电水壶、电烤箱是把电能转化为内能的电器，故选A.
3．大约在1670年，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”．如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁AB，斜坡上端有一个圆孔P，斜面下有一个连接圆孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球C，那么由于磁铁的吸引，
小铁球就会向上运动，当小球运动到圆孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到圆孔P处又掉下．
在以后的二百多年里，维尔金斯的永动机居然改头换面地出现过多次，其中一次是在1878年，即在能量转化和守恒定律确定20年后，竟在德国取得了专利权．关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是(　　)
A．符合理论规律，一定可以实现，只是实现时间早晚的问题
B．如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现
C．如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现
D．违背能量转化和守恒定律，不可能实现
【答案】D
【解析】根据上述，维尔金斯“永动机”不消耗能量，又能源源不断对外做功，这是第一类永动机，违背了能量转化和守恒定律，不可能实现，故选D.
4．(多选)(2025年上海检测)根据能量转化和转移的方向性，下列判断正确的是 (　　)
A．电流的电能不可能全部转化为内能
B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转化为电能
C．热机中，燃气的内能不可能完全转化为机械能
D．能量不能被创造或被消灭
【答案】BCD
【解析】根据能量转化和转移的方向性可知，凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的电能可全部转化为内能(由电流热效应中的焦耳定律可知)，而内能不可能全部转化为电能而不引起其他变化；机械能可全部转化成内能，而内能不可能全部转化成机械能而不引起其他变化，A错误，B、C正确．根据能量守恒定律可知，能量不能被创造或被消灭，D正确．
5．(多选)(2025年湛江检测)砷化镓薄膜电池可将太阳能转化为电能，其光电转化率高达30%.下列说法不正确的是 (　　)
A．电池可创造能量
B．第一类永动机符合能量守恒定律
C．此电池的光电转化率虽然不到100%，但能量守恒
D．此电池通过非静电力做功把太阳能转化为电能
【答案】AB
【解析】根据能量守恒定律，能量不能被创造，电池仅实现能量转化，A错误；第一类永动机违反了能量守恒定律，B错误；转化率低是因能量散失(如热能)，总能量守恒未被破坏，C正确；非静电力(如半导体内部电场)驱动电荷分离，将光能转化为电能，D正确．
6．压缩空气储能(CAES)是一种利用压缩空气来储存能量的新型储能技术，绝热压缩空气储能方式是压缩空气并将产生的热能储存在各种介质当中，比如混凝土、石头、矿洞矿石中等．需要发电的时候让压缩空气推动发电机工作，这种方式能够
将压缩空气储能的效率提升．对于上述过程的理解，下列说法正确的是 (　　)
A．绝热压缩空气，分子平均动能不变
B．绝热压缩空气，温度升高，气体内能一定增大
C．该方式能够将压缩空气储能的效率提升到100%
D．压缩空气推动发电机工作，是气体对外做功，内能增大
【答案】B
【解析】绝热压缩空气前后，外界对气体做功，根据热力学第一定律，内能增大，温度升高，分子平均动能增大，A错误，B正确；压缩空气储能的过程涉及热运动的能量转换过程，任何转换过程效率都不可能达到100%，C错误；压缩空气膨胀推动发电机工作，是气体体积增大对外做功，根据热力学第一定律可知，内能减少，D错误．
7．(2025年佛山检测)近几年流行一种“自发电电动车”，如图所示．其自发电的基本原理是将一台小型发电机紧靠车轮处，车轮转动时，带动发电机运转，发出的电又继续供给电动车．你认为仅靠这种方式，电动车能持续运动下去吗？
【答案】见解析
【解析】仅靠这种方式，不能使电动车持续运动下去，因为靠这种方式，只能将电动车的一部分能量收集起来，但电动车运动时受到的阻力做负功，不断把电动车的机械能转化为内能，根据能量守恒定律，要想使电动车持续运动下去，必须不断地给电动车补充新的能量，如用脚蹬电动车或给电动车的电源充电．
课后提升训练
基础对点练
考点1　理解能量守恒定律
1．能源是社会发展的基础，下列关于能量守恒和能源的说法正确的是 (　　)
A．能量是守恒的，能源是取之不尽，用之不竭的
B．能量的耗散反映了能量是不守恒的
C．开发新能源，是缓解能源危机的重要途径
D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小，形成能源危机
【答案】C
【解析】能量是守恒的，能源是能够提供可利用能量的物质，并不是取之不尽，用之不竭的，A错误；能量的耗散是一种形式能量转化为另一种形式的能量，能量守恒定律是自然界的规律之一， B错误；开发新能源，是缓解能源危机的重要途径，C正确；对能源的过度消耗将形成“能源危机”，但自然界的能量不变，D错误．
2．(多选)下列过程可能发生的是 (　　)
A．物体吸收热量，同时对外做功，内能增加
B．物体吸收热量，同时对外做功，内能减少
C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少
D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加
【答案】ABD
【解析】当物体吸收的热量多于物体对外做的功时，物体的内能就增加，A正确；当物体吸收的热量少于物体对外做的功时，物体的内能就减少，B正确；外界对物体做功，同时物体吸热，由热力学第一定律可知物体的内能必增加，C错误；当物体放出的热量少于外界对物体做的功时，物体的内能增加，D正确．
3．(多选)下列关于能量的说法，正确的是 (　　)
A．地面上滚动的足球最终停下来，说明能量消失了
B．能量有不同的表现形式，并可以相互转化，但总量不变
C．伽利略的斜面实验表明了小球在运动过程中某个量是守恒的
D．人类对太阳能的利用说明能量可以凭空产生
【答案】BC
【解析】根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能量的总量保持不变，A、D错误，B正确；伽利略的斜面实验表明了小球在运动过程中某个量是守恒的，C正确．
考点2　能量守恒定律的应用
4．如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽出隔板，加热气体使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热为Q，气体内能增量为ΔU，则 (　　)
A．ΔU＝Q B．ΔU＜Q
C．ΔU＞Q D．无法比较
【答案】B
【解析】A、B两部分气体密度不同，混合后其重力势能将发生变化，刚开始时A、B气体的合重心在中线下方，均匀混合后重心在中线上，重心上升了，所以气体的重力势能增加了，由能量守恒定律知，吸收的热量一部分增加气体的内能，一部分增加重力势能，即Q＝ΔU＋ΔEp，所以Q＞ΔU，故B正确．
5．如图所示容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡．在这个过程中，下面说法正确的是 (　　)
A．大气压力对水做功，水的内能增加
B．水克服大气压力做功，水的内能减少
C．大气压力对水不做功，水的内能不变
D．大气压力对水不做功，水的内能增加
【答案】D
【解析】由W＝p·S·Δh＝p·ΔV可知大气压力对A、B两管中水做功代数和为零，但由于水的重心下降，重力势能减小，由能量守恒定律可知水的内能增加，D正确．
6．(多选)如图所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时 (　　)
A．体积必然变大
B．有可能经过体积减小的过程
C．外界必然对气体做正功
D．气体必然从外界吸热
【答案】ABD
【解析】本题是气体状态变化、图像与热力学第一定律结合的综合分析题．连接OA、OB，得到两条等容线，故有VB>VA，A正确．由于没有限制从状态A变化到状态B的过程，所以可先减小气体的体积再增大气体的体积到B状态，B正确．因为气体体积增大，所以是气体对外界做功，C错误．因为气体对外界做功，而气体的温度又升高，内能增大，由热力学第一定律知气体一定从外界吸热，D正确．
考点3　永动机
7．(多选)下列关于第一类永动机的说法正确的是 (　　)
A．永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器
B．永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律
C．永动机不能制成的原因是技术问题
D．永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律
【答案】AD
【解析】永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了能量守恒定律，这也是它不能制成的原因，而不是因为技术问题．故选AD.
8．(多选)下列说法正确的有 (　　)
A．只要知道氧气的摩尔体积和氧气分子的体积，就可以计算出阿伏伽德罗常数
B．温度高的物体比温度低的物体内能大
C．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同
D．“第一类永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律
【答案】CD
【解析】知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数可以计算出每个气体分子占据的平均空间，但不是分子的体积，故知道氧气分子的摩尔体积和氧气分子的体积，不能计算出阿伏伽德罗常数，A错误；内能的大小与物体的质量、温度有关，故温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，B错误；内能不相同的物体温度可能相同，所以它们的分子平均动能可能相同，C正确；“第一类永动机”指机器不消耗任何能量却可以源源不断的对外做功不可能制成，它违反了能量守恒定律，D正确．
综合提升练
9．(多选)如图所示，用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分，先把活塞锁住，将质量和温度都相同的理想气体氢气和氧气分别充入容器的两部分，然后提起销子，使活塞可以无摩擦地滑动，当活塞平衡时 (　　)
A．氢气的温度不变 B．氢气的压强减小
C．氢气的体积增大 D．氧气的温度升高
【答案】BCD
10．(多选)如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计．置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零).现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡状态，经过此过程(　　)
A．绝热容器内气体的内能增加
B．绝热容器内气体的体积增加
C．绝热容器内气体压强不变
D．弹簧的弹性势能减少量等于气体内能增加量与活塞重力势能增加量之和
【答案】AD
11．一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c，吸收了340 J的热量，并对外做功120 J．若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40 J，则这一过程中气体__________(填“吸收”或“放出”) __________J热量．
【答案】吸收　260
【解析】对该理想气体由状态a沿abc变化到状态c，由热力学第一定律可得ΔU＝Q＋W＝340 J－120 J＝220 J，即从a状态到c状态，理想气体的内能增加了220 J；若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40 J，此过程理想气体的内能增加还是220 J，所以可以判定此过程是吸收热量，再根据热力学第一定律可得ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W＝220 J＋40 J＝260 J．(共78张PPT)
第三章　热力学定律
第一节　热力学第一定律
1.知道分子势能与物体体积有关.2.理解分子势能与分子间距离的变化关系曲线.3.知道物体的内能跟温度和体积有关.4.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，且对改变系统内能是等效的.5.掌握内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系.6.掌握热力学第一定律及其表达式．
课前 · 自主预习
1．定义：物体中所有分子______________与__________的总和．
2．内能的普遍性：组成任何物体的分子都在做________________，所以任何物体都具有内能．
3．决定因素
(1)物体所含的分子总数由__________决定．
(2)分子的热运动平均动能由______决定．
(3)分子势能与物体的______有关，故物体的内能由__________、______、______共同决定，同时受物态变化的影响．
物体的内能
热运动的动能
分子势能
无规则的热运动
物质的量
温度
体积
物质的量
温度
体积
1．改变内能的两种方式________和____________．
2．做功改变物体的内能
(1)外界对物体做功，物体的内能________．
(2)物体对外界做功，物体的内能________．
3．热传递改变物体的内能
(1)条件：物体的________不同．
(2)定义：两个________不同的物体相互接触时，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，________从高温物体传到了低温物体．
改变物体内能的两种方式
做功
热传递
增加
减少
温度
温度
热量
4．热量和内能
(1)热量：它是在单纯的传热过程中系统________变化的量度．
(2)表达式：__________．
(3)热传递与做功在改变系统内能上的异同：
①做功和热传递都能引起系统________的改变．
②做功是内能与其他形式能的________；热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间________________．
内能
ΔU＝Q
内能
转化
内能的转移
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____________的和．
2．表达式：ΔU＝________．
热力学第一定律及其应用
热量
做的功
Q＋W
课堂 · 重难探究
1．对内能的理解
(1)内能是对大量分子而言的，对单个分子来说无意义．
(2)某种物体的内能在宏观上由物质的量、温度和体积决定；微观上由分子数、分子平均动能和分子间的距离决定．
(3)物体的内能跟物体的机械运动状态无关．
对物体的内能的理解
2．内能与机械能的区别和联系
项目 内能 机械能
对应的运动形式 微观分子热运动 宏观物体的机械运动
能量常见形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力势能或弹性势能
能量存在的原因 物体内大量分子的热运动和分子间的相互作用力 由于物体做机械运动和物体发生弹性形变或被举高
项目 内能 机械能
影响因素 物质的量、物体的温度和体积 物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于参考平面的高度)或弹性形变
能否为零 永远不能等于零 一定条件下可以等于零
关系 在一定条件下可以相互转化 例1　关于物体的内能，下列说法中正确的是 (　　)
A．水分子的内能比冰分子的内能大
B．物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大
C．一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，内能一定减少
D．两个相同的物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能
【答案】C
【解析】因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，说单个分子的内能没有意义，故A错误．内能与机械能是两种不同性质的能，它们之间无直接联系，内能与“位置高低”“运动”还是“静止”没有关系，故B、D错误．一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，放出热量，使得内能减小，故C正确．
变式1　下列生活实例中通过热传递改变物体内能的是 (　　)
A．野外生存中利用钻木取火 B．暖手宝可以使手变得暖和
C．搓搓手可以让手变得暖和 D．铁钉被锤子敲打后会升温
【答案】B
【解析】野外生存中利用钻木取火是做功改变内能，A错误；暖手宝可以使手变得暖和是热传递改变内能，B正确；搓搓手可以让手变得暖和是做功改变内能，C错误；铁钉被锤子敲打后会升温是做功改变内能，D错误．
对内能理解的要点
1．内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观有序运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态．
2．研究热现象时，一般不考虑机械能，在机械运动中有摩擦时，有可能发生机械能转化为内能．
3．物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加．
1．传递的热量与内能改变的关系
(1)在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少．即Q吸＝ΔU.
(2)在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少．即Q放＝－ΔU.
理解改变物体内能的两种方式
2．改变内能的两种方式的比较
比较项目 做功 热传递
内能变化 外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少 物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少
物理实质 其他形式的能与内能之间的转化 不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移
相互联系 做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的 对功和内能的理解
例2　如图所示是焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是 (　　)
甲
乙
A．系统状态的改变只能通过热传递来实现
B．机械能守恒
C．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关
D．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关
【答案】C
【解析】焦耳通过多次实验，最后得到的结论是：在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关.故选C.
变式2　(多选)现在骑自行车成为一种流行的运动，而山地自行车更是受到大众的青睐．山地自行车前轮有气压式减震装置来抵抗颠簸，其原理如图所示．随着骑行时自行车的颠簸，活塞上下振动，在气缸内封闭的气体的作用下，起到延缓震动的目的．如果路面不平，下列关于该减震装置的说法正确的是 (　　)
A．活塞迅速下压时气缸内的气体温度不变
B．活塞迅速下压时气缸内的气体压强增大
C．活塞下压后迅速反弹时气缸内有些气体分子的
速率增大
D．活塞下压后迅速反弹时气缸内气体内能增加
【答案】BC
【解析】如果活塞迅速下压，活塞对气体做功，气体来不及散热，则由热力学第一定律可知，气体内能增加，温度升高，压强增大，A错误，B正确；活塞下压后迅速反弹时，气体对外做功，来不及吸热，气体内能减少，温度降低，气体分子平均速率减小，但不是每个气体分子的速率都减小，有些分子的速率可能增大，C正确，D错误．
分析绝热过程的方法
1．在绝热的情况下，若外界对系统做正功，系统内能增加，ΔU为正值；若系统对外界做正功，系统内能减少，ΔU为负值．此过程做功的多少为内能转化的量度．
2．在绝热过程中，内能和其他形式的能一样也是状态量，气体在初、末状态的内能确定了，内能的变化ΔU也确定了．而功是能量转化的量度，所以ΔU＝W，即W为恒量，这也是判断绝热做功过程的一种方法．
对热和内能的理解
例3　如图为利用钨锅炼铁的场景．若铁的质量大于钨锅的质量，起始时铁的温度比钨锅的温度低，当它们接触在一起时，忽略它们和外界交换的能量，下列说法正确的是 (　　)
A．达到热平衡时，钨锅的温度比铁的低
B．热传递的过程中，铁块从钨锅吸收热量
C．达到热平衡时，钨锅内能的减少量小于铁内能的增加量
D．达到热平衡时，由于铁的质量大于钨锅的质量，钨锅内能的减少量大于铁内能的增加量
【答案】B
【解析】达到热平衡时，钨锅的温度和铁的温度相同，A错误；热传递的过程中，铁块从钨锅吸收热量，B正确；达到热平衡时，根据能量守恒可知钨锅内能的减少量等于铁内能的增加量，C、D错误．
变式3　下列现象中，通过热传递的方法来改变物体内能的是 (　　)
A．打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加
B．太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高
C．用磨刀石磨刀时，刀片的温度升高，内能增加
D．打击铁钉，铁钉的温度升高，内能增加
【答案】B
【解析】打开电灯开关，灯丝的温度升高，是通过电流做功的方法来改变物体内能的，A错误；太阳能热水器中水的内能增加是以热传递方式进行的，B正确；用磨刀石磨刀时，刀片温度升高，是通过摩擦力做功的方法来改变物体内能的，C错误；打击铁钉，铁钉温度升高，是通过做功的方法来改变物体内能的，D错误．
1．应用热力学第一定律解题的思路
(1)首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统．
(2)分别找出题目中研究对象吸收或放出的热量；外界对研究对象所做的功或研究对象对外界所做的功；研究对象内能的增加量或减少量．
(3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W列出方程进行求解．
(4)特别注意物理量的正负号及其物理意义．
对热力学第一定律的理解及应用
2．公式ΔU＝W＋Q中符号的规定
符号 W Q ΔU
＋ 外界对系统做功 系统吸收热量 内能增加
－ 系统对外界做功 系统放出热量 内能减少
3．几种特殊情况
(1)若过程是绝热的，即Q＝0，则ΔU＝W，物体内能的增加量等于外界对物体做的功．
(2)若过程中不做功，即W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量等于物体从外界吸收的热量．
(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体吸收的热量等于物体对外界做的功).
4．判断是否做功的方法
一般情况下，外界对物体做功与否，需看物体的体积是否变化．
(1)若物体体积增大，表明物体对外界做功，W<0.
(2)若物体体积减小，表明外界对物体做功，W>0.
已知潜水钟内的封闭气体可视为理想气体，不计活塞与圆筒间的摩擦，下潜过程中气体温度保持不变，海水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，大气压强p0＝1.0×105 Pa，热力学温度与摄氏温度的关系为T＝t＋273 K，重力加速度g取10 m/s2.
(1)求潜水钟下潜过程中，潜水钟内气体是吸热还是放热，简要说明依据；
解：(1)潜水钟下潜过程中，潜水钟内气体的温度不变，故内能不变，即ΔU＝0；气体的体积减小，故外界对气体做功，即W>0；根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，可得
Q<0，所以气体放热．
变式4　爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食．高压爆米花的原理为：玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容器盖后，“嘭”的一声，气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花．设当地温度为t1＝27 ℃，大气压为p0.已知密闭容器打开盖前的气体压强达到4p0.
(1)将封闭容器内的气体看成理想气体，求打开盖前容器内气体的温度；
(2)假定在一次打开的过程中，容器内的气体膨胀对外界做功15 kJ，并向外释放了20 kJ的热量，则容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
小练 · 随堂巩固
1．水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意图如图．从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口．扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出．若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体 (　　)
A．压强变大
B．分子平均动能不变
C．对外界放热
D．对外界不做功
【答案】B
2．(多选)一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p-T图像上从a到b的线段所示．在此过程中 (　　)
A．气体一直对外做功
B．气体的内能一直增加
C．气体一直从外界吸热
D．气体吸收的热量等于其对外做的功
【答案】BC
3．下列有关焦耳及焦耳实验的说法中正确的有 (　　)
A．焦耳是法国物理学家，他的主要贡献是焦耳定律及热功当量
B．焦耳实验中用到的容器可以用普通玻璃杯代替
C．焦耳实验中的研究对象是容器中的水
D．焦耳实验中要使容器及其中的水升高相同的温度，实验中悬挂重物的质量、下落的高度可以不相同，但做功必须相同
【答案】D
【解析】焦耳是英国物理学家，A错误；实验的研究对象是容器及其中的水组成的绝热系统，普通玻璃杯达不到绝热要求，B、C错误；要使水及容器升高相同的温度即内能增加相同，则做功必须相同，D正确．
4．下列事例中通过热传递改变物体内能的是 (　　)
A．车床上车刀切削工件后发热
B．擦火柴时火柴头温度升高
C．用肥皂水淋车刀后车刀降温
D．搓搓手就会觉得手发热
【答案】C
【解析】车床上车刀切削工件后发热，擦火柴时火柴头温度升高，搓搓手就会觉得手发热都是通过做功改变物体的内能；用肥皂水淋车刀后车刀降温是通过热传递改变物体内能的，C正确．
5．(多选)对于热量、功和内能三者的理解，下列说法中正确的是 (　　)
A．三者单位相同，物理意义相同
B．热量和功是内能的量度
C．热量和功由过程决定，而内能由物体状态决定
D．系统内能增加了100 J，可能是外界采用绝热方式对系统做功100 J，也可能是外界单一地向系统传递热量100 J
【答案】CD
【解析】热量、功和内能三者尽管单位相同，但物理意义有本质区别，A错误；热量和功由过程决定，内能由物体状态决定，热量和功是内能变化的量度，C正确，B错误；对一个绝热过程ΔU＝W＝100 J，对一个单纯热传递过程ΔU＝Q＝100 J，D正确．
6．(2025年广州期末)空气炸锅是利用高温空气循环技术加热食物．图为某型号空气炸锅简化模型图，其内部有一气密性良好的内胆，封闭了质量、体积均不变的可视为理想气体的空气．已知初始气体压强为p0，温度为T0，加热一段时间后气体温度升高到T1，此过程中气体吸收的热量为Q，则 (　　)
【答案】D
7．(2025年湘豫名校联考)小明去西藏旅行时，发现从低海拔地区买的密封包装的零食，到了高海拔地区时出现了鼓包现象．假设食品袋里密封的有一定质量的理想气体，全过程温度保持不变．从低海拔地区到高海拔地区的过程，下列分析不正确的是 (　　)
A．袋内气体压强增加
B．大气压强减小
C．袋内气体吸收了热量
D．袋内气体分子的平均动能不变
【答案】A
【解析】温度不变，根据p1V1＝p2V2，体积增大，压强减小，A错误，符合题意；高度升高，压强减小，B正确，不符合题意；温度不变，气体内能不变，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，可知袋内空气从外界吸收热量，C正确，不符合题意；温度不变，袋内气体分子的平均动能不变，D正确，不符合题意．
8．(2025年深圳测试)如图所示，长方体容器体积为V0＝3 L，右上方有一开口与外界相连，活塞将导热容器分成左、右两部分，外界温度为27 ℃时，左、右体积之比为1∶2.当外界温度缓慢上升时，活塞就会缓慢移动．设大气压强为p0＝1.0×105 Pa且保持不变，不计活塞与容器间的摩擦，T＝(t＋273) K，求：
(1)活塞刚好移动到容器的正中央时，外界的温度；
(2)活塞移动到容器正中央的过程中，若左
侧容器中气体的内能增加ΔU＝10 J，左边容器内气体吸收的热量．
课后提升训练
基础对点练
考点1　对内能的理解
1．关于质量相同的0 ℃的水和0 ℃的水蒸气，下列说法中正确的是 (　　)
A．分子数相同，分子平均动能不同，分子势能相同，内能不相同
B．分子数相同，分子平均动能不同，分子势能不同，内能不相同
C．分子数相同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同
D．分子数不同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同
【答案】C
【解析】质量相同的0 ℃的水和0 ℃的水蒸气，它们的物质的量相同，则它们的分子数是相同的．温度相同的物体，分子平均动能相同，所以0 ℃的水和0 ℃的水蒸气的分子平均动能相同，由0 ℃的水变为0 ℃的水蒸气，需要吸收热量，分子间距离变大，而它们分子平均动能相同，因此分子势能不相同，内能也不相同．
2．(多选)下列关于内能和机械能的说法错误的是 (　　)
A．内能和机械能各自包含动能和势能，因此，它们在本质上是一样的
B．运动物体的内能和机械能均不为零
C．一个物体的机械能可以为零，但它的内能永远不可能为零
D．物体的机械能变化时，它的内能可以保持不变
【答案】AB
【解析】重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为机械能，机械能与物体的宏观运动所对应，而内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，内能与物体的微观粒子运动所对应，二者在本质上不同，A错误，符合题意；运动物体的内能不为零，运动物体有动能，重力势能为负值时，机械能可能为零，B错误，符合题意；一个物体的机械能可以为零(例如当物体静止在零重力势能参考面时)，但由于构成它的分子始终都在做着无规则的热运动，所以它的内能永远不可能为零，C正确，不符合题意；物体的机械能与内能之间没有必然联系，物体的机械能变化时，它的内能可以保持不变，D正确，不符合题意．
考点2　改变内能的两种方式
3．(2025年深圳检测)一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式正确的是 (　　)
A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J
B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J
C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J
D．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝－4×104 J
【答案】B
【解析】外界对气体做功，W取正值，气体内能减少，ΔU为负值，代入热力学第一定律表达式ΔU＝Q＋W，得Q＝－2×105 J．故选B.
4．(2025年广州检测)如图所示是密闭的气缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内理想气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J．缸内气体的 (　　)
A．温度升高，内能增加600 J
B．温度升高，内能减少200 J
C．温度降低，内能增加600 J
D．温度降低，内能增加200 J
【答案】A
【解析】由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可得ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J．一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，ΔU＝600 J>0，故温度一定升高．故选A.
5．(多选)(2025年珠海测试)下列关于第一类永动机的说法正确的是 (　　)
A．第一类永动机是不消耗任何能量却源源不断地对外做功的机械
B．第一类永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律
C．第一类永动机不能制成的原因是技术问题
D．第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律
【答案】ABD
【解析】第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了能量守恒定律，这也是它不能制成的原因．A、B、D正确，C错误．
6．下列现象中，通过热传递的方法来改变物体内能的是 (　　)
A．打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加
B．太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高
C．用磨刀石磨刀时，刀片的温度升高，内能增加
D．打击铁钉，铁钉的温度升高，内能增加
【答案】B
【解析】打开电灯开关，灯丝的温度升高，是通过电流做功的方法来改变物体内能的，A错误；太阳能热水器中水的内能增加是以热传递方式进行的，B正确；用磨刀石磨刀时，刀片温度升高，是通过摩擦力做功的方法来改变物体内能的，C错误；打击铁钉，铁钉温度升高，是通过做功的方法来改变物体内能的，D错误．
7．飘在空气中的氢气球，在缓慢上升变大的过程中，不考虑气温的变化，以下说法正确的是 (　　)
A．外界对气体做功，同时向外界放出热量
B．球内气体对外做功，同时向外界放出热量
C．球内气体对外做功，同时从外界吸收热量
D．球内气体压强增大
【答案】C
【解析】氢气球缓慢上升，体积变大，则泡内气体对外做功，温度不变，则内能不变，则气体同时从外界吸收热量，C正确，A、B错误．氢气球的体积变大，温度不变，则压强减小，D错误．
综合提升练
8．(多选)(2025年广东开学考)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成．开箱时，密闭于气缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体 (　　)
A．对外做正功，分子的平均动能减小
B．对外做正功，内能增大
C．对外做负功，分子的平均动能增大
D．对外做正功，内能减小
【答案】AD
【解析】密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功，即外界对气体做负功，因而W<0，缸内气体与外界无热交换说明Q＝0，忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有分子动能的总和．根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知内能增加量ΔU<0，故内能减小，分子平均动能减小，温度降低，故选AD.
9．(多选)(2025年东莞期中)一定质量的理想气体从状态M经过状态N变化到状态P，其V-T图像如图所示，下列说法正确的是 (　　)
A．M→N的过程中，外界对气体做功
B．M→N的过程中，气体放出热量
C．N→P的过程中，气体的压强增大
D．N→P的过程中，气体的内能减小
【答案】CD
10．(2025年佛山开学考)某同学从网上订购了一款压力锅，如图为该锅的结构简图．在某次试用过程中，该同学先盖好密封锅盖，并将限压阀套在排气孔上，加热前锅内气体温度t0＝27 ℃，气体压强与外界大气压强均为p0＝1.0×105 Pa.当锅内气体被加热至t1＝127 ℃时，压力阀恰好被顶起进行泄压．已知出气孔的横截面积S＝3×10-5 m2，重力加速
度g取10 m/s2，热力学温度与摄氏温度的换算关系近似为T＝(t＋273) K，不计压力阀和排气孔外壁的摩擦，锅内气体可视为理想气体．
(1)求限压阀的质量m.
(2)若限压阀被顶起时立即停止加热，并直接取走限压阀进行快速放气．请判断在放气过程中，锅内气体的温度会如何变化？并简要说明理由．
解：(1)选锅内气体为研究对象，初状态
T0＝(273＋27)K＝300 K，p0＝1.0×105 Pa.
末状态对限压阀受力分析可得mg＋p0S＝p1S，

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