资源简介 第77课时 热力学定律与能量守恒定律[学习目标] 1．理解热力学第一定律，会用热力学第一定律分析有关问题。 2．理解热力学第二定律，知道热现象的方向性。 3．会分析热力学第一定律与气体实验定律的综合问题。热力学第一定律的理解与应用 某驾驶员发现中午时车胎内的气压比清晨时高，且车胎体积增大。若这段时间车胎内气体质量不变且可视为理想气体，则(1)外界对胎内气体做功，气体内能减少。 ( )(2)外界对胎内气体做功，气体内能增加。 ( )(3)胎内气体对外界做功，内能减少。 ( )(4)胎内气体对外界做功，内能增加。 ( )[典例1] 如图是小魔术“浮沉子”的模型，在密封的矿泉水瓶中，一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气，可看作理想气体。现用手挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开矿泉水瓶后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中小瓶内气体温度保持不变，则上浮过程中小瓶内气体( )A．体积不变，内能不变B．体积不变，压强不变C．对外界做正功，并放出热量D．体积增大，对外界做正功归纳总结：内能变化的三种特殊情况过程 含义 内能变化 物理意义绝热 Q＝0 ΔU＝W 外界对物体做的功等于物体内能的增加量等容 W＝0 ΔU＝Q 物体吸收的热量等于物体内能的增加量等温 ΔU＝0 W＝－Q 外界对物体做的功等于物体放出的热量热力学第二定律的理解与应用1．热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：______________________________________________。(2)开尔文表述：____________________________________或表述为“________永动机是不可能制成的”。(3)说明①“自发地”指明了传热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。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能。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的宏观过程的方向性，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。(1)高温物体低温物体。(2)功热。(3)气体体积V1气体体积V2(较大)。(4)不同气体A和B混合气体AB。(1)可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功。 ( )(2)热机中，燃气的内能可以全部变成机械能而不引起其他变化。 ( )(3)热量不可能从低温物体传给高温物体。 ( )[典例2] (2025·山东青岛一模)根据热学中的有关知识，下列说法正确的是( )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_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________归纳总结：两类永动机的比较第一类永动机 第二类永动机设计要求 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不可能制 成的原因 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律热力学定律与气体图像的综合应用1．气体的状态变化可由图像直接判断或结合理想气体状态方程＝C分析。2．气体的做功情况、内能变化及吸放热关系可由热力学第一定律分析。(1)由体积变化分析气体做功的情况：体积膨胀，气体________；气体被压缩，外界对气体做功。(2)由温度变化判断气体内能变化：温度升高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小。(3)由热力学第一定律ΔU＝W＋Q判断气体是吸热还是放热。3．在p-V图像中，图像与横轴所围面积表示__________或外界对气体在整个过程中所做的功。(1)在运用热力学第一定律ΔU＝Q＋W时，要注意正负号。 ( )(2)理想气体内能的变化根据温度和体积的变化情况来判断。 ( )(3)在p-V和p-T图像中，图像与横轴所围面积表示气体所做的功。 ( )[典例3] (2025·陕晋青宁卷)某种卡车轮胎的标准胎压范围为2.8×105～3.5×105 Pa。卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度T1为300 K时，体积V1和压强p1分别为0.528 m3、3.0×105 Pa；当胎内气体温度升高到T2为350 K时，体积增大到V2为0.560 m3，气体可视为理想气体。(1)求此时胎内气体的压强p2；(2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q为7.608×104 J，求胎内气体的内能增加量ΔU。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[典例4] (多选)(2024·海南卷)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[典例5] (2025·浙江1月选考)如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1 ＝ 300 K，体积V1 ＝ 1 × 103 cm3处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h＝10 cm。将瓶子放进T2＝303 K的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态3。已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02 J；从状态1到状态3，气体吸收热量4.56 J，大气压强p0 ＝ 1.0 × 105 Pa，水的密度ρ ＝1.0×103 kg/m3；忽略表面张力和水蒸气对压强的影响。(1)从状态2到状态3，气体分子平均速率________(选填“增大”“不变”或“减小”)，单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数________(选填“增大”“不变”或“减小”)；(2)求气体在状态3的体积V3；(3)求从状态1到状态3气体内能的改变量ΔU。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________归纳总结：解决热力学定律与气体实验定律综合问题的一般思路第77课时考点1做功 热量 Q＋W 吸收 放出 增加 减小情境辨析 (1)× (2)× (3)× (4)√典例1 D [上浮过程中小瓶内气体温度不变，压强逐渐减小，根据pV＝C可知气体体积变大，气体对外界做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，其中ΔU＝0，W<0，可知Q>0，可知瓶内气体从外界吸热，故选D。]考点21．(1)热量不能自发地从低温物体传到高温物体 (2)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 第二类判断正误 (1)√ (2)× (3)×典例2 D [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，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，故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，故B错误；第二类永动机不违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，故C错误。]考点32．(1)对外做功3．气体对外界判断正误 (1)√ (2)× (3)×典例3 解析：(1)对胎内气体，根据理想气体状态方程有＝代入数据解得p2＝3.3×105 Pa。(2)根据p-V图像与横轴所围图形面积表示气体做功可知，此过程外界对气体做的功W＝－×105×(0.560－0.528) J＝－1.008×104 J根据热力学第一定律有ΔU＝Q＋W又Q＝7.608×104 J解得ΔU＝6.6×104 J。答案：(1)3.3×105 Pa (2)6.6×104 J典例4 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。]典例5 解析：(1)从状态2到状态3，温度保持不变，气体分子的内能保持不变，则气体分子平均速率不变，由于气体对外做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。(2)气体从状态1到状态2的过程，由盖-吕萨克定律有＝其中V1＝1×103 cm3，T1＝300 K，T2＝303 K解得V2＝1.01×103 cm3此时气体压强为p2＝p1＝p0＋ρgh＝1.01×105 Pa气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定律有p2V2＝p3V3其中p3＝p0代入数据解得，气体在状态3的体积为V3＝1.020 1×103 cm3。(3)气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为W1＝p1(V2－V1)＝1.01 J由热力学第一定律ΔU＝Q－(W1＋W2)其中Q＝4.56 J，W2＝1.02 J代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变量为ΔU＝2.53 J。答案：(1)不变 减小 (2)1.020 1 × 103 cm3 (3)2.53 J1 / 1(共48张PPT)第十四章 热 学第77课时 热力学定律与能量守恒定律[学习目标] 1．理解热力学第一定律，会用热力学第一定律分析有关问题。 2．理解热力学第二定律，知道热现象的方向性。 3．会分析热力学第一定律与气体实验定律的综合问题。考点1 热力学第一定律的理解与应用做功热量Q＋W 吸收放出增加减小某驾驶员发现中午时车胎内的气压比清晨时高，且车胎体积增大。若这段时间车胎内气体质量不变且可视为理想气体，则(1)外界对胎内气体做功，气体内能减少。 ( )(2)外界对胎内气体做功，气体内能增加。 ( )(3)胎内气体对外界做功，内能减少。 ( )(4)胎内气体对外界做功，内能增加。 ( )× × × √[典例1] 如图是小魔术“浮沉子”的模型，在密封的矿泉水瓶中，一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气，可看作理想气体。现用手挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开矿泉水瓶后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中小瓶内气体温度保持不变，则上浮过程中小瓶内气体( )A．体积不变，内能不变B．体积不变，压强不变C．对外界做正功，并放出热量D．体积增大，对外界做正功√D [上浮过程中小瓶内气体温度不变，压强逐渐减小，根据pV＝C可知气体体积变大，气体对外界做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，其中ΔU＝0，W<0，可知Q>0，可知瓶内气体从外界吸热，故选D。]归纳总结：内能变化的三种特殊情况过程 含义 内能变化 物理意义绝热 Q＝0 ΔU＝W 外界对物体做的功等于物体内能的增加量等容 W＝0 ΔU＝Q 物体吸收的热量等于物体内能的增加量等温 ΔU＝0 W＝－Q 外界对物体做的功等于物体放出的热量1．热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：______________________________________。(2)开尔文表述：_____________________________________________________________或表述为“_______永动机是不可能制成的”。考点2 热力学第二定律的理解与应用热量不能自发地从低温物体传到高温物体 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 第二类(3)说明①“自发地”指明了传热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。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能。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的宏观过程的方向性，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。(1)可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功。 ( )(2)热机中，燃气的内能可以全部变成机械能而不引起其他变化。 ( )(3)热量不可能从低温物体传给高温物体。 ( )√ × ×[典例2] (2025·山东青岛一模)根据热学中的有关知识，下列说法正确的是( )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√D [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，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，故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，故B错误；第二类永动机不违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，故C错误。]归纳总结：两类永动机的比较 第一类永动机 第二类永动机设计要求 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不可能制 成的原因 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律考点3 热力学定律与气体图像的综合应用1．气体的状态变化可由图像直接判断或结合理想气体状态方程 ＝C分析。2．气体的做功情况、内能变化及吸放热关系可由热力学第一定律分析。(1)由体积变化分析气体做功的情况：体积膨胀，气体__________；气体被压缩，外界对气体做功。(2)由温度变化判断气体内能变化：温度升高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小。(3)由热力学第一定律ΔU＝W＋Q判断气体是吸热还是放热。3．在p-V图像中，图像与横轴所围面积表示____________或外界对气体在整个过程中所做的功。对外做功气体对外界(1)在运用热力学第一定律ΔU＝Q＋W时，要注意正负号。 ( )(2)理想气体内能的变化根据温度和体积的变化情况来判断。 ( )(3)在p-V和p-T图像中，图像与横轴所围面积表示气体所做的功。 ( )√ × ×[典例3] (2025·陕晋青宁卷)某种卡车轮胎的标准胎压范围为2.8×105～3.5×105 Pa。卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度T1为300 K时，体积V1和压强p1分别为0.528 m3、3.0×105 Pa；当胎内气体温度升高到T2为350 K时，体积增大到V2为0.560 m3，气体可视为理想气体。(1)求此时胎内气体的压强p2；(2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q为7.608×104 J，求胎内气体的内能增加量ΔU。[解析] (1)对胎内气体，根据理想气体状态方程有＝代入数据解得p2＝3.3×105 Pa。(2)根据p-V图像与横轴所围图形面积表示气体做功可知，此过程外界对气体做的功W＝－×105×(0.560－0.528) J＝－1.008×104 J根据热力学第一定律有ΔU＝Q＋W又Q＝7.608×104 J解得ΔU＝6.6×104 J。[答案] (1)3.3×105 Pa (2)6.6×104 J[典例4] (多选)(2024·海南卷)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√√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。][典例5] (2025·浙江1月选考)如图所示，导热良好带有吸管的瓶子，通过瓶塞密闭T1＝300 K，体积V1＝1×103 cm3处于状态1的理想气体，管内水面与瓶内水面高度差h＝10 cm。将瓶子放进T2＝303 K的恒温水中，瓶塞无摩擦地缓慢上升恰好停在瓶口，h保持不变，气体达到状态2，此时锁定瓶塞，再缓慢地从吸管中吸走部分水后，管内和瓶内水面等高，气体达到状态3。已知从状态2到状态3，气体对外做功1.02 J；从状态1到状态3，气体吸收热量4.56 J，大气压强p0＝1.0 × 105 Pa，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3；忽略表面张力和水蒸气对压强的影响。(1)从状态2到状态3，气体分子平均速率_______(选填“增大”“不变”或“减小”)，单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数________(选填“增大”“不变”或“减小”)；(2)求气体在状态3的体积V3；(3)求从状态1到状态3气体内能的改变量ΔU。不变 减小1.020 1 × 103 cm3 2.53 J[解析] (1)从状态2到状态3，温度保持不变，气体分子的内能保持不变，则气体分子平均速率不变，由于气体对外做功，则气体压强减小，故单位时间撞击单位面积瓶壁的分子数减小。(2)气体从状态1到状态2的过程，由盖-吕萨克定律有＝其中V1＝1×103 cm3，T1＝300 K，T2＝303 K解得V2＝1.01×103 cm3此时气体压强为p2＝p1＝p0＋ρgh＝1.01×105 Pa气体从状态2到状态3的过程，由玻意耳定律有p2V2＝p3V3其中p3＝p0代入数据解得，气体在状态3的体积为V3＝1.020 1×103 cm3。(3)气体从状态1到状态2的过程中，气体对外做功为W1＝p1(V2－V1)＝1.01 J由热力学第一定律ΔU＝Q－(W1＋W2)其中Q＝4.56 J，W2＝1.02 J代入解得，从状态1到状态3气体内能的改变量为ΔU＝2.53 J。归纳总结：解决热力学定律与气体实验定律综合问题的一般思路【教师备选资源】(2025·山东卷)如图所示，上端开口、下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置内。玻璃管导热性能良好、管内横截面积为S，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压强为p0，活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为f0＝p0S，等于最大静摩擦力。用调温装置对封闭气体缓慢加热，T1＝330 K时，气柱高度为h1，活塞开始缓慢上升；继续缓慢加热至T2＝440 K时停止加热，活塞不再上升；再缓慢降低气体温度，活塞位置保持不变，直到降温至T3＝400 K时，活塞才开始缓慢下降；温度缓慢降至T4＝330 K时，保持温度不变，活塞不再下降。求：(1)T2＝440 K时，气柱高度h2；(2)从T1状态到T4状态的过程中，封闭气体吸收的净热量Q(扣除放热后净吸收的热量)。[解析] (1)从T1状态到T2状态，封闭气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律有＝其中V1＝Sh1，V2＝Sh2联立解得h2＝h1。(2)从T1状态到T4状态，封闭气体的温度不变，则整个过程内能变化量为ΔU＝0T1状态到T2状态，由平衡条件有p0S＋f0＝p1S解得p1＝p0从T2状态到T3状态，封闭气体发生等容变化，由查理定律可知＝解得p3＝p0从T3状态到T4状态，封闭气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律有＝其中V4＝Sh4解得h4＝h1则从T1状态到T4状态，外界对封闭气体做的功为W＝－[p1S(h2－h1)－p3S(h2－h4)]＝－p0Sh1由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，封闭气体吸收的净热量为Q＝－W＝p0Sh1。[答案] (1)h1 (2)p0Sh1课时作业(七十七) 热力学定律与能量守恒定律题号1352468791．(2025·安徽卷)在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体(可视为理想气体)温度不变，则气球上升过程中，球内气体( )A．对外做功，内能不变B．向外放热，内能减少C．分子的平均动能变小D．吸收的热量等于内能的增加量√A [理想气体的温度不变，则内能不变，气体分子的平均动能不变，B、C、D错误；气球上升过程中，球内气体压强减小，由玻意耳定律可知气体体积增大，对外做功，A正确。]题号1352468792．(2025·河北卷)某同学将一充气皮球遗忘在操场上，找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高，体积变大。在此过程中若皮球未漏气，则皮球内封闭气体( )A．对外做功B．向外界传递热量C．分子的数密度增大D．每个分子的速率都增大√题号135246879A [皮球体积变大，气体膨胀，对外界做功，故A正确；太阳曝晒使气体温度升高，是外界对气体传热(气体吸热)，而非气体向外界传递热量，故B错误；皮球未漏气，分子总数不变，体积变大，分子的数密度减小，故C错误；温度升高，分子平均动能增大，但并非每个分子速率都增大，只是“平均”情况，故D错误。]题号1352468793．(2025·陕西西安模拟)一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后再回到状态a，其p-T图像如图所示，则该气体( )A．在状态a的内能小于在状态b的内能B．分子间平均距离在状态a时小于在状态b时C．在a→b过程中，外界对气体不做功D．在c→a过程中，气体向外界放热√题号135246879D [状态a、b的温度相同，则在状态a的内能等于在状态b的内能，A错误；状态a、b的温度相同，状态b压强较大，则体积较小，则分子间平均距离在状态a时大于在状态b时，B错误；在a→b过程中，体积减小，则外界对气体做功，C错误；在c→a过程中，气体体积不变，即W＝0，温度降低，内能减小，即ΔU<0，则根据热力学第一定律可知Q<0，即气体向外界放热，D正确。]题号1352468794．(2025·四川卷)如图甲所示，用活塞将一定质量的理想气体密封在导热汽缸内，活塞稳定在a处。将汽缸置于恒温冷水中，如图乙所示，活塞自发从a处缓慢下降并停在b处，然后保持汽缸不动，用外力将活塞缓慢提升回a处。不计活塞与汽缸壁之间的摩擦。则( )A．活塞从a到b的过程中，汽缸内气体压强升高B．活塞从a到b的过程中，汽缸内气体内能不变C．活塞从b到a的过程中，汽缸内气体压强升高D．活塞从b到a的过程中，汽缸内气体内能不变√题号135246879D [根据题意可知活塞从a到b的过程中，汽缸内气体温度降低，则内能减小，体积减小，压强不变，故A、B错误；根据题意可知活塞从b到a的过程中汽缸内气体温度不变，则内能不变，体积增大，根据玻意耳定律pV＝C可知压强减小，故C错误，D正确。]题号1352468795．(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√√题号135246879BD [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；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；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。]题号1352468796．如图所示，一绝热汽缸中理想气体被轻弹簧连接的绝热活塞分成a、b两部分，活塞与缸壁间密封良好且没有摩擦。初始时活塞静止，缓慢倒置汽缸后( )A．a的压强减小B．b的温度降低C．b的所有分子速率均减小D．弹簧的弹力一定增大√题号135246879B [初始时活塞静止，缓慢倒置汽缸后，a部分气体体积减小，b部分气体体积增大，故a的压强增大，b的压强减小，由于是绝热汽缸和绝热活塞，则Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W，可得ΔUa>0，ΔUb<0，则a的温度升高，b的温度降低，b的气体分子的平均速率减小，并不是所有分子速率均减小，故A、C错误，B正确；由于不知初始状态，a、b两部分气体的压强以及弹簧处于哪种状态，所以无法判断倒置汽缸后弹簧弹力的变化，D错误。]题号1352468797．(多选)(2024·新课标卷)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√√题号135246879AD [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。]题号1352468798．(多选)(2025·河北大数据应用调研)在打乒乓球时如果不小心把乒乓球压瘪了，但还没漏气，可以把被压瘪的乒乓球放进有热水的杯子里，过一会儿乒乓球就可以复原。如图，压瘪的乒乓球内气体的体积为30 mL，气体的压强为1.12×105 Pa，温度为27 ℃，复原后球内气体的体积为32 mL，温度为87 ℃，球内气体可视为理想气体。下列说法正确的是( )A．乒乓球内气体温度升高后，每个气体分子的动能都增大B．乒乓球复原过程中外界对球内气体做功C．乒乓球复原过程中球内气体吸收热量D．乒乓球复原后球内气体的压强为1.26×105 Pa√√题号135246879CD [温度是分子热运动的平均动能的标志，所以乒乓球内气体温度升高后分子热运动的平均动能增大，但不是每个气体分子的动能都增大，故A错误；乒乓球恢复成原来的圆球形的过程中气体体积增大，对外做功，即W<0，故B错误；气体的温度升高，则内能增大，即ΔU>0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q>0，即气体从外界吸收热量，故C正确；乒乓球恢复成原来的圆球形过程，初态温度为T1＝300 K，末态温度为T2＝360 K，根据理想气体状态方程有＝，解得p2＝1.26×105 Pa，故D正确。]题号1352468799．(2024·湖北卷)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。题号135246879[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)。题号135246879[答案] (1)T0 (2)(CT0＋mgh＋p0Sh)谢谢！课时作业(七十七) 热力学定律与能量守恒定律说明：单选题每小题4分；多选题每小题6分；本试卷共50分。1．(2025·安徽卷)在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体(可视为理想气体)温度不变，则气球上升过程中，球内气体( )A．对外做功，内能不变B．向外放热，内能减少C．分子的平均动能变小D．吸收的热量等于内能的增加量2．(2025·河北卷)某同学将一充气皮球遗忘在操场上，找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高，体积变大。在此过程中若皮球未漏气，则皮球内封闭气体( )A．对外做功B．向外界传递热量C．分子的数密度增大D．每个分子的速率都增大3．(2025·陕西西安模拟)一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后再回到状态a，其p-T图像如图所示，则该气体( )A．在状态a的内能小于在状态b的内能B．分子间平均距离在状态a时小于在状态b时C．在a→b过程中，外界对气体不做功D．在c→a过程中，气体向外界放热4．(2025·四川卷)如图甲所示，用活塞将一定质量的理想气体密封在导热汽缸内，活塞稳定在a处。将汽缸置于恒温冷水中，如图乙所示，活塞自发从a处缓慢下降并停在b处，然后保持汽缸不动，用外力将活塞缓慢提升回a处。不计活塞与汽缸壁之间的摩擦。则( )A．活塞从a到b的过程中，汽缸内气体压强升高B．活塞从a到b的过程中，汽缸内气体内能不变C．活塞从b到a的过程中，汽缸内气体压强升高D．活塞从b到a的过程中，汽缸内气体内能不变5．(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6．如图所示，一绝热汽缸中理想气体被轻弹簧连接的绝热活塞分成a、b两部分，活塞与缸壁间密封良好且没有摩擦。初始时活塞静止，缓慢倒置汽缸后( )A．a的压强减小B．b的温度降低C．b的所有分子速率均减小D．弹簧的弹力一定增大7．(多选)(2024·新课标卷)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8．(多选)(2025·河北大数据应用调研)在打乒乓球时如果不小心把乒乓球压瘪了，但还没漏气，可以把被压瘪的乒乓球放进有热水的杯子里，过一会儿乒乓球就可以复原。如图，压瘪的乒乓球内气体的体积为30 mL，气体的压强为1.12×105 Pa，温度为27 ℃，复原后球内气体的体积为32 mL，温度为87 ℃，球内气体可视为理想气体。下列说法正确的是( )A．乒乓球内气体温度升高后，每个气体分子的动能都增大B．乒乓球复原过程中外界对球内气体做功C．乒乓球复原过程中球内气体吸收热量D．乒乓球复原后球内气体的压强为1.26×105 Pa9．(12分)(2024·湖北卷)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。课时作业(七十七)1．A [理想气体的温度不变，则内能不变，气体分子的平均动能不变，B、C、D错误；气球上升过程中，球内气体压强减小，由玻意耳定律可知气体体积增大，对外做功，A正确。]2．A [皮球体积变大，气体膨胀，对外界做功，故A正确；太阳曝晒使气体温度升高，是外界对气体传热(气体吸热)，而非气体向外界传递热量，故B错误；皮球未漏气，分子总数不变，体积变大，分子的数密度减小，故C错误；温度升高，分子平均动能增大，但并非每个分子速率都增大，只是“平均”情况，故D错误。]3．D [状态a、b的温度相同，则在状态a的内能等于在状态b的内能，A错误；状态a、b的温度相同，状态b压强较大，则体积较小，则分子间平均距离在状态a时大于在状态b时，B错误；在a→b过程中，体积减小，则外界对气体做功，C错误；在c→a过程中，气体体积不变，即W＝0，温度降低，内能减小，即ΔU<0，则根据热力学第一定律可知Q<0，即气体向外界放热，D正确。]4．D [根据题意可知活塞从a到b的过程中，汽缸内气体温度降低，则内能减小，体积减小，压强不变，故A、B错误；根据题意可知活塞从b到a的过程中汽缸内气体温度不变，则内能不变，体积增大，根据玻意耳定律pV＝C可知压强减小，故C错误，D正确。]5．BD [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；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；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。]6．B [初始时活塞静止，缓慢倒置汽缸后，a部分气体体积减小，b部分气体体积增大，故a的压强增大，b的压强减小，由于是绝热汽缸和绝热活塞，则Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W，可得ΔUa>0，ΔUb<0，则a的温度升高，b的温度降低，b的气体分子的平均速率减小，并不是所有分子速率均减小，故A、C错误，B正确；由于不知初始状态，a、b两部分气体的压强以及弹簧处于哪种状态，所以无法判断倒置汽缸后弹簧弹力的变化，D错误。]7．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。]8．CD [温度是分子热运动的平均动能的标志，所以乒乓球内气体温度升高后分子热运动的平均动能增大，但不是每个气体分子的动能都增大，故A错误；乒乓球恢复成原来的圆球形的过程中气体体积增大，对外做功，即W<0，故B错误；气体的温度升高，则内能增大，即ΔU>0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知Q>0，即气体从外界吸收热量，故C正确；乒乓球恢复成原来的圆球形过程，初态温度为T1＝300 K，末态温度为T2＝360 K，根据理想气体状态方程有＝，解得p2＝1.26×105 Pa，故D正确。]9．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)。答案：(1)T0 (2)(CT0＋mgh＋p0Sh)1 / 1 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第十四章 第77课时 热力学定律与能量守恒定律.docx 第十四章 第77课时 热力学定律与能量守恒定律.pptx 课时作业77 热力学定律与能量守恒定律.docx
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