资源简介

INCLUDEPICTURE "课后达标检测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课后达标检测LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．(多选)采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，一定质量理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则(　　)
A．绝热过程中，气体分子平均动能增加
B．绝热过程中，外界对气体做负功
C．等压过程中，外界对气体做正功
D．等压过程中，气体内能不变
解析：选AC。一定质量的理想气体经过绝热过程被压缩，可知气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，则气体温度升高，气体分子平均动能增加，故A正确，B错误；一定质量的理想气体经过等压过程回到初始温度，可知气体温度降低，气体内能减少，根据＝C可知气体体积减小，外界对气体做正功，故C正确，D错误。
2.如图所示，一定质量的理想气体分别经历a→b和a→c两个过程，其中a→b为等温过程，状态b、c的体积相同，则(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-15.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-15.TIF" \* MERGEFORMAT
A．状态a的内能大于状态b
B．状态a的温度高于状态c
C．a→c过程中气体吸收热量
D．a→c过程中外界对气体做正功
解析：选C。由于a→b过程为等温过程，即状态a和状态b温度相同，分子平均动能相同，对于理想气体状态a的内能等于状态b的内能，故A错误；由于状态b和状态c体积相同，且pb＜pc，根据理想气体状态方程＝可知Tb＜Tc，又因为Ta＝Tb，故Ta＜Tc，故B错误；因为a→c过程气体体积增大，气体对外界做正功，而气体温度升高，内能增加，根据ΔU＝W＋Q可知气体吸收热量，故C正确，D错误。
3.(多选)一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态。其p－T图像如图，ac的延长线过坐标原点，ab垂直于T轴，bc平行于T轴。下列判断正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-16.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-16.TIF" \* MERGEFORMAT
A．过程ab中气体体积增大
B．过程ab中气体一定吸收热量
C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D．a、b和c三个状态中，状态c分子平均动能最小
解析：选ABD。过程ab中气体温度不变，压强减小，则体积增大，A正确；过程ab中气体温度不变，内能不变，体积增大，对外做功，则气体一定吸收热量，B正确；过程ca中气体体积不变，则外界对气体不做功，C错误；a、b和c三个状态中，状态c温度最低，则分子的平均动能最小，D正确。
4.(2025·甘肃兰州市期末)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、体积均不变且可视为理想气体的空气。已知初始气体压强p0＝1.0×105 Pa，温度t0＝27 ℃，加热一段时间后气体温度升高到t＝147 ℃，此过程中气体吸收的热量为5.2×103 J，则(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-17.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-17.TIF" \* MERGEFORMAT
A．升温后所有气体分子的动能都增大
B．升温后胆中气体的压强为1.2×105 Pa
C．此过程胆中气体的内能增加量为5.2×103 J
D．此过程中气体对外界做正功
解析：选C。升温后气体分子的平均动能增大，并不是所有气体分子的动能都增大，故A错误；根据题意可知，气体的体积不变，气体发生等容变化，气体可视为理想气体，根据查理定律可得＝，代入数据可得p＝1.4×105 Pa，故B错误；由于气体的体积不变，气体做功W＝0，气体吸收的热量Q＝5.2×103 J，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q＝5.2×103 J，故C正确，D错误。
5.(多选)(2025·河北唐山市期末)一定质量的理想气体由状态A变为状态B的V－T图像如图所示，已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa。根据上述信息，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-18.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-18.TIF" \* MERGEFORMAT
A．气体在状态A时的温度是200 K
B．气体在状态B时的压强是2.25×105 Pa
C．气体由状态A到状态B的过程中从外界吸收热量
D．气体由状态A到状态B的过程中向外界放出热量
解析：选AC。从A到B过程中，气体的体积与热力学温度成正比，所以气体发生等压变化，压强保持不变，即pA＝pB＝1.5×105 Pa，根据盖 吕萨克定律＝，代入数据解得TA＝200 K，故A正确，B错误；从状态A到状态B的过程中，温度升高，内能变大，体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体从外界吸收热量，故C正确，D错误。
6.游客去高海拔景区旅游时，多数会出现高原反应，而通过吸氧可以缓解高原反应。如图是一种便携式氧气罐，某游客按压该氧气罐喷出气体过程中(假定罐内气体可视为理想气体且温度保持不变)，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-19.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-19.TIF" \* MERGEFORMAT
A．罐内气体的平均动能减小
B．罐内气体的压强减小
C．外界对罐内气体做功
D．罐内气体放出热量
解析：选B。根据题意可知温度不变，平均动能不变，罐内气体分子数减少了，故总内能减小，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，喷出气体瞬间，气体膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，此时罐内气体需要吸收热量，使得罐内气体温度保持不变，故A、C、D错误；喷出气体过程中，相当于罐内和喷出的气体总体积膨胀，温度不变，根据理想气体状态方程＝C，可知气体压强减小，故B正确。
7.一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程气体与外界无热量交换，b→c过程为等容过程，c→a过程为等温过程。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-20.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-20.TIF" \* MERGEFORMAT
A．a→b过程，气体压强和体积的乘积减小
B．b→c过程，气体从外界吸收的热量等于内能的增加量
C．c→a过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
D．a→b→c→a过程，气体向外界放出的热量等于从外界吸收的热量
解析：选C。a→b过程气体与外界无热量交换，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体内能增加，温度升高，由理想气体状态方程pV＝nRT，气体压强和体积的乘积增大，故A错误；b→c过程，气体体积不变，外界对气体不做功，气体压强减小，由pV＝nRT可知，温度降低，内能减小，气体向外界放热，故B错误；c→a过程气体内能不变，体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，故C正确；p－V图像与坐标轴所围图形的面积表示外界对气体做的功，W>0，由于全过程内能的变化量为0，所以a→b→c→a过程Q<0，气体向外界放出的热量大于从外界吸收的热量，D错误。
8.(多选)(2025·天津和平区期末)如图所示，侧壁光滑的汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，现缓慢地向活塞上倒一定质量的细沙，忽略环境的温度变化。在此过程中，关于汽缸内气体的状态变化，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-21.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-21.TIF" \* MERGEFORMAT
A．如果汽缸、活塞导热良好，汽缸内气体的内能一定增大
B．如果汽缸、活塞导热良好，汽缸内气体一定向外放热
C．如果汽缸、活塞绝热良好，汽缸内气体分子的平均动能一定增大
D．如果汽缸、活塞绝热良好，汽缸内气体压强可能不变
解析：选BC。如果汽缸、活塞导热良好，由于环境温度不变，则气体温度不变，则汽缸内气体的内能一定不变，故A错误；如果汽缸、活塞导热良好，缓慢地向活塞上倒一定质量的细沙，活塞下移，外界对气体做功，结合上述，气体内能不变，根据热力学第一定律可知，气体向外界放热，故B正确；如果汽缸、活塞绝热良好，则有Q＝0，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体内能增大，则气体温度升高，可知汽缸内气体分子的平均动能一定增大，故C正确；对活塞与活塞上侧的细沙进行分析有pS＝mg＋p0S，解得p＝＋p0，缓慢地向活塞上倒一定质量的细沙，m增大，则气体压强一定增大，故D错误。
9.(12分)(2025·甘肃白银市期末)如图所示，汽缸水平固定，汽缸右端有挡板，活塞(厚度不计)可以在汽缸内无摩擦地移动且不能离开汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体，初始时活塞到汽缸右端的距离x＝0.4 m。现加热汽缸内的气体，活塞缓慢移动，活塞刚好移到汽缸右端时，汽缸内的气体的热力学温度T1＝290 K，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为p2＝2×105 Pa。已知活塞的横截面积S＝0.02 m2，外部大气压强恒为p1＝1×105 Pa，整个加热过程中封闭气体吸收的热量为900 J，求：
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-22.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-22.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)等压变化过程中气体对外做的功；(4分)
(2)加热后汽缸内气体的热力学温度；(4分)
(3)封闭气体的内能变化量。(4分)
解析：(1)由题意可知，气体先发生等压变化，待活塞运动到挡板处再发生等容变化，等压变化过程中气体对外做功，做的功W＝p1Sx，代入数据解得W＝800 J。
(2)活塞到达挡板处后气体发生等容变化，由查理定律有＝，代入数据解得T2＝580 K。
(3)由热力学第一定律可知，封闭气体的内能变化量ΔU＝－W＋Q，解得ΔU＝100 J。
答案：(1)800 J　(2)580 K　(3)100 J
10.(10分)如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在汽缸中，活塞的面积为S，与汽缸底部相距L，汽缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为p0和T0。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与汽缸间的滑动摩擦力为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求：
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-23.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-23.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)内能的增加量ΔU；(4分)
(2)最终温度T。(6分)
解析：(1)活塞移动时受力平衡p1S＝p0S＋f，气体对外界做功W＝p1SL，根据热力学第一定律ΔU＝Q－W，解得ΔU＝Q－(p0S＋f)L。
(2)活塞发生移动前，发生等容过程，有＝，活塞向右移动了L，发生等压过程，有＝，且V2＝2V1，解得T＝T0。
答案：(1)Q－(p0S＋f)L　(2)T0
11.(10分)(2025·湖南郴州市期末)如图所示，一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化过程，在此过程中气体的内能增加了135 J，由B→C的过程外界对气体做了90 J的功。已知状态A时气体的压强pA＝1.5×105 Pa。求：
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-24.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-24.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)状态B时气体的压强pB；(4分)
(2)从状态A到状态C的过程中，气体与外界热交换的热量。(6分)
解析：(1)从状态A到状态B为等容变化过程
根据查理定律有＝
代入数据得pB＝4.5×105 Pa。
(2)根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q
从状态A到状态B为等容变化，WAB＝0
又WAC＝WAB＋WBC＝90 J，ΔUAC＝135 J
联立解得Q＝45 J，故气体从外界吸收热量45 J。
答案：(1)4.5×105 Pa　(2)45 J(共25张PPT)
课后达标检测
√
1．(多选)下列哪些现象的逆过程并不违反能量守恒定律，却从未能自发地发生(　　)
A．传热
B．气体膨胀
C．分子扩散
D．摩擦生热
解析：传热、分子扩散和摩擦生热的逆过程并不违反能量守恒定律，但逆过程不能自发地发生；气体自由膨胀的过程是不可逆过程，但如果气体是在外界作用下的膨胀，则是可逆过程。
√
√
√
2．(多选)关于能量守恒定律与能源，下列说法正确的是(　　)
A．人骑自行车是将生物质能转化为机械能
B．太阳能的利用一般为光电转换
C．只要有能量转移和转化，就一定遵从能量守恒定律
D．生物质能属于可再生能源，风能属于不可再生能源
√
解析：人骑自行车是将生物质能转化为机械能，故A正确。
太阳能的利用有：光热转换、光电转换、光化转换等，故B错误。
能量守恒定律是自然界中普遍存在的规律，只要有能量转移和转化，就一定遵从能量守恒定律，故C正确。
生物质能和风能都属于可再生能源，故D错误。
3．(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是(　　)
A．外界对某系统做正功，该系统的内能一定增加
B．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律
C．低温系统可以向高温系统传递热量而不引起其他变化
D．无论科技如何进步与发展，热机的效率都不可能达到100%
√
√
解析：根据ΔU＝W＋Q可知，外界做正功即W＞0，有可能同时放热即Q＜0，故内能的变化不确定，故A错误；
第二类永动机没有违反能量守恒定律，但是违反了热力学第二定律，所以不可能制成，故B正确；
传热过程具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要引起其他变化(外界对系统做功)，故C错误；
根据热力学第二定律，无论科技如何进步与发展，热机的效率都不可能达到100%，故D正确。
√
4．(多选)下列关于制冷机制冷过程的说法正确的是(　　)
A.此过程违反了热力学第二定律
B．此过程违反了能量守恒定律
C．此过程没有违反能量守恒定律
D．此过程在消耗电能的前提下，热量从低温物体传给高温物体
解析：制冷机可以从低温物体吸收热量传给高温物体，但必须消耗电能，这并不违反热力学第二定律，A错误，D正确；
任何物理过程都不违反能量守恒定律，B错误，C正确。
√
√
5．(多选)下列现象能够发生，并且不违背热力学第二定律的是(　　)
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为机械能
C．桶中浑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．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
√
解析：一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热，这违背了热力学第二定律，不能发生，A错误；
根据热力学第二定律，蒸汽机不可能把蒸汽的内能全部转化为机械能，B错误；
C选项中说的不是热现象，不违背热力学第二定律，C正确；
空调机在制冷过程中消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，则从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，能发生，故D正确。
√
6．(多选)我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来。对其原因，下列说法不正确的是(　　)
A．这违背了能量守恒定律
B．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，机械能会转化为内能
C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的
D．机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
√
解析：机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现，由热力学第二定律可知，内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化；该过程并不违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，故A、B错误，C、D正确。
√
7．(2025·云南昆明市期末)如图所示的是“风光互补LED太阳能路灯”，太阳能路灯同时利用光能和风能实现照明，它的上端是风力发电，中间是太阳能电池板，下部是照明灯，最下端是蓄电池。下列说法正确的是(　　)

A．夜晚蓄电池放电，将电能转化为化学能
B．风力发电，将机械能转化为电能
C．太阳能电池板将太阳能转化为光能
D．太阳能、风能属于不可再生能源
解析：蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故A错误；
风力发电将空气的机械能转化为电能，故B正确；
太阳能电池板把太阳能转化为电能，故C错误；
太阳能、风能属于可再生能源，故D错误。
√
8．(多选)对于有序和无序，下列说法正确的是(　　)
A．有序与无序是相对的
B．对任何一件事物，如果规定得越多，限制得越多，它的无序性就越大
C．有序与无序是绝对的
D．对任何一件事物，如果规定得越多，限制得越多，它的无序性就越小
解析：有序和无序是相对的，故A正确，C错误；
对任何一件事物，如果规定得越多，限制得越多，它的无序性就越小，故B错误，D正确。
√
√
9．(多选)如图，用绝热材料制成的密闭容器被隔板K分成Ⅰ、Ⅱ两部分，一定量的某理想气体处于Ⅰ中，Ⅱ内为真空。抽取隔板K，气体进入Ⅱ中，最终整个容器均匀地分布了这种气体，则此过程该气体系统(　　)
A．对外做功，体积膨胀
B．对外不做功，最终压强减小
C．内能减少，最终温度降低
D．无序度变大
√
√
10．(2025·宁夏石嘴山市期末)关于热力学定律，下列说法错误的是(　　)
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，不一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
解析：做功或传热是改变物体内能的两种方式，故A正确，不符合题意；
对某物体做功的同时物体可能向外传递热量，所以不一定会使该物体的内能增加，故B正确，不符合题意；
根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化，但是如果可以引起其他变化，就可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，故C正确，不符合题意；
根据热力学第二定律可知，不可能自发地使热量从低温物体传向高温物体，但在外界的作用下，能使热量从低温物体传向高温物体，故D错误，符合题意。
√
√
11．(多选)(2025·陕西宝鸡市期末)关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列说法正确的是(　　)
A．0 ℃的水和0 ℃的冰的内能是相等的
B．热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成
C．热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
D．一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀(对外做功)过程，气体的内能减少
解析：0 ℃的冰熔化成0 ℃水，要吸收热量，内能增加，则0 ℃的冰的内能比等质量的0 ℃的水的内能小，由于质量的关系不确定，故不能确定0 ℃的水和0 ℃的冰的内能的关系，故A错误；
热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成，故B正确；
热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化”，故C错误；
一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，则Q＝0，W＜0，根据ΔU＝W＋Q可知ΔU＜0，气体的内能减小，故D正确。
√
12．(多选)(2025·甘肃白银市期末)某品牌空调的部分技术参数如表格所示。当该空调正常工作时，下列说法正确的是(　　)

额定电压 220 V
额定频率 50 Hz
制冷功率 1 100 W
A.该空调制冷时的电流为5 A
B．该空调制冷时的电流为4.4 A
C．该空调连续制冷1 h消耗1.1度电
D．空调能够制冷，说明热量能自发地从高温物体传给低温物体
√
空调制冷1 h消耗的电能W＝Pt＝1.1 kW·h，故C正确；
空调能够制冷，是通过外界做功将热量从低温物体传给高温物体，故D错误。
√
13．下列关于熵的说法错误的是(　　)
A．熵是系统无序程度的量度
B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵减少的方向进行
C．热力学第二定律的微观实质是孤立系统总是向熵增大的状态发展
D．熵值越大，代表系统分子运动越无序
解析：熵是系统无序程度的量度，熵越大，系统分子运动无序程度越大，故A、D正确；
孤立系统中发生的任何实际过程，其能量的总值保持不变，而其熵值恒增，故B错误，C正确。
√
14．海底火山活跃的海域，火山附近的海水会受到加热形成水蒸气从而产生气泡。当气泡浮上水面的过程中温度下降，压强减小，体积减小，该过程中水蒸气可视作理想气体。下列关于该过程说法正确的是(　　)
A．水蒸气上升过程中吸收热量
B．水蒸气分子的平均动能增大
C．水蒸气放出的热量大于其减小的内能
D．该过程违反了热力学第二定律
解析：根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体温度下降，故内能减小，即ΔU<0，体积减小，外界对气体做功，故W>0，因此Q必须为负，故放出热量，故A错误；
水蒸气的温度下降，故分子平均动能减小，故B错误；
根据热力学第一定律，因外界对气体做功，故水蒸气放出的热量大于其减小的内能，故C正确；
该过程不单是从热源吸热并用于做功，同时也引起了海水重力势能变化，故没有违反热力学第二定律，故D错误。INCLUDEPICTURE "课后达标检测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\课后达标检测LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\课后达标检测LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "基础对点练.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\基础对点练.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\基础对点练.TIF" \* MERGEFORMATINET
题组1　改变物体内能的两种方式
1．把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部，当迅速向下压活塞时，能使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此次做功直接增加的是谁的内能(　　)
A．内部气体　　　　　 B．活塞
C．乙醚 D．棉花
解析：选A。当迅速用力压活塞时，活塞压缩玻璃筒内的空气，对空气做功，空气的内能增加，温度升高。当达到乙醚的着火点时，筒内棉花就会燃烧起来。
2．下列例子中通过热传递改变物体内能的是(　　)
A．感到手冷时，搓搓手就会觉得暖和些
B．擦火柴时，火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点，火柴燃烧起来
C．物体在阳光照射下温度升高
D．反复弯折一根铁丝，弯折的部分温度升高
解析：选C。物体在阳光照射下温度升高是通过热传递的方式来改变物体内能，搓手取暖、擦火柴以及反复弯折铁丝均是通过做功改变物体内能。
3．下列例子中，通过做功来改变物体内能的是(　　)
A．阳光照射衣服，衣服的温度升高
B．用打气筒打气，筒壁变热
C．将高温金属块放在水中，水的温度升高
D．放进冰箱冷冻室的水变成冰块
解析：选B。阳光照射衣服，衣服的温度升高，是通过热传递改变内能，A错误；用打气筒打气，筒壁变热，是通过做功改变内能，B正确；将高温金属块放在水中，水的温度升高，是通过热传递改变内能，C错误；放进冰箱冷冻室的水变成冰块，是通过热传递改变内能，D错误。
题组2　热力学第一定律
4．在热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q中，关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法正确的是(　　)
A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正
B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负
C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正
D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负
解析：选C。根据公式ΔU＝W＋Q中的符号法则知，C正确。
5．在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体叫作气团，气团可看作理想气体，将其作为研究对象。气团直径很大可达几千米，其边缘部分与外界的热交换相对于整个气团的内能来说非常小，可以忽略不计。气团从地面上升到高空后温度可降低到－50 ℃，关于气团上升过程中下列说法正确的是(　　)
A．气团体积膨胀，对外做功，内能增加，压强减小
B．气团体积收缩，外界对气团做功，内能减少，压强增大
C．气团体积膨胀，对外做功，内能减少，压强减小
D．气团体积收缩，外界对气团做功，内能增加，压强不变
解析：选C。忽略气团与外界的热交换，据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知ΔU＝W，气团上升过程中，压强随高度升高而减小，气团体积膨胀，对外做功，导致内能大量减少而温度降低。
6．如图所示的是压力保温瓶结构简图，活塞a与液面之间密闭了一定质量的气体。假设封闭气体为理想气体且与外界没有热交换，则向下压a的过程中，瓶内气体(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-7.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-7.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-7.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．内能增大 B．体积增大
C．压强不变 D．温度不变
解析：选A。压缩气体时，气体体积减小，外界对气体做功，则W＞0，因为气体与外界没有热交换，则Q＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知ΔU＞0，即气体的内能增大，温度升高，压强变大。
7．(2025·天津西青区期末)健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内的气体可视为理想气体，当球内气体被快速挤压时来不及与外界热交换，而缓慢变化时可认为能发生充分的热交换，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-8.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-8.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-8.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体对外放热
B．人体缓慢离开健身球过程中，球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数不变
C．人体快速挤压健身球过程中，球内气体压强减小
D．人体快速挤压健身球过程中，球内气体分子热运动的平均动能增大
解析：选D。人体缓慢离开健身球过程中，球内气体能与外界发生充分的热交换，则球内气体的温度不变，分子的平均速率不变，体积变大，则压强变小，气体分子数密度减小，则球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数减少，气体对外做功，内能不变，根据热力学第一定律可知，球内气体从外界吸热，故A、B错误；人体快速挤压健身球过程中，来不及与外界热交换，球内气体体积减小，外部对气体做功，气体温度升高，则压强增大，球内气体分子热运动的平均动能增大，故C错误，D正确。
题组3　能量守恒定律
8．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
解析：选D。根据能量守恒定律知，某种形式的能减少，其他形式的能一定增大，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了石子本身及周围物体的内能，机械能并没有消失，D错误，符合题意。
INCLUDEPICTURE "综合提升练.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\综合提升练.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\综合提升练.TIF" \* MERGEFORMATINET
9．如图所示，瓶内装有少量的水，瓶口已塞紧，水上方空气中有水蒸气，用打气筒向瓶内打气，当塞子从瓶口跳出时，瓶内出现“白雾”，这一现象产生的原因可以用下面三句话解释：甲，水蒸气凝结成小水珠；乙，瓶内气体推动瓶塞做功，内能减小；丙，温度降低。三句话正确的顺序是(　　)
INCLUDEPICTURE "RWS7.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\RWS7.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\RWS7.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．甲、乙、丙 B．乙、丙、甲
C．丙、甲、乙 D．乙、甲、丙
解析：选B。根据题意知正确的顺序为：瓶内气体推动瓶塞做功→瓶内气体内能减小→瓶内气体温度降低→瓶内水蒸气液化成小水珠即“白雾”，而瓶塞跳起是用打气筒往瓶内打气使瓶内气体压强增大所致。
10．如图所示，一个导热良好的圆柱形汽缸开口向上竖直放置于水平面上，缸内储存文物，且封闭有一定质量的理想气体。现将环境温度缓慢升高，活塞离汽缸底部的距离由h变为H，已知大气压恒定，活塞与汽缸壁密封良好且不计摩擦，忽略文物热胀冷缩的影响，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-9.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-9.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-9.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．气体对外做功，内能增大
B．外界对气体做功
C．气体放出热量
D．每个气体分子的动能都增大
解析：选A。气体膨胀对外做功，温度升高内能增大，故A正确，B错误；结合上述，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，故C错误；温度升高，气体分子的平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，故D错误。
11．(多选)(2025·天津河东区期末)当篮球气不足时常用打气筒和气针给篮球充气，把气针安装在打气筒的气嘴上，把气针慢慢地插入篮球气孔，然后压缩打气筒将空气压入篮球内，如图所示。设某次缓慢压缩打气筒的充气过程中，篮球的体积不变，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，没有向外界漏气，气体可视为理想气体。对于此次充气前打气筒内的气体和篮球内原来的气体，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-10.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-10.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-10.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．此过程中气体的内能增大
B．此过程中气体向外界放出热量
C．此过程中每个气体分子的动能均不变
D．此过程中气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增多
解析：选BD。在一次缓慢充气过程中，打气筒内的气体全部压入篮球内，无漏气，气体可视为理想气体，气体温度不变，因此此过程中气体的内能不变，故A错误；充气前，气体在篮球和气筒中，充气后，气体只在篮球中，由于篮球的体积不变，因此气体的体积变小，此过程中外界对气体做正功，W＞0，气体的温度不变，则ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可得Q＜0，即此过程中气体向外界释放热量，故B正确；温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子的平均动能不变，但不是每个分子的动能都不变，故C错误；压缩过程中气体温度不变，即分子热运动平均速率不变，根据玻意耳定律可知气体的压强增大，则气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加，故D正确。
12．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(　　)
INCLUDEPICTURE "25XS119.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25XS119.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25XS119.TIF" \* MERGEFORMATINET
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
解析：选D。上浮过程中小瓶内气体温度不变，内能不变，压强逐渐减小，根据pV＝C可知气体体积变大，气体对外界做正功，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。
13．(多选)如图所示，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "RWS39.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\RWS39.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\RWS39.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．气体自发扩散前后内能相同
B．气体在被压缩的过程中内能增大
C．在自发扩散过程中，气体对外界做功
D．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变
解析：选AB。抽开隔板，气体自发扩散的过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A正确，C错误；由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中外界对气体做功，内能增大，因此气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B正确，D错误。
14．(10分)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底缓慢上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功。(设不同深度湖水的温度相同且保持不变)
(1)求气泡上升过程中吸收的热量。(4分)
(2)气泡到达湖面后，由于太阳的照射，在温度上升的过程中又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体的内能增加了多少？(6分)
解析：(1)气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律有ΔU1＝Q1＋W1
得Q1＝ΔU1－W1＝0－(－0.6 J)＝0.6 J。
(2)由热力学第一定律得
ΔU2＝Q2＋W2＝0.3 J＋(－0.1 J)＝0.2 J
内能增加了0.2 J。
答案：(1)0.6 J　(2)0.2 J(共3张PPT)
章末知识网络建构
感谢观看
THANKS章末过关检测(三)
(时间：75分钟　分值：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1．根据能量转化和转移的方向性，下列判断错误的是(　　)
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
解析：选A。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，电流的电能可以全部转化为内能(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，机械能可以全部转化成内能，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。
2．下列能源中不属于可再生能源的是(　　)
A．风能 B．潮汐能
C．天然气 D．水能
解析：选C。天然气是不可再生能源，风能、潮汐能和水能在自然界可以再生，为可再生能源。
3．下列关于热力学定律的说法正确的是(　　)
A．两类永动机不可能制成的原因是它们都违背了能量守恒定律
B．气体吸收热量时温度一定升高
C.压缩气体时，体积越小越困难是因为气体体积越小，气体分子间斥力越大的缘故
D．可以从单一热源吸收热量全部用来对外做功
解析：选D。第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律，第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律，故A错误；气体吸收热量的同时可以对外做功，温度可能升高，可能不变，也可能降低，故B错误；压缩气体体积越小越困难，是因为气体体积越小，容器内外的压强差越大，与气体分子间斥力无关，故C错误；从单一热源吸收热量在引起其他变化时可全部用来对外做功，例如绝热膨胀，故D正确。
4．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
解析：选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，A错误；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被制造出来，故C错误；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D正确。
5.如图所示，开口向下粗细均匀的玻璃管内用水银封闭了一定质量的理想气体。现将玻璃管缓慢旋转直至水平，在旋转过程中封闭气体的温度不变，外界大气压不变。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-30.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-30.TIF" \* MERGEFORMAT
A．气体体积增大
B．气体压强减小
C．气体的内能增加
D．气体向外界释放热量
解析：选D。初始状态选水银液柱最低点作为研究对象，水银液柱产生的压强为ph，受力分析有p气＋ph＝p0，将玻璃管缓慢旋转直至水平后气体压强与大气压强平衡，即满足p气′＝p0，对比两式可知将玻璃管缓慢旋转直至水平后气体压强增大，由理想气体状态方程＝，在旋转过程中封闭气体的温度不变，外界大气压不变，则气体体积减小，故A、B错误；在旋转过程中封闭气体的温度不变，则气体内能不变，又气体体积变小，所以外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体必然向外界释放热量，故C错误，D正确。
6.一定质量理想气体经历了如下的循环过程：1→2和3→4为绝热过程，2→3为等压过程，4→1为等容过程，其p－V图像如图所示。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-31.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-31.TIF" \* MERGEFORMAT
A．1→2过程中，外界对气体做功，气体内能增加
B．2→3过程中，气体对外界做功，气体内能减小
C．3→4过程中，气体内能减小，所有分子的运动速率都减小
D．4→1过程中，气体内能增加
解析：选A。1→2过程中，气体体积减小，则外界对气体做功，即W>0，而该过程绝热，即Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知ΔU>0，即气体内能增加，故A正确；2→3过程中，气体压强不变，体积增大，气体对外界做功，根据＝C可知气体温度升高，即气体内能增加，故B错误；3→4过程中，气体体积增大，气体对外做功，即W<0，而该过程绝热，即Q＝0，根据ΔU＝W＋Q，可知ΔU<0，即气体内能减小，温度降低，气体分子平均速率减小，但不是所有分子的运动速率都减小，故C错误；4→1过程中，气体体积不变，压强减小，根据＝C可知温度降低，气体内能减小，故D错误。
7.如图，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(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-32.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-32.TIF" \* MERGEFORMAT
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
解析：选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，由于是汽缸和活塞绝热，则Q＝0，根据热力学第一定律可得ΔU＝W，则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的弹力的变化，D错误。
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
8．关于热学知识，下列说法正确的是(　　)
A．金属具有确定的熔点但没有规则的形状，因此金属不属于晶体
B．在给车胎打气的过程中会越压越吃力，这是由于分子间有斥力
C．电冰箱的工作原理表明，热量可以从低温物体传递到高温物体
D．雨后荷叶上的露珠呈近似球体的形状，说明液体存在表面张力
解析：选CD。金属属于多晶体，没有规则的形状，具有确定的熔点，A错误；给车胎打气越压越吃力，是由于打气过程中气体压强增大，并不是由于分子间存在斥力，B错误；热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其他变化，符合电冰箱的工作原理，C正确；荷叶上小水珠呈球形是由于水的表面张力，使水珠表面有收缩趋势，D正确。
9.如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成A、B两部分，A内充满气体，B内为真空。现抽开隔板，让A中气体进入B并最终达到平衡状态，则(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-33.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-33.TIF" \* MERGEFORMAT
A．气体的内能始终不变
B．气体的压强始终不变
C．气体分子的平均动能将减小
D．B中气体不可能自发地再全部回到A中
解析：选AD。由于B内为真空，抽走隔板后，A部分气体自由膨胀，膨胀过程中没有对外做功，容器又是绝热容器，所以气体也不可能与外界发生热交换，由热力学第一定律可知气体的内能始终不变，故A正确；由于气体的内能不变，故气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，故C错误；由于气体发生的是等温膨胀，由玻意耳定律可知，气体的压强将减小，故B错误；由热力学第二定律可知，气体不可能再自发地全部回到A部分，故D正确。
10．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(　　)
INCLUDEPICTURE "A25HL8.TIF" INCLUDEPICTURE "A25HL8.TIF" \* MERGEFORMAT
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：选ACD。初始状态活塞受到左侧气体向右的压力和弹簧向左的弹力处于平衡状态，弹簧处于压缩状态，因活塞密封不严，可知左侧气体向右侧真空漏出，左侧气体压强变小，右侧出现气体，对活塞有向左的压力，最终左、右两侧气体压强相等，且弹簧恢复原长，故A正确；由题知活塞初始时静止在汽缸正中间，但由于活塞向左移动，左侧气体体积小于右侧气体体积，则左侧气体质量小于右侧气体质量，故B错误；密闭的汽缸绝热，与外界没有能量交换，但弹簧弹性势能减少了，可知气体内能增加，故C正确；初始时气体在左侧，最终气体充满整个汽缸，则与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数应该减少，故D正确。
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11.(8分)根据能量转化与守恒定律，在与外界没有传热的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验，在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连，当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热容计算出水中增加的内能。以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-34.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-34.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)为了完成此实验，除已提供质量的电子天平外，还需要的测量工具有______________。
(2)兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因__________________________。
(3)改进实验后，获得的数据如表所示，规律得到验证。
实验序号 重物质量(kg) 下降高度(m) 升高温度(℃)
1 20 5 0.5
2 20 10 1.0
3 20 15 1.5
4 10 10 0.5
5 30 10 1.5
6 40 10 2.0
若使容器内相同质量水的温度升高2.5 ℃，则25 kg的重物需下降________m。
解析：(1)实验中应需要用刻度尺测量重物下降的高度、用温度计测量水升高的温度。
(2)在实验的过程中，由于滑轮存在摩擦、液体会散热等情况，使得水内能的增加量小于重物做功的大小。
(3)20 kg的重物高度下降5 m，水温升高0.5 ℃，即1 kg的重物高度下降1 m，水温升高0.005 ℃，则有25 kg的重物高度下降1 m，水温升高0.125 ℃，要使水温升高2.5 ℃，根据比例可知需要下降的高度为20 m。
答案：(1)刻度尺、温度计　(2)滑轮存在摩擦或液体会散热　(3)20
12.(8分)如图所示，在水平固定的圆柱形导热容器内用活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时气体的温度为T0，活塞与容器底部的距离为L0，当活塞缓慢向左移动d后再次平衡，气体向外放出热量Q。求：
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-35.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-35.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)外界空气的温度T；(4分)
(2)此过程中气体内能的变化量ΔU。(4分)
解析：(1)由等压变化规律可得＝
解得T＝T0。
(2)由热力学第一定律得ΔU＝W－Q，W＝p0dS，ΔU＝p0dS－Q。
答案：(1)T0　(2)p0dS－Q
13.(12分)如图所示，高h＝40 cm的导热性能良好的汽缸开口向上放置在水平地面上，汽缸中间和缸口均有卡环，质量m＝2 kg的活塞在缸内封闭了一定质量的理想气体，活塞的横截面积S＝40 cm2，活塞与汽缸内壁无摩擦且汽缸不漏气，开始时，活塞对中间卡环的压力大小为20 N，活塞离缸底的高度为20 cm，大气压强p0＝1×105 Pa，环境的热力学温度T0＝300 K，重力加速度大小g取10 m/s2，不计卡环、活塞及汽缸的厚度。
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-44.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-44.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)若保持汽缸静止，缓慢升高环境温度，直到活塞距离汽缸底部的高度为30 cm，求此时环境的热力学温度。(6分)
(2)已知在第(1)问的过程中汽缸内气体内能变化为36 J，求在此过程中气体吸收的热量。(6分)
解析：(1)未升高温度时，对活塞受力分析，可得FN＝mg，即汽缸内气体压强等于大气压强，有p1＝p0，缓慢升高环境温度，直到活塞距离汽缸底部的高度为30 cm时，由平衡条件有p2＝p0＋，由理想气体状态方程，可得＝
解得T2＝472.5 K。
(2)在第(1)问的过程中，气体的温度升高，则气体内能增加，开始气体做等容变化，外界对气体不做功，之后做等压膨胀变化，外界对气体做负功，W＝－p2·ΔV＝－p2(h2－h1)S＝－42 J，由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，解得Q＝78 J，此过程中吸收的热量为78 J。
答案：(1)472.5 K　(2)78 J
14．(12分)图甲中空气炸锅是一种新型的烹饪工具，图乙为某型号空气炸锅的简化模型图，空气炸锅中有一气密性良好的内胆，内胆内的气体可视为质量不变的理想气体，已知胆内初始气体压强p0＝1.0×105 Pa，温度t0＝17 ℃，现启动加热模式使气体温度升高到t＝191 ℃，此过程中气体吸收的热量Q＝9.5×103 J，内胆中气体的体积不变，求：
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-36.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-36.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)此时内胆中气体的压强p；(6分)
(2)此过程内胆中气体的内能增加量ΔU。(6分)
解析：(1)封闭气体发生等容变化，根据查理定律
＝，其中T0＝290 K，T＝464 K
代入数据解得p＝1.6×105 Pa。
(2)根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q
由于气体的体积不变，气体做功W＝0
气体吸收的热量Q＝9.5×103 J
解得ΔU＝9.5×103 J。
答案：(1)1.6×105 Pa　(2)9.5×103 J
15.(14分)卡诺热机是只有两个热源(一个高温热源和一个低温热源)的简单热机，其循环过程的p－V图像如图所示，它由两个等温过程(a→b和c→d)和两个绝热过程(b→c和d→a)组成。若热机的工作物质为理想气体，高温热源温度为T1，低温热源温度为0.8T1，p－V图像中a、b、c、d各状态的参量如图所示。
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-37.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-37.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)求气体处于状态c的压强pc。(4分)
(2)求气体处于状态a的体积Va。(4分)
(3)若过程a→b热机从高温热源吸热为Q1，过程c→d热机向低温热源放热为Q2，求热机完成一次循环对外做的功W。(6分)
解析：(1)过程c→d为等温变化，根据玻意耳定律，有pc·2V0＝p0V0，解得pc＝p0。
(2)过程d→a，根据理想气体状态方程可得
＝，解得Va＝V0。
(3)过程b→c和d→a为绝热过程，吸热Q＝0，热机完成一次循环内能不变，即ΔU＝0
根据热力学第一定律可得W＝Q1－Q2。
答案：(1)p0　(2)V0　(3)Q1－Q2第3节　热力学第二定律
INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．知道热传递、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。
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。
INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
一、自然界中宏观过程的方向性
1．热量总是从高温物体传向低温物体，而不能自发地从低温物体传向高温物体，热传递具有方向性。
2．气体的扩散现象具有方向性。气体的自由膨胀过程也是一种扩散现象，具有方向性。
3．一个物体在粗糙的水平面上运动，最后停了下来。在这个过程中，物体的动能转化为物体、地面及周围空气的内能。但停下的物体、地面和周围的空气不能自发地释放内能，并将这些内能全部转化为物体的动能，使停下来的物体重新运动起来。这表明机械能与内能之间的转化具有方向性。
4．一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性，其相反的过程是不可能自发产生的。能够揭示宏观自然过程方向性规律的是热力学第二定律。
二、热力学第二定律的克劳修斯表述
热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体。需要注意的是，热量可以从低温
物体传递到高温物体，但一定需要第三方的介入。
三、热力学第二定律的开尔文表述
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。
四、节约能源
地球上不可再生能源的储量是有限的，它的使用对环境产生了影响(如温室效应、酸雨、放射性污染等)。能源的使用过程降低了能量的品质，因此人们需要节约能源。
INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
判断下列说法是否正确。
(1)热量不能由低温物体传给高温物体。(　　)
(2)科技发达后，热机的效率可以达到100%。(　　)
(3)机械能可以全部转化为内能，而内能不能自发地全部转化为机械能。(　　)
(4)能量耗散不遵循能量守恒定律。(　　)
(5)能量耗散会导致能量品质降低。(　　)
(6)为了可持续发展，必须节约能源。(　　)
提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)√
INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
知识点一　热力学第二定律
1．自然过程的方向性
(1)热传递具有方向性
两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而会产生其他影响或引起其他变化。
(2)气体的扩散现象具有方向性
两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，绝不会自发地分开，成为两种不同的气体。
(3)机械能和内能的转化过程具有方向性
物体在地面上运动，因摩擦而逐渐停下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。
(4)气体向真空中的膨胀具有方向性
气体可自发地向真空容器中膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，使容器内变为真空。
2．热机
(1)热机：把内能转化成机械能的一种装置。
如蒸汽机把水蒸气的内能转化为机械能；内燃机把燃烧后的高温高压气体的内能转化为机械能。
(2)热机的工作原理
工作物质从热库吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后排出废气，同时把热量Q2散发到冷凝器或大气中。
根据能量守恒有Q1＝W＋Q2。
(3)热机的效率
把热机做的功W与它从热库中吸收的热量Q1的比值叫作热机的效率，用η表示，有η＝。
因为Q1＝W＋Q2，所以Q1＞W，η＜1。
这说明热机不可能把吸收的热能全部转化为机械能，总有一部分要散失到冷凝器或大气中。
INCLUDEPICTURE "特别提醒A.TIF" INCLUDEPICTURE "特别提醒A.TIF" \* MERGEFORMAT 　(1)热机必须有热源和冷凝器。
(2)热机的效率不可能达到100%，即使是理想热机，没有摩擦，也没有漏气等能量损失，它也不可能把吸收的热量百分之百地转化为机械能，总要有一部分热量散发到冷凝器或大气中。
3．两类永动机的比较
比较项目 第一类永动机 第二类永动机
设计要求 不消耗任何能量，可以不断地做功(或只给予很少的能量启动后，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(或只有一个热库，实现内能向机械能的转化)
不可能制成的原因 违背了能量守恒定律 违背了热力学第二定律
角度1　自然过程的方向性
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　下列说法正确的是(　　)
A．热量不可能由低温物体传给高温物体
B．气体的扩散过程具有方向性
C．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性
D．一切形式的能量间的相互转化都不具有方向性
[解析]　热量不能自发地由低温物体传给高温物体，但在引起其他变化的情况下可以由低温物体传给高温物体，故A错误；气体的扩散具有方向性，故B正确；并不是一切形式的能量的相互转化都具有方向性，比如动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能，故C错误；并不是一切形式的能量的相互转化都不具有方向性，比如机械能与内能的转化就具有方向性，故D错误。
[答案]　B
角度2　热力学第二定律的理解和应用
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(多选)关于热力学第二定律，下列说法正确的是(　　)
A．功转变为热的实际宏观过程是不可逆的
B．一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可以实现的
C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行
D．一切物理过程都不可能自发地进行
[解析]　热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，功转变为热的实际宏观过程是不可逆的，由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行，A、C正确，D错误；由热力学第二定律可知，并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能实现，B错误。
[答案]　AC
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　如图所示，汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现通过活塞杆使活塞缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过活塞对外做功。已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-25.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-25.TIF" \* MERGEFORMAT
A．气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律
B．气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
C.气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
D．气体不是从单一热源吸热，且并未全部用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
[解析]　汽缸壁是导热的，外界环境温度不变，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，所以汽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，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。
[答案]　C
角度3　第二类永动机
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　下列说法正确的是(　　)
A．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
B．效率为100%的热机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律
C．不可能从单一热源吸收热量使之完全变成功，而不产生其他影响
D．第二类永动机不可能成功的原因是违反了能量守恒定律
[解析]　根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在以消耗其他能量为代价的条件下，热量也可以从低温物体传到高温物体，故A错误；效率为100%的热机不可能制成，没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故B错误；根据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变成功，而不产生其他影响，故C正确；第二类永动机不可能成功的原因是违反了热力学第二定律，并不是违反了能量守恒定律，故D错误。
[答案]　C
知识点二　能量耗散和品质降低
1．能量耗散
各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态的转化，是能够自动发生、全额发生的，能量耗散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。
2．能量品质的降低
能量耗散虽然不会使能量减少，却会导致能量品质的降低，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式。煤、石油、天然气等能源储存着高品质的能量，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能。内能较之机械能、电能、光能、核能等是一种低品质能量。
INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　国务院新闻办公室于2024年8月29日发布《中国的能源转型》白皮书，回顾了近十年来，中国坚定不移走绿色低碳的能源转型之路取得的显著成效，也制定了相关中长期发展规划。关于能源与可持续发展，下列说法正确的是(　　)
A．因为自然界的能量是守恒的，所以不会有能源危机
B．能量耗散说明自然界的能量正在不断减少
C．实现可持续发展，一方面要大力提倡多使用能源，另一方面要发展可再生能源以及天然气、核能等对生态环境的污染程度低的清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明
D．水能为可再生能源，水电站是利用水能的重要形式
[解析]　能源在利用的过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，可知，即使自然界的能量是守恒的，仍然会有能源危机，故A错误；能量耗散说明自然界便于人类利用的能量减少，但总能量仍然是守恒的，故B错误；实现可持续发展，一方面要大力提倡节能，而不是多使用能源，另一方面要发展可再生能源以及天然气、核能等对生态环境的污染程度低的清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明，故C错误；水能是可再生能源，水电站是利用水能的重要形式，故D正确。
[答案]　D
INCLUDEPICTURE "例6LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例6LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(多选)如图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量E0＝7×103 J/(m2·s)。一台热水器的聚热面积为2 m2，若每天相当于太阳直射热水器4 h，太阳能的20% 可转化为水的内能，则下列说法正确的是 (　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-26.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-26.TIF" \* MERGEFORMAT
A．只有20%的太阳能可转化为水的内能，说明能量不守恒
B．太阳能可转化为水的内能，但水的内能不可转化为太阳能，说明能量转化具有方向性
C．这台热水器一天内最多能利用的太阳能为4.032×107 J
D．这台热水器一天内最多能利用的太阳能为5.6×104 J
[解析]　只有20%的太阳能可转化为水的内能，其余能量被耗散到空气中，能量是守恒的，故A错误；太阳能可转化为水的内能，但水的内能不可转化为太阳能，说明能量转化具有方向性，故B正确；根据题意，这台热水器一天内最多能利用的太阳能E＝E0×S×t×20%＝4.032×107 J，故C正确，D错误。
[答案]　BC
知识点三　熵和熵增加原理
熵和熵增加原理
(1)熵是反映系统无序程度的物理量，正如温度反映物体内分子平均动能大小一样。系统越混乱，无序程度越大，就称这个系统的熵越大。
(2)系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少。也就是说，系统自发变化时，总是由热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行。从熵的意义上来说，系统自发变化时，总是向着熵增加的方向发展，不会使熵减小。
(3)任何宏观物质系统都有一定量的熵，熵也可以在系统的变化过程中产生或传递。
INCLUDEPICTURE "例7LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例7LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(多选)关于熵，下列说法正确的是(　　)
A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
[解析]　在同一条件下不同物质有不同的熵值，熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高，相反地，熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序，A、D正确，B、C错误。
[答案]　AD
INCLUDEPICTURE "例8LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例8LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如图甲所示)，现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器(如图乙所示)，这个过程称为气体的自由膨胀，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "LK76.TIF" INCLUDEPICTURE "LK76.TIF" \* MERGEFORMAT
A．自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动
B．自由膨胀前后，气体的压强不变
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
[解析]　由分子动理论知，气体分子的热运动是永不停息地做无规则运动，故A错误；由能量守恒定律知，气体膨胀前后内能不变，又因一定质量理想气体的内能只与温度有关，所以气体的温度不变，故C正确；由＝C可知，气体压强变小，故B错误；由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界影响的情况下，容器中的气体不能自发地全部回到容器的A部分，故D错误。
[答案]　C
eq \o(\s\up7( INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT ),\s\do5(　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　))
1．(热力学第二定律)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(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-27.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-27.TIF" \* MERGEFORMAT
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．在封闭的房间里打开冰箱一段时间后，房间温度会降低
C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违反热力学第二定律
解析：选C。由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，故A错误；电冰箱工作时消耗电能，房间的总热量会增加，房间温度会升高，故B错误；电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律和第二定律，故C正确，D错误。
2．(热力学第二定律)(多选)下列关于热力学第二定律的说法正确的是(　　)
A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
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，在不产生其他影响的情况下，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
解析：选BC。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，A错误；一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，B正确；根据热力学第二定律，机械能可以全部转化为内能，但在不产生其他影响的情况下，内能无法全部用来做功而转化成机械能，C正确；气体向真空的自由膨胀是不可逆的，D错误。
3．(热力学第二定律)根据能量转化与转移的方向性，下列判断不正确的是(　　)
A．电流的电能可以全部转变为内能
B．在火力发电中，燃气的内能不可能全部转变为电能
C.在热机中，燃气的内能不可能全部转化为机械能
D．在传热中，热量不可能自发地从高温物体传向低温物体
解析：选D。电流通过电路时，电能可以全部转变为内能，故A正确；根据热力学第二定律可知，在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能，故B正确；根据能量转化的方向性知，燃气的内能不可能全部转化为机械能，故C正确；根据热力学第二定律知，热量不可能自发地从低温物体传递给高温度物体，但热量可以自发地从高温物体传向低温物体，故D错误。
4．(能源和能量转化)(多选)下列关于能量转化或转移过程的说法不正确的是(　　)
A．所有能量守恒的过程都能自发地发生
B．摩擦生热的过程是不可逆过程
C．水能、风能、太阳能为可再生能源
D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机
解析：选AD。并非所有能量守恒的过程都能自发地进行，如在没有引起其他变化的情况下，热量不能自发地从低温物体向高温物体传递，故A错误；根据热力学第二定律，机械能向内能转化具有方向性，可知摩擦生热的过程是不可逆过程，故B正确；水能、风能、太阳能为可再生能源，故C正确；能的转化过程符合能量守恒定律，虽然总能量不变，但是可利用的能源越来越少，可能会发生能源危机，故D错误。(共25张PPT)
课后达标检测
√
题组1　改变物体内能的两种方式
1．把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部，当迅速向下压活塞时，能使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此次做功直接增加的是谁的内能(　　)
A．内部气体　　　　　 B．活塞
C．乙醚 D．棉花
解析：当迅速用力压活塞时，活塞压缩玻璃筒内的空气，对空气做功，空气的内能增加，温度升高。当达到乙醚的着火点时，筒内棉花就会燃烧起来。
√
2．下列例子中通过热传递改变物体内能的是(　　)
A．感到手冷时，搓搓手就会觉得暖和些
B．擦火柴时，火柴头上的红磷温度升高到红磷的燃点，火柴燃烧起来
C．物体在阳光照射下温度升高
D．反复弯折一根铁丝，弯折的部分温度升高
解析：物体在阳光照射下温度升高是通过热传递的方式来改变物体内能，搓手取暖、擦火柴以及反复弯折铁丝均是通过做功改变物体内能。
√
3．下列例子中，通过做功来改变物体内能的是(　　)
A．阳光照射衣服，衣服的温度升高
B．用打气筒打气，筒壁变热
C．将高温金属块放在水中，水的温度升高
D．放进冰箱冷冻室的水变成冰块
解析：阳光照射衣服，衣服的温度升高，是通过热传递改变内能，A错误；
用打气筒打气，筒壁变热，是通过做功改变内能，B正确；
将高温金属块放在水中，水的温度升高，是通过热传递改变内能，C错误；
放进冰箱冷冻室的水变成冰块，是通过热传递改变内能，D错误。
√
题组2　热力学第一定律
4．在热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q中，关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法正确的是(　　)
A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正
B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负
C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正
D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负
解析：根据公式ΔU＝W＋Q中的符号法则知，C正确。
√
5．在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体叫作气团，气团可看作理想气体，将其作为研究对象。气团直径很大可达几千米，其边缘部分与外界的热交换相对于整个气团的内能来说非常小，可以忽略不计。气团从地面上升到高空后温度可降低到－50 ℃，关于气团上升过程中下列说法正确的是(　　)
A．气团体积膨胀，对外做功，内能增加，压强减小
B．气团体积收缩，外界对气团做功，内能减少，压强增大
C．气团体积膨胀，对外做功，内能减少，压强减小
D．气团体积收缩，外界对气团做功，内能增加，压强不变
解析：忽略气团与外界的热交换，据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知ΔU＝W，气团上升过程中，压强随高度升高而减小，气团体积膨胀，对外做功，导致内能大量减少而温度降低。
√
6．如图所示的是压力保温瓶结构简图，活塞a与液面之间密闭了一定质量的气体。假设封闭气体为理想气体且与外界没有热交换，则向下压a的过程中，瓶内气体(　　)

A．内能增大 B．体积增大
C．压强不变 D．温度不变
解析：压缩气体时，气体体积减小，外界对气体做功，则W＞0，因为气体与外界没有热交换，则Q＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知ΔU＞0，即气体的内能增大，温度升高，压强变大。
√
7．(2025·天津西青区期末)健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内的气体可视为理想气体，当球内气体被快速挤压时来不及与外界热交换，而缓慢变化时可认为能发生充分的热交换，下列说法正确的是(　　)
A．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体对外放热
B．人体缓慢离开健身球过程中，球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数不变
C．人体快速挤压健身球过程中，球内气体压强减小
D．人体快速挤压健身球过程中，球内气体分子热运动的平均动能增大
解析：人体缓慢离开健身球过程中，球内气体能与外界发生充分的热交换，则球内气体的温度不变，分子的平均速率不变，体积变大，则压强变小，气体分子数密度减小，则球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数减少，气体对外做功，内能不变，根据热力学第一定律可知，球内气体从外界吸热，故A、B错误；
人体快速挤压健身球过程中，来不及与外界热交换，球内气体体积减小，外部对气体做功，气体温度升高，则压强增大，球内气体分子热运动的平均动能增大，故C错误，D正确。
√
题组3　能量守恒定律
8．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
解析：根据能量守恒定律知，某种形式的能减少，其他形式的能一定增大，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了石子本身及周围物体的内能，机械能并没有消失，D错误，符合题意。
√
9．如图所示，瓶内装有少量的水，瓶口已塞紧，水上方空气中有水蒸气，用打气筒向瓶内打气，当塞子从瓶口跳出时，瓶内出现“白雾”，这一现象产生的原因可以用下面三句话解释：甲，水蒸气凝结成小水珠；乙，瓶内气体推动瓶塞做功，内能减小；丙，温度降低。三句话正确的顺序是(　　)
A．甲、乙、丙 B．乙、丙、甲
C．丙、甲、乙 D．乙、甲、丙
解析：根据题意知正确的顺序为：瓶内气体推动瓶塞做功→瓶内气体内能减小→瓶内气体温度降低→瓶内水蒸气液化成小水珠即“白雾”，而瓶塞跳起是用打气筒往瓶内打气使瓶内气体压强增大所致。
√
10．如图所示，一个导热良好的圆柱形汽缸开口向上竖直放置于水平面上，缸内储存文物，且封闭有一定质量的理想气体。现将环境温度缓慢升高，活塞离汽缸底部的距离由h变为H，已知大气压恒定，活塞与汽缸壁密封良好且不计摩擦，忽略文物热胀冷缩的影响，下列说法正确的是(　　)
A．气体对外做功，内能增大
B．外界对气体做功
C．气体放出热量
D．每个气体分子的动能都增大
解析：气体膨胀对外做功，温度升高内能增大，故A正确，B错误；
结合上述，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，故C错误；
温度升高，气体分子的平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，故D错误。
√
11．(多选)(2025·天津河东区期末)当篮球气不足时常用打气筒和气针给篮球充气，把气针安装在打气筒的气嘴上，把气针慢慢地插入篮球气孔，然后压缩打气筒将空气压入篮球内，如图所示。设某次缓慢压缩打气筒的充气过程中，篮球的体积不变，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，没有向外界漏气，气体可视为理想气体。对于此次充气前打气筒内的气体和篮球内原来的气体，下列说法正确的是(　　)
A．此过程中气体的内能增大
B．此过程中气体向外界放出热量
C．此过程中每个气体分子的动能均不变
D．此过程中气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增多
√
解析：在一次缓慢充气过程中，打气筒内的气体全部压入篮球内，无漏气，气体可视为理想气体，气体温度不变，因此此过程中气体的内能不变，故A错误；
充气前，气体在篮球和气筒中，充气后，气体只在篮球中，由于篮球的体积不变，因此气体的体积变小，此过程中外界对气体做正功，W＞0，气体的温度不变，则ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可得Q＜0，即此过程中气体向外界释放热量，故B正确；
温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子的平均动能不变，但不是每个分子的动能都不变，故C错误；
压缩过程中气体温度不变，即分子热运动平均速率不变，根据玻意耳定律可知气体的压强增大，则气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加，故D正确。
12．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
√
解析：上浮过程中小瓶内气体温度不变，内能不变，压强逐渐减小，根据pV＝C可知气体体积变大，气体对外界做正功，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。
13．(多选)如图所示，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是(　　)
A．气体自发扩散前后内能相同
B．气体在被压缩的过程中内能增大
C．在自发扩散过程中，气体对外界做功
D．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变
√
√
解析：抽开隔板，气体自发扩散的过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A正确，C错误；
由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中外界对气体做功，内能增大，因此气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B正确，D错误。
14．(10分)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底缓慢上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功。(设不同深度湖水的温度相同且保持不变)
(1)求气泡上升过程中吸收的热量。(4分)
解析：气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律有ΔU1＝Q1＋W1
得Q1＝ΔU1－W1＝0－(－0.6 J)＝0.6 J。
答案：0.6 J　
(2)气泡到达湖面后，由于太阳的照射，在温度上升的过程中又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体的内能增加了多少？(6分)
解析：由热力学第一定律得
ΔU2＝Q2＋W2＝0.3 J＋(－0.1 J)＝0.2 J
内能增加了0.2 J。
答案：0.2 J(共27张PPT)
专题提升课3　热力学定律与气体实验定律的综合
专题深度剖析
PART
01
第一部分
微专题一　热力学第一定律与图像的结合
1．内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析。
2．做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外界做功，W为负；体积减小，外界对气体做功，W为正。
3．与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0。
4．如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化。
√
角度1　p－V图像与热力学第一定律
　　　一定质量的理想气体经历a→b→c过程，其中a→b是等温过程，b→c是等压过程，则(　　)
A．a、b、c三个状态中，气体在c状态分子平均动能最大
B．a、b、c三个状态中，气体在b状态分子数密度最大
C．a→b过程中，气体既不吸热也不放热
D．b→c过程中，气体放出的热量大于外界对气体做的功
[解析]　由题图可知，b→c过程，气体发生等压变化，气体体积与热力学温度成正比，则Ta＝Tb>Tc，所以气体在c状态分子平均动能最小，故A错误；
由题图可知气体在c状态体积最小，所以气体在c状态分子数密度最大，故B错误；
a→b是等温过程，内能不变，但体积增大，对外做功，所以为吸热过程，故C错误；
b→c过程中，体积减小，外界对气体做了功，同时温度降低，内能减小，所以气体放出的热量大于外界对气体做的功，故D正确。
√
角度2　p－T图像与热力学第一定律
　　　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，已知ba垂直于T轴，ca延长线过原点，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．由状态c→a过程中，气体向外界放热
[解析]　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，b状态压强较大，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；
由状态c→a过程中，气体体积不变，W＝0，温度降低，内能减小，ΔU＜0，根据热力学第一定律可知，Q<0，则气体向外界放热，D正确。
√
角度3　V－T图像与热力学第一定律
　　　(多选)(2024·海南卷，T11)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O点，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
√
由上述分析可知，ca过程压强减小，故B错误；
ab过程为等温变化，内能不变，故ΔU＝0，体积减小，外界对气体做功，W＞0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，解得Q＜0，故ab过程气体放出热量，故C正确；
ca过程，温度升高，内能增大，故D错误。
微专题二　热力学第一定律与气体实验定律的结合
√
　　　(2024·北京卷，T3)一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变，在上浮过程中气泡内气体(　　)
A．内能变大　　　　　　 B．压强变大
C．体积不变 D．从水中吸热
[解析]　上浮过程气泡内气体的温度不变，则内能不变，故A错误；
气泡内气体压强p＝p0＋ρ水gh，故上浮过程气泡内气体的压强减小，故B错误；
由玻意耳定律pV＝C知，上浮过程气体体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，气体从水中吸热，故C错误，D正确。
　　　一定质量的某种理想气体初始温度T0＝400 K，压强p0＝1×105 Pa，体积为V0。经等容变化放出400 J热量，温度降低到T1＝300 K；若经等压变化，则需要放出600 J的热量才能使温度降低到300 K。求：
(1)等压过程中外界对气体做的功W；
[解析]　等容过程中，气体做功为零
即ΔU＝Q1＝－400 J
等压过程中，内能变化量与等容过程相等均减小400 J，又放出600 J热量，则W＝ΔU－Q2＝200 J。
[答案]　200 J
(2)初始状态下气体的体积V0。
[答案]　8 L
(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。
随堂巩固落实
PART
02
第二部分
√
√
1．(热力学第一定律与图像的结合)(多选)(2024·新课标卷，T21)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，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知内能增加，故A正确；
2→3为等压过程，根据盖-吕萨克定律可知，气体体积增大时温度增加，内能增大，气体对外界做功，W＜0，故气体吸收热量，故B错误；
3→4为绝热过程，此时气体体积增大，气体对外界做功，W＜0，根据热力学第一定律可知气体内能减小，故C错误；
4→1为等容过程，根据查理定律可知压强减小时温度减小，故内能减小，由于体积不变，W＝0，可知气体向外放热，故D正确。
2．(热力学第一定律与图像的结合)一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统(　　)
A．对外界做正功　　　
B．压强保持不变
C．向外界放热
D．内能减少
√
解析：理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，理想气体对外界做正功，A正确；
理想气体从状态a变化到状态b，温度升高，内能增大，D错误；
理想气体从状态a变化到状态b，由选项A、D可知，理想气体对外界做正功且内能增大，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，C错误。
3.(热力学第一定律与气体实验定律的结合)如图所示，一圆柱形绝热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的横截面积为S，初始时封闭气体的压强为1.1p0(p0为大气压强且不变)，热力学温度为T1。现通过电热丝缓慢加热气体，当活塞上升的高度为Δh时，气体的内能增加E，气体的热力学温度上升到T2。已知重力加速度大小为g，不计活塞与汽缸间的摩擦。求：
(1)活塞的质量m及活塞与汽缸底部初始的间距h；
(2)加热过程中气体吸收的热量Q。
解析：加热过程气体对外做功，有W＝－pSΔh
由热力学第一定律有E＝Q＋W
解得Q＝E＋1.1p0SΔh。
答案：E＋1.1p0SΔh(共51张PPT)
第三章　热力学定律
第1节　热力学第一定律　
第2节　能量守恒定律
学习目标
1．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。　2.掌握热力学第一定律及其表达式。　3.学会运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。　4.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。　5.理解永动机是不可能制成的。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、热力学第一定律
1．改变内能的两种方式
做功和热传递，对物体内能的改变是______。
2．绝热过程
系统与外界之间____热量的交换，只是通过外界做功的方式与外界交换能量，这种过程称为____过程。
等效的
没有
绝热
3．焦耳的两个代表性实验
(1)桨叶搅拌实验，重物下落时带动搅拌器转动，叶片与水之间，以及水与水之间因摩擦而生热。焦耳的实验表明，改变重物质量和重物下落的高度，只要重力做功相等，水温升高都相等，即系统内能的变化是相同的。这说明在热力学系统的____过程中，系统内能的增加量ΔU等于____________________，即ΔU＝W。
绝热
外界对系统所做的功W
(2)电流通过浸没在水中的电阻丝，电流的热效应使容器中的水温升高。实验表明，不管电
流大小和通电时间如何变化，只要产生的电热相等，系统升高的温度都相等，即系统内能的变化是相同的。这说明在外界______________的过程中，系统内能的增加量ΔU等于________________________，即ΔU＝Q。
4．热力学第一定律
在系统跟外界同时发生做功和热传递的过程中，系统内能的增加量ΔU等于系统__________________与外界________________之和。这个关系叫作热力学第一定律，用公式表示为ΔU＝Q＋W。
没有对系统做功
系统从外界所吸收的热量Q
从外界吸收的热量Q
对系统所做的功W
二、第一类永动机不可能制成
根据热力学第一定律，物体对外做功，即W<0；物体做功后回到原来的状态，即ΔU＝0；则物体一定要从外界吸收热量，即Q>0。可见，要使物体既对外做功又不必吸收热量的第一类永动机是不可能制成的，因为它违背了热力学第一定律。因此，也有人将热力学第一定律表述为“第一类永动机是不可能制成的”。
三、能量守恒定律：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另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
√
×　
判断下列说法是否正确。
(1)某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加。(　　)
(2)能量既可以转移又可以转化，故能量的总量是可以变化的。　(　　)
(3)违背能量守恒定律的过程不可能发生。(　　)
(4)ΔU＝W＋Q，该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关系，在物理学中叫作热力学第一定律。(　　)
(5)永动机不能制成，因为它违背了能量转化和守恒定律。　(　　)
√
√
√
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　改变内能的两种方式
1．如图所示，在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，迅速压下活塞，观察棉花的变化。
(1)你能看到什么现象？实验现象说明了什么问题？
提示：可以看到棉花燃烧。实验现象说明压缩空气做功，使空气的内能增大，达到乙醚的燃点后引起棉花燃烧。
(2)图中用力按压活塞时为什么一定要迅速？
提示：迅速按压活塞是为了减少热传递，创造一个绝热条件。
2．在焦耳的许多实验中，有两个最具有代表性。一个实验是让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升；另一个实验是通过电流的热效应给水加热，使水温度上升。焦耳的这两个实验说明了什么问题？

提示：做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
1．做功与内能变化的关系
(1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程。
(2)在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少。
2．热量与内能的改变
(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。
3．热传递：温度不同的物体发生热传递，热量会从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分。
4．改变内能的两种方式
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的不同部分之间内能的转移
相互 联系 做一定量的功和传递相同量的热量在改变内能的效果上是相同的
(2025·河北卷，T2)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
√
[解析]　皮球体积变大，气体膨胀，对外界做功，故A正确；
太阳暴晒使气体温度升高，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。
　(多选)下列说法正确的是(　　)
A．做功和热传递是改变物体内能的两种本质不同的物理过程，做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递是物体内能的转移
B．外界对物体做功，物体的内能一定增大
C．物体向外界放热，物体的内能一定增大
D．物体内能发生了改变，可能是做功引起的，也可能是热传递引起的，还可能是两者共同引起的
√
√
[解析]　做功和热传递改变物体内能的本质不同，因为做功的过程是不同形式的能相互转化的过程，而热传递是同种形式的能量(内能)在不同的物体之间或一个物体不同的部分之间传递或转移，A正确；
物体内能的变化取决于做功和热传递两种途径，单就一个方面的改变不足以断定其内能的变化情况，B、C错误，D正确。
知识点二　热力学第一定律
气象探测气球内充有常温常压的氦气，从地面上升至某高空的过程中，气球内氦气的压强随外部气压的减小而逐渐减小，其温度因运行加热装置而保持不变，高空气温为－7.0 ℃，球内氦气可视为理想气体。若在此高空关闭加热装置后：
(1)氦气对外界做功还是外界对氦气做功？
(2)氦气吸热还是放热？
提示：在此高空，ΔU＜0，W＞0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，Q＜0，即氦气向外放热。
1．对ΔU＝W＋Q的理解
热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程中内能改变的定量表述推广到一般情况，既有做功又有热传递的过程，其中ΔU表示内能改变的数量，W表示做功的数量，Q表示外界与物体间传递的热量。
2．符号法则
(1)外界对系统做功，W＞0，即W取正值；
系统对外界做功，也就是外界对系统做负功，W＜0，即W取负值。
(2)外界对系统热传递，也就是系统从外界吸收热量，Q＞0，即Q取正值；
外界从系统吸收热量，也就是系统向外界放出热量，Q＜0，即Q取负值。
(3)系统内能增加，ΔU＞0，即ΔU为正值；
系统内能减少，ΔU＜0，即ΔU为负值。
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)若过程的始末两个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)。
角度1　内能变化的理解
关于物体内能的变化，下列说法正确的是(　　)
A．物体吸收了热量，它的内能可能减少
B．物体的机械能变化时，它的内能也一定随着变化
C．外界对物体做功，它的内能一定增加
D．物体既吸收热量，又对外界做功，它的内能一定不变
√
[解析]　物体内能的变化与外界对物体做功(或物体对外界做功)、物体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关，即ΔU＝W＋Q，物体吸收热量，也可以同时对外做功，其内能有可能增加，也有可能不变，甚至减少，内能的变化量受两者共同影响，无法单一决定，故A正确，C错误；
物体的内能与物体的体积、温度等因素有关，物体的机械能变化时，物体的速率或高度变化，但其体积和温度可能不变，也可能改变，则其内能可能增加、减少或不变，故B错误；
由A项的分析可知ΔU＝W＋Q，物体既吸收热量，又对外做功，它的内能可能保持不变，也可能减少，还可能增加，具体决定于做功和吸热的数值，故D错误。
角度2　热力学第一定律的理解
一定量的气体在某一过程中，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＝2×105 J
D．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J
√
[解析]　外界对气体做了8×104 J的功，则W＝8×104 J，气体内能减少了1.2×105 J，则ΔU＝－1.2×105 J，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可得，Q＝－2×105 J，故B正确，A、C、D错误。
角度3　热力学第一定律的应用
(2025·北京通州区期末)一定质量的理想气体等压膨胀，下列说法正确的是(　　)
A．气体的温度降低　　 B．气体从外界吸热
C．气体的内能减少 D．外界对气体做功
[解析]　根据盖 吕萨克定律可知，一定质量的理想气体等压膨胀过程中温度一定升高，则气体内能增大，即Δ U＞0；由于体积增大，则气体对外界做功，则W＜0；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，知Q＞0，故气体从外界吸热。
√
　(2025·四川攀枝花市期末)一定质量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量3×106 J，对外界做功1.2×106 J，则该理想气体的(　　)
A．温度升高，密度减小
B．温度降低，密度减小
C．温度升高，密度增大
D．温度降低，密度增大
√
如图所示，在内壁光滑汽缸内封闭着一定质量的理想气体，用电热丝加热，使其温度升高T，若活塞固定，吸收热量为Q1；若活塞不固定，吸收热量为Q2，则Q1与Q2的大小关系(　　)
A．Q1＞Q2 B．Q1＜Q2
C．Q1＝Q2 D．均有可能
√
[解析]　一定质量的理想气体内能由温度决定，两种情况下气体温度变化情况相同，气体内能变化量相等，即ΔU1＝ΔU2＝ΔU。第一种情况，汽缸与活塞都固定不动，气体体积不变，气体不做功W1＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q1＝ΔU1－W1＝ΔU1＝ΔU；第二种情况，活塞自由移动，气体受热膨胀，体积增大，气体对外做功W2＜0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q2＝ΔU2－W2＝ΔU－W2＞ΔU＝Q1。
有人试图制造一台“永久”的发电机。设计思想如下：先利用外界供给的电能，使电动机转动，再让电动机带动发电机发电。发电机发电后，一部分电供给电动机继续使用，电动机不再利用外界供给的电能；一部分电能供用户使用。这样，一旦这个发电机发出电来，它就可以不再使用外界的能量，自己“源源不断”地发出电来。用能量转化和守恒的知识分析说明，这样的“永动机”能实现吗？
知识点三　能量守恒定律
提示：上述设想的能量转化过程是这样的，电能→机械能→电能→机械能＋电能(用户)。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别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，所以上述能量转化过程中的能量均应是守恒的，一旦发电机发出电来就不再使用外界能量是不可能的，这种永动机不能实现。
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，还有电磁能、化学能、核能等。
(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。
2．能量守恒的两种表达
(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。
(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．第一类永动机失败的原因
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。
如图所示，这是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里，小鸟“喝”了一口后，又直立起来，之后，无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水，然后又会直立起来，就这样周而复始，小鸟不停地点头“喝”水。下列说法正确的是(　　)
A．饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能
B．水杯中的水干了之后，小鸟还能点头“喝”水
C．这种玩具饮水鸟是一架永动机
D．此现象违背了热力学第一定律
√
[解析]　玩具饮水鸟的内部结构如图所示，其原理是先在鸟嘴上沾一些水，水分蒸发过程中吸热，温度降低，压强减小，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流回到肚子中，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，重复前面的运动过程，即饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能，A正确；
根据上述分析可知，当水杯中的水干了之后，不能蒸发制冷，不能形成头部和肚子内空气的压强差，小鸟不能再上下运动，即小鸟不能点头“喝”水，B错误；
这种玩具饮水鸟仍然遵循能量守恒定律，此现象没有违背热力学第一定律，不是一架永动机，C、D错误。
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
√
1．(热传递与内能的变化)以下所述现象中，属于通过热传递改变了物体内能的是(　　)
A．汽油机汽缸内气体被压缩
B．放在空气中的一杯热水会冷却
C．在转动的砂轮上磨车刀，车刀发热
D．电流通过电阻丝
解析：热水放在空气中，通过热传递方式向外传递了热量，使自身的内能减少，温度降低，而汽油机汽缸内气体被压缩、在转动的砂轮上磨车刀使车刀发热以及电流通过电阻丝都是通过做功改变物体内能的。
√
2．(做功与内能的变化)(多选)下列改变物体内能的方法，属于做功方式的是(　　)
A．冷物体接触热物体后变热
B．锯木头时，锯条发热
C．电流通过电炉丝，电炉丝发热
D．物体在火炉旁被烤热
√
解析：冷物体接触热物体后变热是通过热传递改变物体内能，A错误；
锯木头时，锯条克服摩擦力做功，锯条发热，B正确；
电流通过电炉丝时，电流做功，电炉丝发热，C正确；
物体在火炉旁被烤热是通过热传递改变物体内能，D错误。
3．(热力学第一定律)(2025·江西重点中学盟校第一次联考)如图所示，在某固定绝热容器中，左侧装有一定质量的某种理想气体，右侧为真空，某时刻把隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至达到新的平衡，气体的温度(　　)
A．升高　　　　 B．不变
C．降低 D．无法确定
解析：气体自由膨胀，气体体积变大但并不对外做功，W＝0，由热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q以及容器绝热可知内能ΔU＝0，即温度不变。
√
4．(能量守恒定律)如图所示，柱形容器内封有一定质量的空气，质量为m的光滑活塞与容器都用良好的隔热材料制成。另有质量为M的物块从活塞上方的A点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点B而静止。在这一过程中，空气内能的改变量ΔU、外界对气体所做的功W与物块及活塞的重力势能变化关系是(　　)
A．Mgh＋mgΔh＝ΔU＋W
B．ΔU＝W，W＝Mgh＋mgΔh
C．ΔU＝W，WD．ΔU≠W，W＝Mgh＋mgΔh
√
解析：物块与活塞碰撞时有机械能损失，根据能量守恒可知物块和活塞重力势能减少量大于气体内能的增加量，由于此过程绝热，根据热力学第一定律可得ΔU＝W，W第1节　热力学第一定律　
第2节　能量守恒定律
　 INCLUDEPICTURE "学习目标LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\学习目标LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\学习目标LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
1．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。　2.掌握热力学第一定律及其表达式。　3.学会运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。　4.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。　5.理解永动机是不可能制成的。
INCLUDEPICTURE "课前知识梳理LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\课前知识梳理LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\课前知识梳理LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
一、热力学第一定律
1．改变内能的两种方式
做功和热传递，对物体内能的改变是等效的。
2．绝热过程
系统与外界之间没有热量的交换，只是通过外界做功的方式与外界交换能量，这种过程称为绝热过程。
3．焦耳的两个代表性实验
(1)桨叶搅拌实验，重物下落时带动搅拌器转动，叶片与水之间，以及水与水之间因摩擦而生热。焦耳的实验表明，改变重物质量和重物下落的高度，只要重力做功相等，水温升高都相等，即系统内能的变化是相同的。这说明在热力学系统的绝热过程中，系统内能的增加量ΔU等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W。
(2)电流通过浸没在水中的电阻丝，电流的热效应使容器中的水温升高。实验表明，不管电
流大小和通电时间如何变化，只要产生的电热相等，系统升高的温度都相等，即系统内能的变化是相同的。这说明在外界没有对系统做功的过程中，系统内能的增加量ΔU等于系统从外界所吸收的热量Q，即ΔU＝Q。
4．热力学第一定律
在系统跟外界同时发生做功和热传递的过程中，系统内能的增加量ΔU等于系统从外界吸收的热量Q与外界对系统所做的功W之和。这个关系叫作热力学第一定律，用公式表示为ΔU＝Q＋W。
二、第一类永动机不可能制成
根据热力学第一定律，物体对外做功，即W<0；物体做功后回到原来的状态，即ΔU＝0；则物体一定要从外界吸收热量，即Q>0。可见，要使物体既对外做功又不必吸收热量的第一类永动机是不可能制成的，因为它违背了热力学第一定律。因此，也有人将热力学第一定律表述为“第一类永动机是不可能制成的”。
三、能量守恒定律：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另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
INCLUDEPICTURE "深化辨析LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\深化辨析LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\深化辨析LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
判断下列说法是否正确。
(1)某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加。(　　)
(2)能量既可以转移又可以转化，故能量的总量是可以变化的。　(　　)
(3)违背能量守恒定律的过程不可能发生。(　　)
(4)ΔU＝W＋Q，该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关系，在物理学中叫作热力学第一定律。(　　)
(5)永动机不能制成，因为它违背了能量转化和守恒定律。　(　　)
提示：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√
INCLUDEPICTURE "课堂深度探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\课堂深度探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\课堂深度探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
知识点一　改变内能的两种方式
　 INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
1．如图所示，在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，迅速压下活塞，观察棉花的变化。
INCLUDEPICTURE "RWS4.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\RWS4.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\RWS4.TIF" \* MERGEFORMATINET
(1)你能看到什么现象？实验现象说明了什么问题？
(2)图中用力按压活塞时为什么一定要迅速？
2．在焦耳的许多实验中，有两个最具有代表性。一个实验是让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升；另一个实验是通过电流的热效应给水加热，使水温度上升。焦耳的这两个实验说明了什么问题？
INCLUDEPICTURE "RWS5.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\RWS5.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\RWS5.TIF" \* MERGEFORMATINET
提示：1.(1)可以看到棉花燃烧。实验现象说明压缩空气做功，使空气的内能增大，达到乙醚的燃点后引起棉花燃烧。
(2)迅速按压活塞是为了减少热传递，创造一个绝热条件。
2．做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
1．做功与内能变化的关系
(1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程。
(2)在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少。
2．热量与内能的改变
(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。
3．热传递：温度不同的物体发生热传递，热量会从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分。
4．改变内能的两种方式
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的不同部分之间内能的转移
相互联系 做一定量的功和传递相同量的热量在改变内能的效果上是相同的
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2025·河北卷，T2)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
[解析]　皮球体积变大，气体膨胀，对外界做功，故A正确；太阳暴晒使气体温度升高，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。
[答案]　A
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例2LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例2LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(多选)下列说法正确的是(　　)
A．做功和热传递是改变物体内能的两种本质不同的物理过程，做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递是物体内能的转移
B．外界对物体做功，物体的内能一定增大
C．物体向外界放热，物体的内能一定增大
D．物体内能发生了改变，可能是做功引起的，也可能是热传递引起的，还可能是两者共同引起的
[解析]　做功和热传递改变物体内能的本质不同，因为做功的过程是不同形式的能相互转化的过程，而热传递是同种形式的能量(内能)在不同的物体之间或一个物体不同的部分之间传递或转移，A正确；物体内能的变化取决于做功和热传递两种途径，单就一个方面的改变不足以断定其内能的变化情况，B、C错误，D正确。
[答案]　AD
知识点二　热力学第一定律
　 INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
气象探测气球内充有常温常压的氦气，从地面上升至某高空的过程中，气球内氦气的压强随外部气压的减小而逐渐减小，其温度因运行加热装置而保持不变，高空气温为－7.0 ℃，球内氦气可视为理想气体。若在此高空关闭加热装置后：
(1)氦气对外界做功还是外界对氦气做功？
(2)氦气吸热还是放热？
提示：(1)根据＝C可知，体积减小，外界对氦气做功。
(2)在此高空，ΔU＜0，W＞0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，Q＜0，即氦气向外放热。
1．对ΔU＝W＋Q的理解
热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程中内能改变的定量表述推广到一般情况，既有做功又有热传递的过程，其中ΔU表示内能改变的数量，W表示做功的数量，Q表示外界与物体间传递的热量。
2．符号法则
(1)外界对系统做功，W＞0，即W取正值；
系统对外界做功，也就是外界对系统做负功，W＜0，即W取负值。
(2)外界对系统热传递，也就是系统从外界吸收热量，Q＞0，即Q取正值；
外界从系统吸收热量，也就是系统向外界放出热量，Q＜0，即Q取负值。
(3)系统内能增加，ΔU＞0，即ΔU为正值；
系统内能减少，ΔU＜0，即ΔU为负值。
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)若过程的始末两个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)。
角度1　内能变化的理解
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例3LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例3LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　关于物体内能的变化，下列说法正确的是(　　)
A．物体吸收了热量，它的内能可能减少
B．物体的机械能变化时，它的内能也一定随着变化
C．外界对物体做功，它的内能一定增加
D．物体既吸收热量，又对外界做功，它的内能一定不变
[解析]　物体内能的变化与外界对物体做功(或物体对外界做功)、物体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关，即ΔU＝W＋Q，物体吸收热量，也可以同时对外做功，其内能有可能增加，也有可能不变，甚至减少，内能的变化量受两者共同影响，无法单一决定，故A正确，C错误；物体的内能与物体的体积、温度等因素有关，物体的机械能变化时，物体的速率或高度变化，但其体积和温度可能不变，也可能改变，则其内能可能增加、减少或不变，故B错误；由A项的分析可知ΔU＝W＋Q，物体既吸收热量，又对外做功，它的内能可能保持不变，也可能减少，还可能增加，具体决定于做功和吸热的数值，故D错误。
[答案]　A
角度2　热力学第一定律的理解
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例4LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例4LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　一定量的气体在某一过程中，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＝2×105 J
D．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J
[解析]　外界对气体做了8×104 J的功，则W＝8×104 J，气体内能减少了1.2×105 J，则ΔU＝－1.2×105 J，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可得，Q＝－2×105 J，故B正确，A、C、D错误。
[答案]　B
角度3　热力学第一定律的应用
INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例5LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例5LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2025·北京通州区期末)一定质量的理想气体等压膨胀，下列说法正确的是(　　)
A．气体的温度降低　　 B．气体从外界吸热
C．气体的内能减少 D．外界对气体做功
[解析]　根据盖 吕萨克定律可知，一定质量的理想气体等压膨胀过程中温度一定升高，则气体内能增大，即Δ U＞0；由于体积增大，则气体对外界做功，则W＜0；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，知Q＞0，故气体从外界吸热。
[答案]　B
INCLUDEPICTURE "例6LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例6LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例6LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　(2025·四川攀枝花市期末)一定质量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量3×106 J，对外界做功1.2×106 J，则该理想气体的(　　)
A．温度升高，密度减小
B．温度降低，密度减小
C．温度升高，密度增大
D．温度降低，密度增大
[解析]　外界对气体做功W＝－1.2×106 J，气体从外界吸收热量Q＝3×106 J，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可得ΔU＝1.8×106 J＞0，说明气体内能增大，温度升高；气体对外界做功，体积V增大，而气体的质量一定，由ρ＝知，气体密度减小。
[答案]　A
INCLUDEPICTURE "例7LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例7LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例7LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　如图所示，在内壁光滑汽缸内封闭着一定质量的理想气体，用电热丝加热，使其温度升高T，若活塞固定，吸收热量为Q1；若活塞不固定，吸收热量为Q2，则Q1与Q2的大小关系(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-2.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-2.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-2.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．Q1＞Q2 B．Q1＜Q2
C．Q1＝Q2 D．均有可能
[解析]　一定质量的理想气体内能由温度决定，两种情况下气体温度变化情况相同，气体内能变化量相等，即ΔU1＝ΔU2＝ΔU。第一种情况，汽缸与活塞都固定不动，气体体积不变，气体不做功W1＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q1＝ΔU1－W1＝ΔU1＝ΔU；第二种情况，活塞自由移动，气体受热膨胀，体积增大，气体对外做功W2＜0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q2＝ΔU2－W2＝ΔU－W2＞ΔU＝Q1。
[答案]　B
知识点三　能量守恒定律
　 INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
有人试图制造一台“永久”的发电机。设计思想如下：先利用外界供给的电能，使电动机转动，再让电动机带动发电机发电。发电机发电后，一部分电供给电动机继续使用，电动机不再利用外界供给的电能；一部分电能供用户使用。这样，一旦这个发电机发出电来，它就可以不再使用外界的能量，自己“源源不断”地发出电来。用能量转化和守恒的知识分析说明，这样的“永动机”能实现吗？
提示：上述设想的能量转化过程是这样的，电能→机械能→电能→机械能＋电能(用户)。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别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，所以上述能量转化过程中的能量均应是守恒的，一旦发电机发出电来就不再使用外界能量是不可能的，这种永动机不能实现。
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，还有电磁能、化学能、核能等。
(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。
2．能量守恒的两种表达
(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。
(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．第一类永动机失败的原因
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。
INCLUDEPICTURE "例8LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例8LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\例8LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET 　如图所示，这是中国传统玩具饮水鸟。在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里，小鸟“喝”了一口后，又直立起来，之后，无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水，然后又会直立起来，就这样周而复始，小鸟不停地点头“喝”水。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-3.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-3.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-3.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能
B．水杯中的水干了之后，小鸟还能点头“喝”水
C．这种玩具饮水鸟是一架永动机
D．此现象违背了热力学第一定律
[解析]　
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-4.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-4.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-4.TIF" \* MERGEFORMATINET
玩具饮水鸟的内部结构如图所示，其原理是先在鸟嘴上沾一些水，水分蒸发过程中吸热，温度降低，压强减小，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流回到肚子中，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，重复前面的运动过程，即饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能，A正确；根据上述分析可知，当水杯中的水干了之后，不能蒸发制冷，不能形成头部和肚子内空气的压强差，小鸟不能再上下运动，即小鸟不能点头“喝”水，B错误；这种玩具饮水鸟仍然遵循能量守恒定律，此现象没有违背热力学第一定律，不是一架永动机，C、D错误。
[答案]　A
INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\随堂巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\随堂巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
1．(热传递与内能的变化)以下所述现象中，属于通过热传递改变了物体内能的是(　　)
A．汽油机汽缸内气体被压缩
B．放在空气中的一杯热水会冷却
C．在转动的砂轮上磨车刀，车刀发热
D．电流通过电阻丝
解析：选B。热水放在空气中，通过热传递方式向外传递了热量，使自身的内能减少，温度降低，而汽油机汽缸内气体被压缩、在转动的砂轮上磨车刀使车刀发热以及电流通过电阻丝都是通过做功改变物体内能的。
2．(做功与内能的变化)(多选)下列改变物体内能的方法，属于做功方式的是(　　)
A．冷物体接触热物体后变热
B．锯木头时，锯条发热
C．电流通过电炉丝，电炉丝发热
D．物体在火炉旁被烤热
解析：选BC。冷物体接触热物体后变热是通过热传递改变物体内能，A错误；锯木头时，锯条克服摩擦力做功，锯条发热，B正确；电流通过电炉丝时，电流做功，电炉丝发热，C正确；物体在火炉旁被烤热是通过热传递改变物体内能，D错误。
3．(热力学第一定律)(2025·江西重点中学盟校第一次联考)如图所示，在某固定绝热容器中，左侧装有一定质量的某种理想气体，右侧为真空，某时刻把隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至达到新的平衡，气体的温度(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-6.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-6.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-6.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．升高　　　　 B．不变
C．降低 D．无法确定
解析：选B。气体自由膨胀，气体体积变大但并不对外做功，W＝0，由热力学第一定律的表达式ΔU＝W＋Q以及容器绝热可知内能ΔU＝0，即温度不变。
4．(能量守恒定律)如图所示，柱形容器内封有一定质量的空气，质量为m的光滑活塞与容器都用良好的隔热材料制成。另有质量为M的物块从活塞上方的A点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点B而静止。在这一过程中，空气内能的改变量ΔU、外界对气体所做的功W与物块及活塞的重力势能变化关系是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-5.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-5.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\E26TWLRX3G-5.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．Mgh＋mgΔh＝ΔU＋W
B．ΔU＝W，W＝Mgh＋mgΔh
C．ΔU＝W，WD．ΔU≠W，W＝Mgh＋mgΔh
解析：选C。物块与活塞碰撞时有机械能损失，根据能量守恒可知物块和活塞重力势能减少量大于气体内能的增加量，由于此过程绝热，根据热力学第一定律可得ΔU＝W，W课后达标检测
√
1．(多选)采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，一定质量理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则(　　)
A．绝热过程中，气体分子平均动能增加
B．绝热过程中，外界对气体做负功
C．等压过程中，外界对气体做正功
D．等压过程中，气体内能不变
√
解析：一定质量的理想气体经过绝热过程被压缩，可知气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，则气体温度升高，气体分子平均动能增加，故A正确，B错误；
2.如图所示，一定质量的理想气体分别经历a→b和a→c两个过程，其中a→b为等温过程，状态b、c的体积相同，则(　　)
A．状态a的内能大于状态b
B．状态a的温度高于状态c
C．a→c过程中气体吸收热量
D．a→c过程中外界对气体做正功
√
解析：由于a→b过程为等温过程，即状态a和状态b温度相同，分子平均动能相同，对于理想气体状态a的内能等于状态b的内能，故A错误；
因为a→c过程气体体积增大，气体对外界做正功，而气体温度升高，内能增加，根据ΔU＝W＋Q可知气体吸收热量，故C正确，D错误。
3.(多选)一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态。其p－T图像如图，ac的延长线过坐标原点，ab垂直于T轴，bc平行于T轴。下列判断正确的是(　　)
A．过程ab中气体体积增大
B．过程ab中气体一定吸收热量
C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D．a、b和c三个状态中，状态c分子平均动能最小
√
√
√
解析：过程ab中气体温度不变，压强减小，则体积增大，A正确；
过程ab中气体温度不变，内能不变，体积增大，对外做功，则气体一定吸收热量，B正确；
过程ca中气体体积不变，则外界对气体不做功，C错误；
a、b和c三个状态中，状态c温度最低，则分子的平均动能最小，D正确。
√
4.(2025·甘肃兰州市期末)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、体积均不变且可视为理想气体的空气。已知初始气体压强p0＝1.0×105 Pa，温度t0＝27 ℃，加热一段时间后气体温度升高到t＝147 ℃，此过程中气体吸收的热量为5.2×103 J，则(　　)
A．升温后所有气体分子的动能都增大
B．升温后胆中气体的压强为1.2×105 Pa
C．此过程胆中气体的内能增加量为5.2×103 J
D．此过程中气体对外界做正功
解析：升温后气体分子的平均动能增大，并不是所有气体分子的动能都增大，故A错误；
由于气体的体积不变，气体做功W＝0，气体吸收的热量Q＝5.2×103 J，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q＝5.2×103 J，故C正确，D错误。
√
5.(多选)(2025·河北唐山市期末)一定质量的理想气体由状态A变为状态B的V－T图像如图所示，已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa。根据上述信息，下列说法正确的是(　　)

A．气体在状态A时的温度是200 K
B．气体在状态B时的压强是2.25×105 Pa
C．气体由状态A到状态B的过程中从外界吸收热量
D．气体由状态A到状态B的过程中向外界放出热量
√
从状态A到状态B的过程中，温度升高，内能变大，体积变大，气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体从外界吸收热量，故C正确，D错误。
√
6.游客去高海拔景区旅游时，多数会出现高原反应，而通过吸氧可以缓解高原反应。如图是一种便携式氧气罐，某游客按压该氧气罐喷出气体过程中(假定罐内气体可视为理想气体且温度保持不变)，下列说法正确的是(　　)
A．罐内气体的平均动能减小
B．罐内气体的压强减小
C．外界对罐内气体做功
D．罐内气体放出热量
解析：根据题意可知温度不变，平均动能不变，罐内气体分子数减少了，故总内能减小，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，喷出气体瞬间，气体膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，此时罐内气体需要吸收热量，使得罐内气体温度保持不变，故A、C、D错误；
√
7.一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程气体与外界无热量交换，b→c过程为等容过程，c→a过程为等温过程。下列说法正确的是(　　)

A．a→b过程，气体压强和体积的乘积减小
B．b→c过程，气体从外界吸收的热量等于内能的增加量
C．c→a过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
D．a→b→c→a过程，气体向外界放出的热量等于从外界吸收的热量
解析：a→b过程气体与外界无热量交换，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体内能增加，温度升高，由理想气体状态方程pV＝nRT，气体压强和体积的乘积增大，故A错误；
b→c过程，气体体积不变，外界对气体不做功，气体压强减小，由pV＝nRT可知，温度降低，内能减小，气体向外界放热，故B错误；
c→a过程气体内能不变，体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，故C正确；
p－V图像与坐标轴所围图形的面积表示外界对气体做的功，W>0，由于全过程内能的变化量为0，所以a→b→c→a过程Q<0，气体向外界放出的热量大于从外界吸收的热量，D错误。
√
8.(多选)(2025·天津和平区期末)如图所示，侧壁光滑的汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，现缓慢地向活塞上倒一定质量的细沙，忽略环境的温度变化。在此过程中，关于汽缸内气体的状态变化，下列说法正确的是(　　)
A．如果汽缸、活塞导热良好，汽缸内气体的内能一定增大
B．如果汽缸、活塞导热良好，汽缸内气体一定向外放热
C．如果汽缸、活塞绝热良好，汽缸内气体分子的平均动能一定增大
D．如果汽缸、活塞绝热良好，汽缸内气体压强可能不变
√
解析：如果汽缸、活塞导热良好，由于环境温度不变，则气体温度不变，则汽缸内气体的内能一定不变，故A错误；
如果汽缸、活塞导热良好，缓慢地向活塞上倒一定质量的细沙，活塞下移，外界对气体做功，结合上述，气体内能不变，根据热力学第一定律可知，气体向外界放热，故B正确；
如果汽缸、活塞绝热良好，则有Q＝0，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体内能增大，则气体温度升高，可知汽缸内气体分子的平均动能一定增大，故C正确；
9.(12分)(2025·甘肃白银市期末)如图所示，汽缸水平固定，汽缸右端有挡板，活塞(厚度不计)可以在汽缸内无摩擦地移动且不能离开汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体，初始时活塞到汽缸右端的距离x＝0.4 m。现加热汽缸内的气体，活塞缓慢移动，活塞刚好移到汽缸右端时，汽缸内的气体的热力学温度T1＝290 K，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为p2＝2×105 Pa。已知活塞的横截面积S＝0.02 m2，外部大气压强恒为p1＝1×105 Pa，整个加热过程中封闭气体吸收的热量为900 J，求：
(1)等压变化过程中气体对外做的功；(4分)
解析：由题意可知，气体先发生等压变化，待活塞运动到挡板处再发生等容变化，等压变化过程中气体对外做功，做的功W＝p1Sx，代入数据解得W＝800 J。
答案：800 J　
(2)加热后汽缸内气体的热力学温度；(4分)
(3)封闭气体的内能变化量。(4分)
解析：由热力学第一定律可知，封闭气体的内能变化量ΔU＝－W＋Q，解得ΔU＝100 J。
答案：100 J
答案：580 K　
10.(10分)如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在汽缸中，活塞的面积为S，与汽缸底部相距L，汽缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为p0和T0。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与汽缸间的滑动摩擦力为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求：
(1)内能的增加量ΔU；(4分)
解析：活塞移动时受力平衡p1S＝p0S＋f，气体对外界做功W＝p1SL，根据热力学第一定律ΔU＝Q－W，解得ΔU＝Q－(p0S＋f)L。
答案：Q－(p0S＋f)L　
(2)最终温度T。(6分)
11.(10分)(2025·湖南郴州市期末)如图所示，一定质量的理想气体经历了A→B→C的状态变化过程，在此过程中气体的内能增加了135 J，由B→C的过程外界对气体做了90 J的功。已知状态A时气体的压强pA＝1.5×105 Pa。求：
(1)状态B时气体的压强pB；(4分)
答案：4.5×105 Pa　
(2)从状态A到状态C的过程中，气体与外界热交换的热量。(6分)
解析：根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q
从状态A到状态B为等容变化，WAB＝0
又WAC＝WAB＋WBC＝90 J，ΔUAC＝135 J
联立解得Q＝45 J，故气体从外界吸收热量45 J。
答案：45 J章末知识网络建构
INCLUDEPICTURE "JKBT17.TIF" INCLUDEPICTURE "JKBT17.TIF" \* MERGEFORMAT(共43张PPT)
第3节　热力学第二定律
学习目标
1．知道热传递、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。
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。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、自然界中宏观过程的方向性
1．热量总是从高温物体传向低温物体，而不能自发地从低温物体传向高温物体，_________具有方向性。
2．气体的扩散现象具有方向性。气体的自由膨胀过程也是一种扩散现象，具有方向性。
热传递
3．一个物体在粗糙的水平面上运动，最后停了下来。在这个过程中，物体的动能转化为物体、地面及周围空气的内能。但停下的物体、地面和周围的空气不能自发地释放内能，并将这些内能全部转化为物体的动能，使停下来的物体重新运动起来。这表明_________与内能之间的转化具有方向性。
4．一切与热现象有关的宏观自然过程都具有_________，其相反的过程是不可能______产生的。能够揭示宏观自然过程方向性规律的是热力学第二定律。
机械能
方向性
自发
二、热力学第二定律的克劳修斯表述
热量不可能自发地从______物体传递到______物体。需要注意的是，热量可以从低温物体传递到高温物体，但一定需要第三方的介入。
三、热力学第二定律的开尔文表述
不可能从______热源吸收热量，使之全部变成功，而不产生其他影响。
低温
高温
单一
四、节约能源
地球上不可再生能源的储量是有限的，它的使用对环境产生了影响(如温室效应、酸雨、放射性污染等)。能源的使用过程降低了能量的品质，因此人们需要节约能源。
判断下列说法是否正确。
(1)热量不能由低温物体传给高温物体。(　　)
(2)科技发达后，热机的效率可以达到100%。(　　)
(3)机械能可以全部转化为内能，而内能不能自发地全部转化为机械能。(　　)
(4)能量耗散不遵循能量守恒定律。(　　)
(5)能量耗散会导致能量品质降低。(　　)
(6)为了可持续发展，必须节约能源。(　　)
×　
×　
√
×　
√
√
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　热力学第二定律
1．自然过程的方向性
(1)热传递具有方向性
两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而会产生其他影响或引起其他变化。
(2)气体的扩散现象具有方向性
两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，绝不会自发地分开，成为两种不同的气体。
(3)机械能和内能的转化过程具有方向性
物体在地面上运动，因摩擦而逐渐停下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。
(4)气体向真空中的膨胀具有方向性
气体可自发地向真空容器中膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，使容器内变为真空。
2．热机
(1)热机：把内能转化成机械能的一种装置。
如蒸汽机把水蒸气的内能转化为机械能；内燃机把燃烧后的高温高压气体的内能转化为机械能。
(2)热机的工作原理
工作物质从热库吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后排出废气，同时把热量Q2散发到冷凝器或大气中。
根据能量守恒有Q1＝W＋Q2。
(1)热机必须有热源和冷凝器。
(2)热机的效率不可能达到100%，即使是理想热机，没有摩擦，也没有漏气等能量损失，它也不可能把吸收的热量百分之百地转化为机械能，总要有一部分热量散发到冷凝器或大气中。
3．两类永动机的比较
比较项目 第一类永动机 第二类永动机
设计要求 不消耗任何能量，可以不断地做功(或只给予很少的能量启动后，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(或只有一个热库，实现内能向机械能的转化)
不可能制 成的原因 违背了能量守恒定律 违背了热力学第二定律
角度1　自然过程的方向性
　　　下列说法正确的是(　　)
A．热量不可能由低温物体传给高温物体
B．气体的扩散过程具有方向性
C．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性
D．一切形式的能量间的相互转化都不具有方向性
√
[解析]　热量不能自发地由低温物体传给高温物体，但在引起其他变化的情况下可以由低温物体传给高温物体，故A错误；
气体的扩散具有方向性，故B正确；
并不是一切形式的能量的相互转化都具有方向性，比如动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能，故C错误；
并不是一切形式的能量的相互转化都不具有方向性，比如机械能与内能的转化就具有方向性，故D错误。
角度2　热力学第二定律的理解和应用
　　　(多选)关于热力学第二定律，下列说法正确的是(　　)
A．功转变为热的实际宏观过程是不可逆的
B．一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可以实现的
C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行
D．一切物理过程都不可能自发地进行
√
√
[解析]　热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，功转变为热的实际宏观过程是不可逆的，由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行，A、C正确，D错误；
由热力学第二定律可知，并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能实现，B错误。
　　　如图所示，汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现通过活塞杆使活塞缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过活塞对外做功。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，并全部用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律
B．气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
C.气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
D．气体不是从单一热源吸热，且并未全部用
来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
√
[解析]　汽缸壁是导热的，外界环境温度不变，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，所以汽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，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。
角度3　第二类永动机
　　　下列说法正确的是(　　)
A．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
B．效率为100%的热机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律
C．不可能从单一热源吸收热量使之完全变成功，而不产生其他影响
D．第二类永动机不可能成功的原因是违反了能量守恒定律
√
[解析]　根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在以消耗其他能量为代价的条件下，热量也可以从低温物体传到高温物体，故A错误；
效率为100%的热机不可能制成，没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故B错误；
根据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变成功，而不产生其他影响，故C正确；
第二类永动机不可能成功的原因是违反了热力学第二定律，并不是违反了能量守恒定律，故D错误。
知识点二　能量耗散和品质降低
1．能量耗散
各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态的转化，是能够自动发生、全额发生的，能量耗散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。
2．能量品质的降低
能量耗散虽然不会使能量减少，却会导致能量品质的降低，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式。煤、石油、天然气等能源储存着高品质的能量，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能。内能较之机械能、电能、光能、核能等是一种低品质能量。
　　　国务院新闻办公室于2024年8月29日发布《中国的能源转型》白皮书，回顾了近十年来，中国坚定不移走绿色低碳的能源转型之路取得的显著成效，也制定了相关中长期发展规划。关于能源与可持续发展，下列说法正确的是(　　)
A．因为自然界的能量是守恒的，所以不会有能源危机
B．能量耗散说明自然界的能量正在不断减少
C．实现可持续发展，一方面要大力提倡多使用能源，另一方面要发展可再生能源以及天然气、核能等对生态环境的污染程度低的清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明
D．水能为可再生能源，水电站是利用水能的重要形式
√
[解析]　能源在利用的过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，可知，即使自然界的能量是守恒的，仍然会有能源危机，故A错误；
能量耗散说明自然界便于人类利用的能量减少，但总能量仍然是守恒的，故B错误；
实现可持续发展，一方面要大力提倡节能，而不是多使用能源，另一方面要发展可再生能源以及天然气、核能等对生态环境的污染程度低的清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明，故C错误；
水能是可再生能源，水电站是利用水能的重要形式，故D正确。
　　　(多选)如图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量E0＝7×103 J/(m2·s)。一台热水器的聚热面积为2 m2，若每天相当于太阳直射热水器4 h，太阳能的20% 可转化为水的内能，则下列说法正确的是 (　　)
A．只有20%的太阳能可转化为水的内能，说明能量不守恒
B．太阳能可转化为水的内能，但水的内能不可转化为太阳能，说明能量转化具有方向性
C．这台热水器一天内最多能利用的太阳能为4.032×107 J
D．这台热水器一天内最多能利用的太阳能为5.6×104 J
√
√
[解析]　只有20%的太阳能可转化为水的内能，其余能量被耗散到空气中，能量是守恒的，故A错误；
太阳能可转化为水的内能，但水的内能不可转化为太阳能，说明能量转化具有方向性，故B正确；
根据题意，这台热水器一天内最多能利用的太阳能E＝E0×S×t×20%＝4.032×107 J，故C正确，D错误。
熵和熵增加原理
(1)熵是反映系统无序程度的物理量，正如温度反映物体内分子平均动能大小一样。系统越混乱，无序程度越大，就称这个系统的熵越大。
(2)系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少。也就是说，系统自发变化时，总是由热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行。从熵的意义上来说，系统自发变化时，总是向着熵增加的方向发展，不会使熵减小。
(3)任何宏观物质系统都有一定量的熵，熵也可以在系统的变化过程中产生或传递。
知识点三　熵和熵增加原理
　　　(多选)关于熵，下列说法正确的是(　　)
A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
[解析]　在同一条件下不同物质有不同的熵值，熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高，相反地，熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序，A、D正确，B、C错误。
√
√
　　　用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如图甲所示)，现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器(如图乙所示)，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，气体分子只做定向运动
B．自由膨胀前后，气体的压强不变
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
√
[解析]　由分子动理论知，气体分子的热运动是永不停息地做无规则运动，故A错误；
由能量守恒定律知，气体膨胀前后内能不变，又因一定质量理想气体的内能只与温度有关，所以气体的温度不变，故C正确；
由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界影响的情况下，容器中的气体不能自发地全部回到容器的A部分，故D错误。
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
√
1．(热力学第二定律)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．在封闭的房间里打开冰箱一段时间后，房间温度会降低
C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违反热力学第二定律
解析：由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，故A错误；
电冰箱工作时消耗电能，房间的总热量会增加，房间温度会升高，故B错误；
电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律和第二定律，故C正确，D错误。
√
2．(热力学第二定律)(多选)下列关于热力学第二定律的说法正确的是(　　)
A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
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，在不产生其他影响的情况下，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
√
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，A错误；
一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，B正确；
根据热力学第二定律，机械能可以全部转化为内能，但在不产生其他影响的情况下，内能无法全部用来做功而转化成机械能，C正确；
气体向真空的自由膨胀是不可逆的，D错误。
3．(热力学第二定律)根据能量转化与转移的方向性，下列判断不正确的是(　　)
A．电流的电能可以全部转变为内能
B．在火力发电中，燃气的内能不可能全部转变为电能
C.在热机中，燃气的内能不可能全部转化为机械能
D．在传热中，热量不可能自发地从高温物体传向低温物体
√
解析：电流通过电路时，电能可以全部转变为内能，故A正确；
根据热力学第二定律可知，在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能，故B正确；
根据能量转化的方向性知，燃气的内能不可能全部转化为机械能，故C正确；
根据热力学第二定律知，热量不可能自发地从低温物体传递给高温度物体，但热量可以自发地从高温物体传向低温物体，故D错误。
4．(能源和能量转化)(多选)下列关于能量转化或转移过程的说法不正确的是(　　)
A．所有能量守恒的过程都能自发地发生
B．摩擦生热的过程是不可逆过程
C．水能、风能、太阳能为可再生能源
D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机
√
√
解析：并非所有能量守恒的过程都能自发地进行，如在没有引起其他变化的情况下，热量不能自发地从低温物体向高温物体传递，故A错误；
根据热力学第二定律，机械能向内能转化具有方向性，可知摩擦生热的过程是不可逆过程，故B正确；
水能、风能、太阳能为可再生能源，故C正确；
能的转化过程符合能量守恒定律，虽然总能量不变，但是可利用的能源越来越少，可能会发生能源危机，故D错误。专题提升课3　热力学定律与气体实验定律的综合
INCLUDEPICTURE "专题深度剖析LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "专题深度剖析LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
微专题一　热力学第一定律与图像的结合
1．内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析。
2．做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外界做功，W为负；体积减小，外界对气体做功，W为正。
3．与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0。
4．如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化。
角度1　p－V图像与热力学第一定律
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　一定质量的理想气体经历a→b→c过程，其中a→b是等温过程，b→c是等压过程，则(　　)
INCLUDEPICTURE "25XS121A.TIF" INCLUDEPICTURE "25XS121A.TIF" \* MERGEFORMAT
A．a、b、c三个状态中，气体在c状态分子平均动能最大
B．a、b、c三个状态中，气体在b状态分子数密度最大
C．a→b过程中，气体既不吸热也不放热
D．b→c过程中，气体放出的热量大于外界对气体做的功
[解析]　由题图可知，b→c过程，气体发生等压变化，气体体积与热力学温度成正比，则Ta＝Tb>Tc，所以气体在c状态分子平均动能最小，故A错误；由题图可知气体在c状态体积最小，所以气体在c状态分子数密度最大，故B错误；a→b是等温过程，内能不变，但体积增大，对外做功，所以为吸热过程，故C错误；b→c过程中，体积减小，外界对气体做了功，同时温度降低，内能减小，所以气体放出的热量大于外界对气体做的功，故D正确。
[答案]　D
角度2　p－T图像与热力学第一定律
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　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，已知ba垂直于T轴，ca延长线过原点，则该气体(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-12.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-12.TIF" \* MERGEFORMAT
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．由状态c→a过程中，气体向外界放热
[解析]　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，b状态压强较大，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；由状态c→a过程中，气体体积不变，W＝0，温度降低，内能减小，ΔU＜0，根据热力学第一定律可知，Q<0，则气体向外界放热，D正确。
[答案]　D
角度3　V－T图像与热力学第一定律
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(多选)(2024·海南卷，T11)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O点，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-13.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-13.TIF" \* MERGEFORMAT
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]　由理想气体状态方程＝C，可得V＝·T，由题图可知，图像的斜率越大，压强越小，故pa＜pb＝pc，bc过程为等压变化，体积减小，外界对气体做功，故A正确；由上述分析可知，ca过程压强减小，故B错误；ab过程为等温变化，内能不变，故ΔU＝0，体积减小，外界对气体做功，W＞0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，解得Q＜0，故ab过程气体放出热量，故C正确；ca过程，温度升高，内能增大，故D错误。
[答案]　AC
微专题二　热力学第一定律与气体实验定律的结合
INCLUDEPICTURE "22CR12.TIF" INCLUDEPICTURE "22CR12.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(2024·北京卷，T3)一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变，在上浮过程中气泡内气体(　　)
A．内能变大　　　　　　 B．压强变大
C．体积不变 D．从水中吸热
[解析]　上浮过程气泡内气体的温度不变，则内能不变，故A错误；气泡内气体压强p＝p0＋ρ水gh，故上浮过程气泡内气体的压强减小，故B错误；由玻意耳定律pV＝C知，上浮过程气体体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，气体从水中吸热，故C错误，D正确。
[答案]　D
INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　一定质量的某种理想气体初始温度T0＝400 K，压强p0＝1×105 Pa，体积为V0。经等容变化放出400 J热量，温度降低到T1＝300 K；若经等压变化，则需要放出600 J的热量才能使温度降低到300 K。求：
(1)等压过程中外界对气体做的功W；
(2)初始状态下气体的体积V0。
[解析]　(1)等容过程中，气体做功为零
即ΔU＝Q1＝－400 J
等压过程中，内能变化量与等容过程相等均减小400 J，又放出600 J热量，则W＝ΔU－Q2＝200 J。
(2)根据等压变化可得＝，W＝p0(V0－V1)
联立解得V0＝8 L。
[答案]　(1)200 J　(2)8 L
INCLUDEPICTURE "例6LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "例6LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(2024·湖北卷，T13)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：
INCLUDEPICTURE "24HW10.TIF" INCLUDEPICTURE "24HW10.TIF" \* MERGEFORMAT
(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。
[解析]　(1)气体进行等压变化，则由盖 吕萨克定律得＝，即＝，解得T1＝T0。
(2)此过程中气体内能增加ΔU＝CΔT＝CT0，气体对外做功，W＝－pSΔh＝－h(p0S＋mg)，此过程中容器内气体吸收的热量Q＝ΔU－W＝h(p0S＋mg)＋CT0。
[答案]　(1)T0　(2)h(p0S＋mg)＋CT0
eq \o(\s\up7( INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "随堂巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT ),\s\do5(　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　))
1．(热力学第一定律与图像的结合)(多选)(2024·新课标卷，T21)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(　　)
INCLUDEPICTURE "24WXK5.tif" INCLUDEPICTURE "24WXK5.tif" \* MERGEFORMAT
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：选AD。1→2为绝热过程，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知内能增加，故A正确；2→3为等压过程，根据盖 吕萨克定律可知，气体体积增大时温度增加，内能增大，气体对外界做功，W＜0，故气体吸收热量，故B错误；3→4为绝热过程，此时气体体积增大，气体对外界做功，W＜0，根据热力学第一定律可知气体内能减小，故C错误；4→1为等容过程，根据查理定律可知压强减小时温度减小，故内能减小，由于体积不变，W＝0，可知气体向外放热，故D正确。
2．(热力学第一定律与图像的结合)一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-14.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-14.TIF" \* MERGEFORMAT
A．对外界做正功　　　 B．压强保持不变
C．向外界放热 D．内能减少
解析：选A。理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，理想气体对外界做正功，A正确；由题图可知V＝V0＋kT，根据理想气体的状态方程＝C，联立有p＝，可看出T增大，p增大，B错误；理想气体从状态a变化到状态b，温度升高，内能增大，D错误；理想气体从状态a变化到状态b，由选项A、D可知，理想气体对外界做正功且内能增大，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，C错误。
3.(热力学第一定律与气体实验定律的结合)如图所示，一圆柱形绝热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的横截面积为S，初始时封闭气体的压强为1.1p0(p0为大气压强且不变)，热力学温度为T1。现通过电热丝缓慢加热气体，当活塞上升的高度为Δh时，气体的内能增加E，气体的热力学温度上升到T2。已知重力加速度大小为g，不计活塞与汽缸间的摩擦。求：
INCLUDEPICTURE "25XS123.TIF" INCLUDEPICTURE "25XS123.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)活塞的质量m及活塞与汽缸底部初始的间距h；
(2)加热过程中气体吸收的热量Q。
解析：(1)活塞处于平衡状态，则pS＝p0S＋mg
解得m＝
加热过程中气体做等压变化，有＝
解得h＝Δh。
(2)加热过程气体对外做功，有W＝－pSΔh
由热力学第一定律有E＝Q＋W
解得Q＝E＋1.1p0SΔh。
答案：(1)　Δh　(2)E＋1.1p0SΔhINCLUDEPICTURE "课后达标检测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课后达标检测LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "基础对点练.TIF" INCLUDEPICTURE "基础对点练.TIF" \* MERGEFORMAT
1．(多选)下列哪些现象的逆过程并不违反能量守恒定律，却从未能自发地发生(　　)
A．传热
B．气体膨胀
C．分子扩散
D．摩擦生热
解析：选ACD。传热、分子扩散和摩擦生热的逆过程并不违反能量守恒定律，但逆过程不能自发地发生；气体自由膨胀的过程是不可逆过程，但如果气体是在外界作用下的膨胀，则是可逆过程。
2．(多选)关于能量守恒定律与能源，下列说法正确的是(　　)
A．人骑自行车是将生物质能转化为机械能
B．太阳能的利用一般为光电转换
C．只要有能量转移和转化，就一定遵从能量守恒定律
D．生物质能属于可再生能源，风能属于不可再生能源
解析：选AC。人骑自行车是将生物质能转化为机械能，故A正确。太阳能的利用有：光热转换、光电转换、光化转换等，故B错误。能量守恒定律是自然界中普遍存在的规律，只要有能量转移和转化，就一定遵从能量守恒定律，故C正确。生物质能和风能都属于可再生能源，故D错误。
3．(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是(　　)
A．外界对某系统做正功，该系统的内能一定增加
B．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律
C．低温系统可以向高温系统传递热量而不引起其他变化
D．无论科技如何进步与发展，热机的效率都不可能达到100%
解析：选BD。根据ΔU＝W＋Q可知，外界做正功即W＞0，有可能同时放热即Q＜0，故内能的变化不确定，故A错误；第二类永动机没有违反能量守恒定律，但是违反了热力学第二定律，所以不可能制成，故B正确；传热过程具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要引起其他变化(外界对系统做功)，故C错误；根据热力学第二定律，无论科技如何进步与发展，热机的效率都不可能达到100%，故D正确。
4．(多选)下列关于制冷机制冷过程的说法正确的是(　　)
A.此过程违反了热力学第二定律
B．此过程违反了能量守恒定律
C．此过程没有违反能量守恒定律
D．此过程在消耗电能的前提下，热量从低温物体传给高温物体
解析：选CD。制冷机可以从低温物体吸收热量传给高温物体，但必须消耗电能，这并不违反热力学第二定律，A错误，D正确；任何物理过程都不违反能量守恒定律，B错误，C正确。
5．(多选)下列现象能够发生，并且不违背热力学第二定律的是(　　)
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为机械能
C．桶中浑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．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
解析：选CD。一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热，这违背了热力学第二定律，不能发生，A错误；根据热力学第二定律，蒸汽机不可能把蒸汽的内能全部转化为机械能，B错误；C选项中说的不是热现象，不违背热力学第二定律，C正确；空调机在制冷过程中消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，则从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，能发生，故D正确。
6．(多选)我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来。对其原因，下列说法不正确的是(　　)
A．这违背了能量守恒定律
B．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，机械能会转化为内能
C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的
D．机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
解析：选AB。机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现，由热力学第二定律可知，内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化；该过程并不违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，故A、B错误，C、D正确。
7．(2025·云南昆明市期末)如图所示的是“风光互补LED太阳能路灯”，太阳能路灯同时利用光能和风能实现照明，它的上端是风力发电，中间是太阳能电池板，下部是照明灯，最下端是蓄电池。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-28.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-28.TIF" \* MERGEFORMAT
A．夜晚蓄电池放电，将电能转化为化学能
B．风力发电，将机械能转化为电能
C．太阳能电池板将太阳能转化为光能
D．太阳能、风能属于不可再生能源
解析：选B。蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故A错误；风力发电将空气的机械能转化为电能，故B正确；太阳能电池板把太阳能转化为电能，故C错误；太阳能、风能属于可再生能源，故D错误。
8．(多选)对于有序和无序，下列说法正确的是(　　)
A．有序与无序是相对的
B．对任何一件事物，如果规定得越多，限制得越多，它的无序性就越大
C．有序与无序是绝对的
D．对任何一件事物，如果规定得越多，限制得越多，它的无序性就越小
解析：选AD。有序和无序是相对的，故A正确，C错误；对任何一件事物，如果规定得越多，限制得越多，它的无序性就越小，故B错误，D正确。
INCLUDEPICTURE "综合提升练.TIF" INCLUDEPICTURE "综合提升练.TIF" \* MERGEFORMAT
9．(多选)如图，用绝热材料制成的密闭容器被隔板K分成Ⅰ、Ⅱ两部分，一定量的某理想气体处于Ⅰ中，Ⅱ内为真空。抽取隔板K，气体进入Ⅱ中，最终整个容器均匀地分布了这种气体，则此过程该气体系统(　　)
INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-29.TIF" INCLUDEPICTURE "E26TWLRX3G-29.TIF" \* MERGEFORMAT
A．对外做功，体积膨胀
B．对外不做功，最终压强减小
C．内能减少，最终温度降低
D．无序度变大
解析：选BD。绝热容器内的气体与外界没有热交换，则Q＝0，气体向真空扩散，没有对外界做功，则W＝0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体的内能不变，温度不变，气体体积变大，气体无序度变大，根据理想气体状态方程＝k可知压强减小，故A、C错误，B、D正确。
10．(2025·宁夏石嘴山市期末)关于热力学定律，下列说法错误的是(　　)
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，不一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
解析：选D。做功或传热是改变物体内能的两种方式，故A正确，不符合题意；对某物体做功的同时物体可能向外传递热量，所以不一定会使该物体的内能增加，故B正确，不符合题意；根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化，但是如果可以引起其他变化，就可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，故C正确，不符合题意；根据热力学第二定律可知，不可能自发地使热量从低温物体传向高温物体，但在外界的作用下，能使热量从低温物体传向高温物体，故D错误，符合题意。
11．(多选)(2025·陕西宝鸡市期末)关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列说法正确的是(　　)
A．0 ℃的水和0 ℃的冰的内能是相等的
B．热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成
C．热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
D．一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀(对外做功)过程，气体的内能减少
解析：选BD。0 ℃的冰熔化成0 ℃水，要吸收热量，内能增加，则0 ℃的冰的内能比等质量的0 ℃的水的内能小，由于质量的关系不确定，故不能确定0 ℃的水和0 ℃的冰的内能的关系，故A错误；热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成，故B正确；热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化”，故C错误；一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，则Q＝0，W＜0，根据ΔU＝W＋Q可知ΔU＜0，气体的内能减小，故D正确。
12．(多选)(2025·甘肃白银市期末)某品牌空调的部分技术参数如表格所示。当该空调正常工作时，下列说法正确的是(　　)
额定电压 220 V
额定频率 50 Hz
制冷功率 1 100 W
A.该空调制冷时的电流为5 A
B．该空调制冷时的电流为4.4 A
C．该空调连续制冷1 h消耗1.1度电
D．空调能够制冷，说明热量能自发地从高温物体传给低温物体
解析：选AC。空调制冷时的电流I＝＝ A＝5 A，故A正确，B错误；空调制冷1 h消耗的电能W＝Pt＝1.1 kW·h，故C正确；空调能够制冷，是通过外界做功将热量从低温物体传给高温物体，故D错误。
13．下列关于熵的说法错误的是(　　)
A．熵是系统无序程度的量度
B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵减少的方向进行
C．热力学第二定律的微观实质是孤立系统总是向熵增大的状态发展
D．熵值越大，代表系统分子运动越无序
解析：选B。熵是系统无序程度的量度，熵越大，系统分子运动无序程度越大，故A、D正确；孤立系统中发生的任何实际过程，其能量的总值保持不变，而其熵值恒增，故B错误，C正确。
14．海底火山活跃的海域，火山附近的海水会受到加热形成水蒸气从而产生气泡。当气泡浮上水面的过程中温度下降，压强减小，体积减小，该过程中水蒸气可视作理想气体。下列关于该过程说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "25XS136.TIF" INCLUDEPICTURE "25XS136.TIF" \* MERGEFORMAT
A．水蒸气上升过程中吸收热量
B．水蒸气分子的平均动能增大
C．水蒸气放出的热量大于其减小的内能
D．该过程违反了热力学第二定律
解析：选C。根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体温度下降，故内能减小，即ΔU<0，体积减小，外界对气体做功，故W>0，因此Q必须为负，故放出热量，故A错误；水蒸气的温度下降，故分子平均动能减小，故B错误；根据热力学第一定律，因外界对气体做功，故水蒸气放出的热量大于其减小的内能，故C正确；该过程不单是从热源吸热并用于做功，同时也引起了海水重力势能变化，故没有违反热力学第二定律，故D错误。(共37张PPT)
章末过关检测(三)
√
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1．根据能量转化和转移的方向性，下列判断错误的是(　　)
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
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，电流的电能可以全部转化为内能(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，机械能可以全部转化成内能，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。
√
2．下列能源中不属于可再生能源的是(　　)
A．风能 B．潮汐能
C．天然气 D．水能
解析：天然气是不可再生能源，风能、潮汐能和水能在自然界可以再生，为可再生能源。
√
3．下列关于热力学定律的说法正确的是(　　)
A．两类永动机不可能制成的原因是它们都违背了能量守恒定律
B．气体吸收热量时温度一定升高
C.压缩气体时，体积越小越困难是因为气体体积越小，气体分子间斥力越大的缘故
D．可以从单一热源吸收热量全部用来对外做功
解析：第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律，第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律，故A错误；
气体吸收热量的同时可以对外做功，温度可能升高，可能不变，也可能降低，故B错误；
压缩气体体积越小越困难，是因为气体体积越小，容器内外的压强差越大，与气体分子间斥力无关，故C错误；
从单一热源吸收热量在引起其他变化时可全部用来对外做功，例如绝热膨胀，故D正确。
√
4．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
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，A错误；
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被制造出来，故C错误；
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D正确。
5.如图所示，开口向下粗细均匀的玻璃管内用水银封闭了一定质量的理想气体。现将玻璃管缓慢旋转直至水平，在旋转过程中封闭气体的温度不变，外界大气压不变。下列说法正确的是(　　)
A．气体体积增大
B．气体压强减小
C．气体的内能增加
D．气体向外界释放热量
√
在旋转过程中封闭气体的温度不变，则气体内能不变，又气体体积变小，所以外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体必然向外界释放热量，故C错误，D正确。
6.一定质量理想气体经历了如下的循环过程：1→2和3→4为绝热过程，2→3为等压过程，4→1为等容过程，其p－V图像如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．1→2过程中，外界对气体做功，气体内能增加
B．2→3过程中，气体对外界做功，气体内能减小
C．3→4过程中，气体内能减小，所有分子的运动速率都减小
D．4→1过程中，气体内能增加
√
解析：1→2过程中，气体体积减小，则外界对气体做功，即W>0，而该过程绝热，即Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知ΔU>0，即气体内能增加，故A正确；
3→4过程中，气体体积增大，气体对外做功，即W<0，而该过程绝热，即Q＝0，根据ΔU＝W＋Q，可知ΔU<0，即气体内能减小，温度降低，气体分子平均速率减小，但不是所有分子的运动速率都减小，故C错误；
√
7.如图，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
解析：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，由于是汽缸和活塞绝热，则Q＝0，根据热力学第一定律可得ΔU＝W，则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的弹力的变化，D错误。
√
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
8．关于热学知识，下列说法正确的是(　　)
A．金属具有确定的熔点但没有规则的形状，因此金属不属于晶体
B．在给车胎打气的过程中会越压越吃力，这是由于分子间有斥力
C．电冰箱的工作原理表明，热量可以从低温物体传递到高温物体
D．雨后荷叶上的露珠呈近似球体的形状，说明液体存在表面张力
√
解析：金属属于多晶体，没有规则的形状，具有确定的熔点，A错误；
给车胎打气越压越吃力，是由于打气过程中气体压强增大，并不是由于分子间存在斥力，B错误；
热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其他变化，符合电冰箱的工作原理，C正确；
荷叶上小水珠呈球形是由于水的表面张力，使水珠表面有收缩趋势，D正确。
√
9.如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成A、B两部分，A内充满气体，B内为真空。现抽开隔板，让A中气体进入B并最终达到平衡状态，则(　　)

A．气体的内能始终不变
B．气体的压强始终不变
C．气体分子的平均动能将减小
D．B中气体不可能自发地再全部回到A中
√
解析：由于B内为真空，抽走隔板后，A部分气体自由膨胀，膨胀过程中没有对外做功，容器又是绝热容器，所以气体也不可能与外界发生热交换，由热力学第一定律可知气体的内能始终不变，故A正确；
由于气体的内能不变，故气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，故C错误；
由于气体发生的是等温膨胀，由玻意耳定律可知，气体的压强将减小，故B错误；
由热力学第二定律可知，气体不可能再自发地全部回到A部分，故D正确。
√
10．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：初始状态活塞受到左侧气体向右的压力和弹簧向左的弹力处于平衡状态，弹簧处于压缩状态，因活塞密封不严，可知左侧气体向右侧真空漏出，左侧气体压强变小，右侧出现气体，对活塞有向左的压力，最终左、右两侧气体压强相等，且弹簧恢复原长，故A正确；
由题知活塞初始时静止在汽缸正中间，但由于活塞向左移动，左侧气体体积小于右侧气体体积，则左侧气体质量小于右侧气体质量，故B错误；
密闭的汽缸绝热，与外界没有能量交换，但弹簧弹性势能减少了，可知气体内能增加，故C正确；
初始时气体在左侧，最终气体充满整个汽缸，则与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数应该减少，故D正确。
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11.(8分)根据能量转化与守恒定律，在与外界没有传热的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验，在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连，当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热容计算出水中增加的内能。以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。
(1)为了完成此实验，除已提供质量的电子天平外，还需要的测量工具有______________。
解析：实验中应需要用刻度尺测量重物下降的高度、用温度计测量水升高的温度。
刻度尺、温度计　
(2)兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因__________________________。
解析：在实验的过程中，由于滑轮存在摩擦、液体会散热等情况，使得水内能的增加量小于重物做功的大小。
滑轮存在摩擦或液体会散热　
(3)改进实验后，获得的数据如表所示，规律得到验证。
实验序号 重物质量(kg) 下降高度(m) 升高温度(℃)
1 20 5 0.5
2 20 10 1.0
3 20 15 1.5
4 10 10 0.5
5 30 10 1.5
6 40 10 2.0
若使容器内相同质量水的温度升高2.5 ℃，则25 kg的重物需下降________m。
20
解析：20 kg的重物高度下降5 m，水温升高0.5 ℃，即1 kg的重物高度下降1 m，水温升高0.005 ℃，则有25 kg的重物高度下降1 m，水温升高0.125 ℃，要使水温升高2.5 ℃，根据比例可知需要下降的高度为20 m。
12.(8分)如图所示，在水平固定的圆柱形导热容器内用活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时气体的温度为T0，活塞与容器底部的距离为L0，当活塞缓慢向左移动d后再次平衡，气体向外放出热量Q。求：
(1)外界空气的温度T；(4分)
(2)此过程中气体内能的变化量ΔU。(4分)
解析：由热力学第一定律得ΔU＝W－Q，W＝p0dS，ΔU＝p0dS－Q。
答案：p0dS－Q
13.(12分)如图所示，高h＝40 cm的导热性能良好的汽缸开口向上放置在水平地面上，汽缸中间和缸口均有卡环，质量m＝2 kg的活塞在缸内封闭了一定质量的理想气体，活塞的横截面积S＝40 cm2，活塞与汽缸内壁无摩擦且汽缸不漏气，开始时，活塞对中间卡环的压力大小为20 N，活塞离缸底的高度为20 cm，大气压强p0＝1×105 Pa，环境的热力学温度T0＝300 K，重力加速度大小g取10 m/s2，不计卡环、活塞及汽缸的厚度。
(1)若保持汽缸静止，缓慢升高环境温度，直到活塞距离汽缸底部的高度为30 cm，求此时环境的热力学温度。(6分)
答案：472.5 K　
(2)已知在第(1)问的过程中汽缸内气体内能变化为36 J，求在此过程中气体吸收的热量。(6分)
解析：在第(1)问的过程中，气体的温度升高，则气体内能增加，开始气体做等容变化，外界对气体不做功，之后做等压膨胀变化，外界对气体做负功，W＝－p2·ΔV＝－p2(h2－h1)S＝－42 J，由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q，解得Q＝78 J，此过程中吸收的热量为78 J。
答案：78 J
14．(12分)图甲中空气炸锅是一种新型的烹饪工具，图乙为某型号空气炸锅的简化模型图，空气炸锅中有一气密性良好的内胆，内胆内的气体可视为质量不变的理想气体，已知胆内初始气体压强p0＝1.0×105 Pa，温度t0＝17 ℃，现启动加热模式使气体温度升高到t＝191 ℃，此过程中气体吸收的热量Q＝9.5×103 J，内胆中气体的体积不变，求：
(1)此时内胆中气体的压强p；(6分)
答案：1.6×105 Pa　
(2)此过程内胆中气体的内能增加量ΔU。(6分)
解析：根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q
由于气体的体积不变，气体做功W＝0
气体吸收的热量Q＝9.5×103 J
解得ΔU＝9.5×103 J。
答案：9.5×103 J
15.(14分)卡诺热机是只有两个热源(一个高温热源和一个低温热源)的简单热机，其循环过程的p－V图像如图所示，它由两个等温过程(a→b和c→d)和两个绝热过程(b→c和d→a)组成。若热机的工作物质为理想气体，高温热源温度为T1，低温热源温度为0.8T1，p－V图像中a、b、c、d各状态的参量如图所示。
(1)求气体处于状态c的压强pc。(4分)
(2)求气体处于状态a的体积Va。(4分)
(3)若过程a→b热机从高温热源吸热为Q1，过程c→d热机向低温热源放热为Q2，求热机完成一次循环对外做的功W。(6分)
解析：过程b→c和d→a为绝热过程，吸热Q＝0，热机完成一次循环内能不变，即ΔU＝0
根据热力学第一定律可得W＝Q1－Q2。
答案：Q1－Q2

展开更多......

收起↑