1、一、主干知識成體系第三章熱力學(xué)定律二、遷移交匯辨析清(一)對溫度、內(nèi)能、熱量、功的理解概念溫度內(nèi)能熱量功含義表示物體的冷熱程度，是物體分子平均動能大小的標(biāo)志。它是大量分子熱運動的整體表現(xiàn)，對個別分子無意義物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和，它是由大量分子的熱運動和分子的相對位置所決定的能是熱傳遞過程中內(nèi)能的改變量，用來度量熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少做功過程是機(jī)械能或其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化過程。功是該過程能量轉(zhuǎn)化的量度關(guān)系溫度和內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量和功則是過程量，熱傳遞的前提條件是存在溫差，傳遞的是熱量而不是溫度，實質(zhì)上是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移說明：(1)溫度、內(nèi)能、熱量和功是熱學(xué)中相互關(guān)聯(lián)的四個物理量

2、。當(dāng)物體的內(nèi)能改變時，溫度不一定改變。只有當(dāng)通過熱傳遞改變物體內(nèi)能時才會有熱量傳遞，能量的形式?jīng)]有發(fā)生變化。(2)熱量是熱傳遞過程中的特征物理量，離開過程談熱量毫無意義。就某一狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，根本不存在“熱量”和“功”，因此不能說一個系統(tǒng)中含有多少“熱量”或多少“功”。典例1把浸有乙醚的一小塊棉花放在厚玻璃筒的底部，當(dāng)快速下壓活塞時，由于被壓縮的空氣驟然變熱，溫度升高，達(dá)到乙醚的燃點，浸有乙醚的棉花燃燒起來，此實驗的目的是要說明 ()A做功可以升高物體的溫度B做功可以改變物體的內(nèi)能C做功一定可以增加物體的內(nèi)能D做功可以增加物體的熱量解析當(dāng)快速下壓活塞時，活塞對玻璃筒內(nèi)的空氣做功，改變了

3、氣體的內(nèi)能，氣體的溫度升高，達(dá)到乙醚的燃點，使浸有乙醚的棉花燃燒起來，故B正確；做功改變的是物體的內(nèi)能，溫度升高是內(nèi)能增大的表現(xiàn)，熱量是過程量，所以A、D錯誤；若外界對系統(tǒng)做功，同時系統(tǒng)對外放出熱量，系統(tǒng)內(nèi)能不一定增加，C錯誤。答案B針對訓(xùn)練1采取絕熱的方式使一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A變化至狀態(tài)B，對于不同的絕熱方式，下列說法正確的是 ()A對氣體所做的功不同B對氣體所做的功相同C對氣體不需做功，因為沒有能量的傳遞D以上說法都不正確解析：對一定質(zhì)量的氣體，不管采取哪一種絕熱方式，由狀態(tài)A變化至狀態(tài)B，都是絕熱過程。在這些過程中，氣體在狀態(tài)A有一確定的內(nèi)能U1，在狀態(tài)B有另一確定的內(nèi)能U2，由絕熱過

4、程中UWU2U1知，W為恒量，所以選項B正確。答案：B2下列關(guān)于溫度、內(nèi)能、熱量和功的說法正確的是()A同一物體體積不變時，溫度越高，內(nèi)能越大B要使物體的內(nèi)能增加，一定要吸收熱量C要使物體的內(nèi)能增加，一定要對物體做功D物體內(nèi)能增加，它的溫度就一定升高解析：同一物體的內(nèi)能與溫度和體積有關(guān)，體積不變時，溫度越高，內(nèi)能越大，A正確；做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，使物體內(nèi)能增加既可以通過吸收熱量也可以通過對物體做功來實現(xiàn)，B、C錯誤；物體內(nèi)能是分子動能與分子勢能的總和，內(nèi)能增加可能只是分子勢能的增加，分子平均動能可能不變，即溫度可能不變，D錯誤。答案：A(二)對熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用1對熱

5、力薦學(xué)第一定律的理解 熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內(nèi)能的過程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系。此定律是標(biāo)量式，應(yīng)用時各物理量的單位應(yīng)統(tǒng)一為國際單位制中的焦耳。2正確理解公式的意義及符號的含義(1)外界對物體做功，W0；物體對外界做功，W0；物體放出熱量，Q0；物體內(nèi)能減少，U0。3應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的思路(1)首先應(yīng)明確研究對象是哪個物體或哪個熱力學(xué)系統(tǒng)。(2)其次要明確物體(或系統(tǒng))吸收或放出的熱量，外界對物體(或系統(tǒng))所做的功。(3)最后根據(jù)熱力學(xué)第一定律UQW列出方程進(jìn)行求解。特別要注意的是物理量的單位及正負(fù)號。典例2內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱氣缸豎

6、直浸入盛有冰水混合物的水槽中，用不計質(zhì)量的活塞封閉壓強(qiáng)為1.0105 Pa、體積為2.0103 m3的理想氣體，現(xiàn)在活塞上緩慢倒上沙子，使封閉氣體的體積變?yōu)樵瓉淼囊话搿?1)求氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；(2)若封閉氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，在上述過程中外界對氣體做功145 J，封閉氣體吸收還是放出熱量？熱量是多少？答案(1)2.0105 Pa(2)放出熱量145 J針對訓(xùn)練3對一定質(zhì)量的氣體，下列說法正確的是 () A在體積緩慢地不斷增大的過程中，氣體一定對外界做功B在壓強(qiáng)不斷增大的過程中，外界對氣體一定做功C在體積不斷被壓縮的過程中，內(nèi)能一定增加D在與外界沒有發(fā)生熱交換的過程中，內(nèi)能一定不變解析：氣體

7、體積增大，氣體對外界做功，故A選項正確；氣體壓強(qiáng)增大，可能是由于吸熱升溫所致，此時氣體體積增大、減小、不變都有可能，所以外界對氣體不一定做功，故B選項錯誤；在體積不斷被壓縮的過程中，外界對氣體做功，但是熱傳遞情況不能確定，則內(nèi)能不一定增加，故C選項錯誤；熱傳遞和做功都可以改變物體的內(nèi)能，沒有熱傳遞，并不能確定內(nèi)能一定不變，故D選項錯誤。答案：A4如圖所示，曲線31為絕熱線，理想氣體經(jīng)歷過程123，則其內(nèi)能變化E、溫度變化T、外界對氣體做的功W和氣體吸收的熱量Q與0的大小關(guān)系為() AT0，E0，W0BT0，E0，Q0，E0，W0，Q0DT0，E0，W0，Q0解析：理想氣體經(jīng)歷過程1231 ，經(jīng)

8、一個循環(huán)，E循環(huán)0，氣體對外界做功，則W循環(huán)0，由于曲線31為絕熱線，所以過程123吸收的熱量QQ循環(huán)0。理想氣體經(jīng)歷過程123，氣體對外界做功，則WS1，由熱力學(xué)第一定律有EQW，得E0，氣體內(nèi)能減小，則溫度降低，T0時，若物體對外界做功W0，則物體的內(nèi)能有可能減少，D正確。答案D針對訓(xùn)練5(多選)下列說法中正確的是 () A隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制冷機(jī)的制冷溫度可以降到280 B熱量可以從低溫物體傳到高溫物體C無論科技怎樣發(fā)展，第二類永動機(jī)都不可能實現(xiàn)D無論科技怎樣發(fā)展，都無法判斷一物體溫度升高是通過做功還是熱傳遞實現(xiàn)的解析：制冷機(jī)的制冷溫度不可能降到273.15 以下，A錯誤；在一定條件下

9、，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，B正確；不可能從單一熱源吸熱使之完全變成功而不產(chǎn)生其他影響，即第二類永動機(jī)永遠(yuǎn)不可能實現(xiàn)，C正確；做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，無論科技怎樣發(fā)展，都無法判斷一物體的溫度升高是通過做功還是熱傳遞實現(xiàn)的，D正確。答案：BCD6(多選)關(guān)于分子動理論和熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體B若兩分子間距離增大，分子勢能一定增大C一定質(zhì)量的某種理想氣體絕熱膨脹，溫度降低D熱力學(xué)第二定律描述了宏觀熱現(xiàn)象的方向性解析：大量的事實表明，熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物

10、體傳遞到高溫物體，選項A正確；若兩分子間距離從分子力表現(xiàn)為斥力時開始增加，則隨著分子間距離增大，分子勢能先減小后增大，選項B錯誤；由熱力學(xué)第一定律可知，一定質(zhì)量的某種理想氣體絕熱膨脹時對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，選項C正確；熱力學(xué)第二定律指出，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都具有方向性，選項D正確。答案：ACD三、創(chuàng)新應(yīng)用提素養(yǎng)1如圖是探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。下列說法正確的是()A甲裝置是為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系B甲裝置通電一段時間后，左側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量更多C乙裝置

11、是為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系D乙裝置通電一段時間后，右側(cè)U形管中液面的高度差比左側(cè)的小解析：甲裝置中右側(cè)兩個5 的電阻并聯(lián)后再與左側(cè)一個5 的電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，右端兩個電阻的總電流和左端電阻的電流相等，即I右I左，兩個5 的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點知I右I1I2，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，I1I2，所以右邊容器中通過電阻的電流是左側(cè)電阻通過電流的一半，即是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，由QI2Rt可知，左邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快，因此通電一段時間后，玻璃管左側(cè)液面高度差更大，故A錯誤，B正確；在乙裝置中，將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到

12、電源兩端，通過它們的電流I與通電時間t相同，左邊容器中的電阻小于右邊容器中的電阻，即是探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系，故由QI2Rt可知，右邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快，因此通電一段時間后，玻璃管右側(cè)液面高度差更大，故C、D錯誤。答案：B2如圖，某廠家聲稱所生產(chǎn)的空氣能熱水器能將熱量從空氣吸收到儲水箱，下列說法中正確的是()A熱量可以自發(fā)地從大氣傳遞到儲水箱內(nèi)B空氣能熱水器的工作原理違反了能量守恒定律C空氣能熱水器的工作原理違反了熱力學(xué)第二定律D空氣能熱水器能夠不斷地把空氣中的熱量傳到水箱內(nèi)，但必須消耗電能解析：該熱水器將空氣中的能量轉(zhuǎn)移到熱水中，符合能量守恒定律，但是熱量不可

13、能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，實質(zhì)上在產(chǎn)生熱水的過程中，必須消耗電能才能實現(xiàn)，因此也符合熱力學(xué)第二定律。故A、B、C錯誤，D正確。答案：D3(2021天津等級考)(多選)列車運行的平穩(wěn)性與車廂的振動密切相關(guān)，車廂底部安裝的空氣彈簧可以有效減振，空氣彈簧主要由活塞、氣缸及內(nèi)封的一定質(zhì)量的氣體構(gòu)成。上下乘客及劇烈顛簸均能引起車廂振動，上下乘客時氣缸內(nèi)氣體的體積變化緩慢，氣體與外界有充分的熱交換；劇烈顛簸時氣缸內(nèi)氣體的體積變化較快，氣體與外界來不及熱交換。若氣缸內(nèi)氣體視為理想氣體，在氣體壓縮的過程中()A上下乘客時，氣體的內(nèi)能不變B上下乘客時，氣體從外界吸熱C劇烈顛簸時，外界對氣體做功D劇烈顛簸

14、時，氣體的溫度不變解析：上下乘客時氣缸內(nèi)氣體與外界有充分的熱交換，即發(fā)生等溫變化，溫度不變，故氣體的內(nèi)能不變，在體積壓縮的過程中，外界對氣體做功，故氣體向外界放熱，選項A正確，選項B錯誤；劇烈顛簸時氣缸內(nèi)氣體的體積變化較快，且氣體與外界來不及熱交換，氣體經(jīng)歷絕熱過程，外界對氣體做功，氣體的溫度升高，選項C正確，選項D錯誤。答案：AC4(2021年1月新高考8省聯(lián)考遼寧卷)某民航客機(jī)在一萬米左右高空飛行時，需利用空氣壓縮機(jī)來保持機(jī)艙內(nèi)外氣體壓強(qiáng)之比為41。機(jī)艙內(nèi)有一導(dǎo)熱氣缸，活塞質(zhì)量m2 kg、橫截面積S10 cm2，活塞與氣缸壁之間密封良好且無摩擦?？蜋C(jī)在地面靜止時，氣缸如圖甲所示豎直放置，平衡時活塞與缸底相距l(xiāng)18 cm；