專題21熱力學(xué)三大定律

考點(diǎn)愿型歸納

專題一判斷系統(tǒng)吸放熱、做功情況和內(nèi)能變化情況....2

專題二理解熱力學(xué)第一定律的表述和表達(dá)式............5

專題三熱力學(xué)第二定律兩種表述......................7

專題四熱力學(xué)第三定律..............................11

1

專題一判斷系統(tǒng)吸放熱、做功情況和內(nèi)能變化情況

5.（2024?重慶?高考真題）某救生手環(huán)主要由高壓氣罐密閉。氣囊內(nèi)視為理想氣體。密閉氣

囊與人一起上浮的過程中。若氣囊內(nèi)氣體溫度不變，體積增大，則（）

A.外界對(duì)氣囊內(nèi)氣體做正功B.氣囊內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大

C.氣囊內(nèi)氣體內(nèi)能增大D.氣囊內(nèi)氣體從外界吸熱

【答案】D

【詳解】AB.氣囊上浮過程，密閉氣體溫度不變，由玻意耳定律

PV=C

可知，體積變大，則壓強(qiáng)變小，氣體對(duì)外做功，故AB錯(cuò)誤；

CD.氣體溫度不變，內(nèi)能不變，氣體對(duì)外做功，W＜0,由熱力學(xué)第一定律

AU=Q+W

則。＞0,需要從外界吸熱，故C錯(cuò)誤，D正確。

故選D。

6.（2024?海南?高考真題）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始經(jīng)06、be、ca三個(gè)過程回到原

狀態(tài)，已知仍垂直于T軸，be延長(zhǎng)線過。點(diǎn)，下列說法正確的是（）

B.ca過程氣體壓強(qiáng)不變

C.成過程氣體放出熱量D.ca過程氣體內(nèi)能減小

【答案】AC

【詳解】A.由理想氣體狀態(tài)方程

T

化簡(jiǎn)可得

P

由圖像可知，圖像的斜率越大，壓強(qiáng)越小，故

□＜外=小兒過程為等壓變化，體積減小，外界對(duì)氣體做功，故A正確;

2

B.由理想氣體狀態(tài)方程

”=C

T

化簡(jiǎn)可得

C

V=--T

P

由圖像可知，圖像的斜率越大，壓強(qiáng)越小，故

P<Ph=Pcca過程氣體壓強(qiáng)減小，故B錯(cuò)誤;

C.仍過程為等溫變化，內(nèi)能不變，故

AU=Q

根據(jù)玻意耳定律可知，體積減小，壓強(qiáng)增大，外界對(duì)氣體做功，故

W>0

根據(jù)熱力學(xué)第一定律

KU=Q+W

解得

過程氣體放出熱量，故C正確；

D.ca過程，溫度升高，內(nèi)能增大，故D錯(cuò)誤。

故選Co

7.（2024?新疆河南?高考真題）如圖，一定量理想氣體的循環(huán)由下面4個(gè)過程組成：1-2為

絕熱過程（過程中氣體不與外界交換熱量），2-3為等壓過程，3-4為絕熱過程，4-1為

等容過程。上述四個(gè)過程是四沖程柴油機(jī)工作循環(huán)的主要過程。下列說法正確的是（）

A.1i2過程中，氣體內(nèi)能增加B.2T3過程中，氣體向外放熱

C.3T4過程中，氣體內(nèi)能不變D.4—1過程中，氣體向外放熱

【答案】AD

【詳解】A.1-2為絕熱過程，根據(jù)熱力學(xué)第一定律△"=?+少可知此時(shí)氣體體積減小,

外界對(duì)氣體做功，故內(nèi)能增加，故A正確；

3

B.2-3為等壓過程，根據(jù)蓋呂薩克定律可知?dú)怏w體積增大時(shí)溫度增加，內(nèi)能增大，此時(shí)氣

體體積增大，氣體對(duì)外界做功用＜0,故氣體吸收熱量，故B錯(cuò)誤；

C.3-4為絕熱過程，此時(shí)氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功臣＜0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可

知?dú)怏w內(nèi)能減小，故C錯(cuò)誤；

D.4Tl為等容過程，根據(jù)查理定律可知壓強(qiáng)減小時(shí)溫度減小，故內(nèi)能減小，由于體積不變

W=0,故可知?dú)怏w向外放熱，故D正確。

故選ADo

8.（2024?北京?高考真題）一個(gè)氣泡從恒溫水槽的底部緩慢上浮，將氣泡內(nèi)的氣體視為理想

氣體，且氣體分子個(gè)數(shù)不變，外界大氣壓不變。在上浮過程中氣泡內(nèi)氣體（）

A.內(nèi)能變大B.壓強(qiáng)變大C.體積不變D.從水中吸熱

【答案】D

【詳解】A.上浮過程氣泡內(nèi)氣體的溫度不變，內(nèi)能不變，故A錯(cuò)誤；

B.氣泡內(nèi)氣體壓強(qiáng)故上浮過程氣泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，故B錯(cuò)誤；

C.由玻意耳定律知，氣體的體積變大，故C錯(cuò)誤；

D.上浮過程氣體體積變大，氣體對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律AU=Q+少知，氣體從水

中吸熱，故D正確。

故選D。

9.（2024?山東?高考真題）一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程，a-6過程是等壓過

程，6-C過程中氣體與外界無熱量交換，c-a過程是等溫過程。下列說法正確的是（）

A.過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對(duì)外做功

B.6-c過程，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能增加

C.a-b-c過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對(duì)外做功

D.過程，氣體從外界吸收的熱量等于CT。過程放出的熱量

【答案】C

【詳解】A.a-b過程壓強(qiáng)不變，是等壓變化且體積增大，氣體對(duì)外做功平＜0,由蓋-呂薩

克定律可知

4

Tb>Ta

即內(nèi)能增大，A^ft>0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律AU=Q+沙可知af6過程，氣體從外界吸

收的熱量一部分用于對(duì)外做功，另一部分用于增加內(nèi)能，A錯(cuò)誤；

B.方法一：6一c過程中氣體與外界無熱量交換，即

以=0

又由氣體體積增大可知%c<0,由熱力學(xué)第一定律AU=0+用可知?dú)怏w內(nèi)能減少。

方法二：cfa過程為等溫過程，所以

4=4

結(jié)合年>（分析可知

Tb>Tc

所以6到c過程氣體的內(nèi)能減少。故B錯(cuò)誤；

C.。過程為等溫過程，可知

Tc=Ta,\Uac=O

根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知afbfc過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對(duì)外做功，C正

確；

D.根據(jù)熱力學(xué)第一定律結(jié)合上述解析可知：。一b-cfa一整個(gè)熱力學(xué)循環(huán)過程AU=O,

整個(gè)過程氣體對(duì)外做功，因此熱力學(xué)第一定律可得

\U=Qab-Qca-W=Q

故af6過程氣體從外界吸收的熱量Qab不等于era過程放出的熱量-。皿，D錯(cuò)誤。

故選C。

【點(diǎn)睛】

專題二理解熱力學(xué)第一定律的表述和表達(dá)式

10.（2022?北京?高考真題）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)。開始，沿圖示路徑先

后到達(dá)狀態(tài)6和c。下列說法正確的是（）

5

A.從a到6,氣體溫度保持不變B.從。到6,氣體對(duì)外界做功

C.從6到c,氣體內(nèi)能減小D.從6到c,氣體從外界吸熱

【答案】D

【詳解】AB.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)b過程中氣體發(fā)生

等容變化，壓強(qiáng)減小，根據(jù)查理定律器=C,可知?dú)怏w溫度降低，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律

=Q+W,由于氣體不做功，內(nèi)能減小，則氣體放熱，AB錯(cuò)誤；

CD.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)6沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)。過程中氣體發(fā)生等壓變化，體積

增大，根據(jù)，=C,可知?dú)怏w溫度升高，內(nèi)能增大，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律公。=0+區(qū)可

知6到C過程吸熱，且吸收的熱量大于功值，C錯(cuò)誤、D正確。

故選D。

11.（2022?遼寧?高考真題）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)。變化到狀態(tài)6,其體積廠和熱力學(xué)

溫度T變化圖像如圖所示，此過程中該系統(tǒng)（）

A.對(duì)外界做正功B.壓強(qiáng)保持不變C.向外界放熱D.內(nèi)能減少

【答案】A

【詳解】A.理想氣體從狀態(tài)。變化到狀態(tài)"體積增大，理想氣體對(duì)外界做正功，A正確;

B.由題圖可知

V=Vo+kT

根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程有

6

聯(lián)立有

C

P=-左+匕F

T

可看出T增大,p增大,B錯(cuò)誤;

D.理想氣體從狀態(tài)。變化到狀態(tài)6,溫度升高，內(nèi)能增大，D錯(cuò)誤;

C.理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)6,由選項(xiàng)AD可知，理想氣體對(duì)外界做正功且內(nèi)能增大,

則根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w向外界吸收熱量，C錯(cuò)誤。

故選Ao

12.（2021?廣東江門?二模）如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，把浸有乙醛的一小塊棉花放在厚玻璃筒

內(nèi)底部，快速壓下活塞時(shí)，棉花燃燒起來，此實(shí)驗(yàn)說明（）

A.做功使管內(nèi)氣體熱量增加

B.熱傳遞不能改變物體的內(nèi)能

C.做功改變了管內(nèi)氣體的內(nèi)能

D.熱傳遞改變了管內(nèi)氣體的熱量

【答案】C

【詳解】快速壓下活塞時(shí)，外界對(duì)管內(nèi)氣體做功，棉花燃燒起來，是因?yàn)闅怏w內(nèi)能增大，溫

度升高，所以此實(shí)驗(yàn)說明做功改變了管內(nèi)氣體的內(nèi)能。

故選C。

專題三熱力學(xué)第二定律兩種表述

13.（2024?浙江?高考真題）如圖所示，一個(gè)固定在水平面上的絕熱容器被隔板A分成體積

7

均為匕=750cm3的左右兩部分。面積為S=100cn?的絕熱活塞B被鎖定，隔板A的左側(cè)為

真空，右側(cè)中一定質(zhì)量的理想氣體處于溫度4=300K、壓強(qiáng)夕|=2.04乂10*2的狀態(tài)1。抽

取隔板A,右側(cè)中的氣體就會(huì)擴(kuò)散到左側(cè)中，最終達(dá)到狀態(tài)2。然后解鎖活塞B,同時(shí)施加

水平恒力尸，仍使其保持靜止，當(dāng)電阻絲C加熱時(shí)，活塞B能緩慢滑動(dòng)（無摩擦），使氣體

達(dá)到溫度%=350K的狀態(tài)3,氣體內(nèi)能增加AU=63.8J。已知大氣壓強(qiáng)％=1.0k1032,

隔板厚度不計(jì)。

（1）氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是（選填“可逆”或“不可逆”）過程，分子平均動(dòng)能（選

填“增大,,、“減小,，或“不變,,）；

（2）求水平恒力下的大??；

（3）求電阻絲C放出的熱量0。

【答案】（1）氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是不可逆過程，分子平均動(dòng)能不變；（2）10N；（3）89.3J

【詳解】（1）根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是不可逆過程，由于隔板A

的左側(cè)為真空，可知?dú)怏w從狀態(tài)1到狀態(tài)2,氣體不做功，又沒有發(fā)生熱傳遞，所以氣體的

內(nèi)能不變，氣體的溫度不變，分子平均動(dòng)能不變。

（2）氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2發(fā)生等溫變化，則有

P7i=12匕

解得狀態(tài)2氣體的壓強(qiáng)為

5

p2=^-=1.02xl0Pa

解鎖活塞B,同時(shí)施加水平恒力R仍使其保持靜止，以活塞B為對(duì)象，根據(jù)受力平衡可得

p2S=p0S+F

解得

55

F=（p2-p0）S=（1.02x10-1.01x10）xlOOx10?N=ION

8

（3）當(dāng)電阻絲C加熱時(shí)，活塞B能緩慢滑動(dòng)（無摩擦），使氣體達(dá)到溫度4=350K的狀態(tài)

3,可知?dú)怏w做等壓變化，則有

更=匕

可得狀態(tài)3氣體的體積為

T350

K=二?2匕=—x2x750cm3=1750an3

31

Tx300

該過程氣體對(duì)外做功為

56

W=p.NV=p2（r3-2T1）=1.02xl0x（1750-2x750）xl0-J=25.5J

根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得

^=-W+Q'

解得氣體吸收的熱量為

Q'=NU+W=63.8J+25.5J=89.3J

可知電阻絲C放出的熱量為

Q=0=89.3J

14.（2022?廣東?高考真題）利用空調(diào)將熱量從溫度較低的室內(nèi)傳遞到溫度較高的室外環(huán)境,

這個(gè)過程（選填“是”或“不是”）自發(fā)過程。該過程空調(diào)消耗了電能，空調(diào)排放到

室外環(huán)境的熱量__________（選填“大于”“等于”或“小于”）從室內(nèi)吸收的熱量。

【答案】不是大于

【詳解】［1］空調(diào)將熱量從溫度低的室內(nèi)傳遞到溫度較高的室外，這個(gè)過程要消耗電能，不

是自發(fā)的過程；

［2］由于空調(diào)的壓縮機(jī)做功，使得空調(diào)排放到室外環(huán)境的熱量大于從室內(nèi)吸收的熱量。

15.（2023?浙江?高考真題）下列說法正確的是（）

A.熱量能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體

B.液體的表面張力方向總是跟液面相切

C.在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式是不同的

D.當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí)，觀察者觀測(cè)到波的頻率大于波源振動(dòng)的頻率

【答案】BD

【詳解】A.根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知熱量能不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，故A

錯(cuò)誤;

9

B.液體的表面張力方向總是跟液面相切，故B正確；

C.由狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)可知，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的,

故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)多普勒效應(yīng)可知當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí)，觀察者觀測(cè)到波的頻率大于波源振動(dòng)

的頻率，故D正確。

故選BDo

16.（2022?湖南?高考真題）利用“渦流效應(yīng)”可實(shí)現(xiàn)冷熱氣體的分離。如圖，一冷熱氣體分離

裝置由噴嘴、渦流室、環(huán)形管、分離擋板和冷熱兩端管等構(gòu)成。高壓氮?dú)庥蓢娮烨邢蛄魅霚u

流室中，然后以螺旋方?式在環(huán)形管中向右旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，分子熱運(yùn)動(dòng)速率較小的氣體分子將聚集

到環(huán)形管中心部位，而分子熱運(yùn)動(dòng)速率較大的氣體分子將聚集到環(huán)形管邊緣部位。氣流到達(dá)

分離擋板處時(shí)，中心部位氣流與分離擋板碰撞后反向，從N端流出，邊緣部位氣流從8端

B./端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)平均速率一定小于3端流出的

C./端流出的氣體內(nèi)能一定大于8端流出的

D.該裝置氣體進(jìn)出的過程滿足能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律

E.該裝置氣體進(jìn)出的過程既滿足能量守恒定律，也滿足熱力學(xué)第二定律

【答案】ABE

【詳解】A.依題意，中心部位為熱運(yùn)動(dòng)速率較低的氣體，與擋板相作用后反彈，從/端流

出，而邊緣部分熱運(yùn)動(dòng)速率較高的氣體從2端流出；同種氣體分子平均熱運(yùn)動(dòng)速率較大、

其對(duì)應(yīng)的溫度也就較高，所以N端為冷端、5端為熱端，故A正確；

B.依題意，/端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率較小，2端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率較大，

所以從/端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)平均速度小于從8端流出的，故B正確；

C./端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率較小，2端流出的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率較大，則從/端

流出的氣體分子平均動(dòng)能小于從2端流出的氣體分子平均動(dòng)能，內(nèi)能的多少還與分子數(shù)有

10

關(guān)；依題意，不能得出從/端流出的氣體內(nèi)能一定大于從3端流出的氣體內(nèi)能，故c錯(cuò)誤;

DE.該裝置將冷熱不均氣體的進(jìn)行分離，噴嘴處有高壓，即通過外界做功而實(shí)現(xiàn)的，并非

是自發(fā)進(jìn)行的，沒有違背熱力學(xué)第二定律；溫度較低的從/端出、較高的從2端出，也符

合能量守恒定律，故D錯(cuò)誤，E正確。

故選ABE。

專題四熱力學(xué)第三定律

17.（2023?四川成都?二模）下列說法正確的是（）

A.當(dāng)液體溫度一定時(shí)，液體中懸浮的固體小顆粒越大，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯

B.當(dāng)分子間表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而增大

C.隨著科技的進(jìn)步，我們可以將氣體的溫度降到絕對(duì)零度

D.物體的溫度越低，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越小

E.一定質(zhì)量的理想氣體，如果在某個(gè)過程中溫度升高，內(nèi)能一定增加，氣體可能對(duì)外

做功

【答案】BDE

【詳解】A.當(dāng)液體溫度一定時(shí)，液體中懸浮的固體小顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯，選項(xiàng)A

錯(cuò)誤；

B.當(dāng)分子間表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子距離減小時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，即分子勢(shì)能

總是隨分子間距離的減小而增大，選項(xiàng)B正確；

C.絕度零度是低溫的極限，即使隨著科技的進(jìn)步，也永遠(yuǎn)不可能達(dá)到，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體的溫度越低，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越小，選項(xiàng)D正

確；

E.一定質(zhì)量的理想氣體，如果在某個(gè)過程中溫度升高，內(nèi)能一定增加，氣體體積可能增加，

即可能對(duì)外做功，選項(xiàng)E正確。

故選BDE-

18.（2021?內(nèi)蒙古呼和浩特?二模）下列說法正確的是（）

A.浮在水中的花粉微粒的布朗運(yùn)動(dòng)，反映了花粉分子的熱運(yùn)動(dòng)

B.空氣的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結(jié)果

C.物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能增加

11

D.液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由于液體的對(duì)流形成的

E.如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間

也必定達(dá)到熱平衡

【答案】BCE

【詳解】A.懸浮在水中的花粉微粒的布朗運(yùn)動(dòng)反映了水分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；

B.空氣的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結(jié)果，故B正確；

C.物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，當(dāng)吸收的能量較大時(shí)，其內(nèi)能可能增加，故C正確；

D.液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由于液體分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)造成的，故D錯(cuò)誤；

E.如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，說明三個(gè)系統(tǒng)的溫度一定相等,

那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡，故E正確。

故選BCEo

19.（2020?黑龍江?二模）關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法中錯(cuò)誤的是二

A.對(duì)物體持續(xù)降溫冷卻后