第十四章熱學(xué)第3講熱力學(xué)定律與能量守恒知識點一

熱力學(xué)第一定律1.

改變內(nèi)能的兩種方式（1）

?.（2）

?.做功熱傳遞2.

熱力學(xué)第一定律（1）內(nèi)容：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的

?

與外界對它所做的功的和.（2）表達(dá)式：ΔU＝

?.（3）ΔU＝Q＋W中正、負(fù)號法則符號WQΔU＋外界對物體做功物體

?熱量內(nèi)能

?－物體對外界做功物體

?熱量內(nèi)能

?熱量

Q＋W

吸收增加放出減少知識點二

熱力學(xué)第二定律1.

熱力學(xué)第二定律的三種表述（1）克勞修斯表述：不可能使熱量

?而

不引起其他變化.（2）開爾文表述：不可能從單一熱源

，使之完全變成

功，而不產(chǎn)生

.或表述為“第二類永動機(jī)不可能制成”.（3）用熵的概念表述：在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總

熵

（熱力學(xué)第二定律又叫作熵增加原理）.2.

熱力學(xué)第二定律的微觀意義：一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動

的無序性

的方向進(jìn)行.從低溫物體傳到高溫物體吸收熱量其他影響不會減小增大知識點三

能量守恒定律1.

內(nèi)容能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式

?

為另一種形式，或者從一個物體

到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移

的過程中，能量的

保持不變.2.

能源的利用（1）存在能量耗散和

?.（2）重視利用能源時對

的影響.（3）要開發(fā)新能源（如

、生物質(zhì)能、風(fēng)能、水能等）.轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移總值品質(zhì)降低環(huán)境太陽能

（1）物體吸收熱量，同時對外做功，內(nèi)能可能不變.（

√

）（2）做功改變物體內(nèi)能的過程是內(nèi)能與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的過

程.

（

√

）（3）自由擺動的秋千擺幅度越來越小，說明能量正在消失.

（

?

）（4）熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體.

（

?

）（5）熱機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能可以全部變?yōu)闄C(jī)械能而不引其他變化.

（

?

）（6）一定質(zhì)量的理想氣體向真空中自由膨脹，體積增大，對外做

功，熵增加.

（

?

）√√????

考點1

對熱力學(xué)第一定律的理解考向1

對內(nèi)能的理解[典例1]

（2024·廣州二模）如圖所示，某同學(xué)將空的玻璃瓶開口向

下緩緩壓入水中，設(shè)水溫均勻且恒定，瓶內(nèi)空氣無遺漏，不計氣體分

子間的相互作用，則被淹沒的玻璃瓶在下降過程中，瓶內(nèi)氣體（

B

）BA.

內(nèi)能增加B.

向外界放熱C.

對外界做正功D.

分子平均動能減小解析：被淹沒的玻璃瓶在下降過程中，瓶內(nèi)氣體溫度不變，壓強(qiáng)變

大，可知氣體體積減小，外界對氣體做正功；由于氣體溫度不變，氣

體分子平均動能不變，氣體內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣

體向外界放熱.考向2

對熱力學(xué)第一定律的理解[典例2]如圖所示，密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高.

一開口向下、導(dǎo)熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空

氣.擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開后，小瓶緩慢上浮.上浮過

程中，小瓶內(nèi)氣體（

B

）BA.

內(nèi)能減少B.

對外界做正功C.

增加的內(nèi)能大于吸收的熱量D.

增加的內(nèi)能等于吸收的熱量解析：距瓶口越近水的溫度越高，上浮過程中，小瓶內(nèi)氣體溫度升

高，內(nèi)能增加，A錯誤；上浮過程中，小瓶內(nèi)氣體體積增加，對外界

做正功，B正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，增加的內(nèi)能小于吸收的

熱量，C、D錯誤.[變式1]

（2024·青島一模）如圖所示，某汽車機(jī)艙蓋的支撐桿由氣

缸和活塞組成.打開機(jī)艙蓋時，氣缸內(nèi)密閉壓縮氣體膨脹，將機(jī)艙蓋

頂起.在此過程中，氣缸內(nèi)氣體可視為理想氣體，忽略缸內(nèi)氣體與外

界的熱交換.對于氣缸內(nèi)的氣體，下列說法正確的是（

D

）DA.

對外做正功，內(nèi)能增大B.

對外做負(fù)功，內(nèi)能減小C.

對外做正功，分子平均動能增大D.

對外做正功，分子平均動能減小考向3

熱力學(xué)第一定律的計算[典例3]如圖所示p－V圖像中，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過

ACB過程至狀態(tài)B，氣體對外做功280

J，放出熱量410

J；氣體又從狀

態(tài)B經(jīng)BDA過程回到狀態(tài)A，這一過程中外界對氣體做功200

J.

（1）ACB過程中氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？答案：（1）減少了690

J

解析：（1）ACB過程中W1＝－280

J，Q1＝－410

J由熱力學(xué)第一定律UB－UA＝W1＋Q1＝－690

J氣體內(nèi)能的減少量為690

J.

（2）BDA過程中氣體吸收還是放出多少熱量？答案：（2）吸收490

J解析：（2）因為一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù)，BDA過

程中氣體內(nèi)能變化量UA－UB＝690

J由題知W2＝200

J由熱力學(xué)第一定律UA－UB＝W2＋Q2解得Q2＝490

J，即氣體吸收熱量490

J.

對于ΔU＝W＋Q中正、負(fù)號的把握，有如下規(guī)律：能使系統(tǒng)

內(nèi)能增加的過程取正，如吸熱或外界對系統(tǒng)做功；會使系統(tǒng)內(nèi)能

減少的過程則取負(fù)，如放熱或系統(tǒng)對外做功；內(nèi)能增加時ΔU為

正，反之則為負(fù).考點2

對熱力學(xué)第二定律的理解考向1

對熱力學(xué)第二定律的理解[典例4]根據(jù)你學(xué)過的熱學(xué)中的有關(guān)知識，判斷下列說法中錯誤的是

（

B

）A.

機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來做功轉(zhuǎn)化成機(jī)

械能B.

凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性.在熱傳遞中，熱量只能

從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體C.

盡管技術(shù)不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100％D.

制冷機(jī)在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量B解析：機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變化時也可以

全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，A正確；凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向

性，在熱傳遞中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能

從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界的幫助，B錯誤；盡管

科技不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100％，C正確；由能量守恒

知，制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量與壓縮機(jī)做的功之和等于向室外

放出的熱量，故D正確.考向2

熱力學(xué)定律的綜合應(yīng)用[典例5]

（雙選）下列敘述和熱力學(xué)定律相關(guān)，其中正確的是

（

AD

）A.

第一類永動機(jī)不可能制成，是因為違背了能量守恒定律B.

能量耗散過程中能量不守恒C.

電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，違背了

熱力學(xué)第二定律D.

能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方

向性AD解析：第一類永動機(jī)既不消耗能量又能源源不斷對外做功，違背了能

量守恒定律，所以不可能制成，故A正確；能量耗散過程中能量也守

恒，故B錯誤；電冰箱的致冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外

界，是由于壓縮機(jī)做功，并不違背熱力學(xué)第二定律，故C錯誤；能量

耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性，故

D正確.

熱力學(xué)第二定律的進(jìn)一步理解對于熱力學(xué)第二定律，重點應(yīng)抓住兩種表述的等效性，抓住定律

的實質(zhì)，即自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程均具有方向性，同

時要明確，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，即使符合能量守恒定律的過程，也

未必都能發(fā)生，如擴(kuò)散、熱傳遞、摩擦生熱等過程均有不可逆性，這

里的不可逆性是指要返回到初始狀態(tài)，必須借助外界的幫助.考點3

熱力學(xué)定律與氣體圖像的綜合應(yīng)用[典例6]

（雙選）一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓

過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p－T圖像如圖所示，其中對角線

ac的延長線過原點O.

下列判斷正確的是（

AB

）ABA.

氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B.

氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能C.

在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功D.

在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做的功

[變式2]

（2024·泉州模擬）如圖為一定質(zhì)量的理想氣體的體積V與熱

力學(xué)溫度T的關(guān)系圖像，該氣體的狀態(tài)經(jīng)歷A→B→C→A的變化過程.

氣體狀態(tài)由C→A過程中，氣體壓強(qiáng)

（填“增大”“減小”

或“不變”）；若整個過程中氣體放出的熱量為Q，則整個過程外界

對氣體所做的功為