21/21第64講熱力學(xué)定律與能量守恒定律目錄TOC\o"1-4"\h\z\u01考情解碼?命題預(yù)警 202體系構(gòu)建?思維可視 303核心突破?靶向攻堅(jiān) 4考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律 4知識(shí)點(diǎn)1熱力學(xué)第一定律 4知識(shí)點(diǎn)2熱力學(xué)第一定律與氣體圖像的綜合應(yīng)用 4知識(shí)點(diǎn)3熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用 4考向1熱力學(xué)第一定律的基本應(yīng)用 5考向2熱力學(xué)第一定律與氣體圖像的綜合問題 6考向3熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用 8考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律 10知識(shí)點(diǎn)1熱力學(xué)第二定律 10知識(shí)點(diǎn)2熱力學(xué)第一、第二定律的比較 10考向熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用 1104真題溯源?考向感知 12考點(diǎn)要求考頻2025年2024年2023年熱力學(xué)第一定律理解高頻2025?浙江2025?重慶2025?甘肅2024?天津2024?貴州2024?海南2023?福建2023?廣東2023?山東熱力學(xué)第二定律簡單應(yīng)用低頻2025?浙江2024?浙江2023?浙江考情分析：1.命題形式：選擇題實(shí)驗(yàn)題計(jì)算題2.命題分析：高考對熱力學(xué)定律的考查較為頻繁，題目以選擇題和計(jì)算題出現(xiàn)較多，選擇題的難度較為簡單，計(jì)算題難度相對較高。3.備考建議：重點(diǎn)關(guān)注熱力學(xué)第一定律和氣體實(shí)驗(yàn)定律在圖像問題和計(jì)算題中的綜合應(yīng)用問題4.命題情境：多以理想氣體的圖像作為問題的載體考查熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容，同時(shí)以日常生活中與能量有關(guān)的問題為命題的情景。復(fù)習(xí)目標(biāo)：1.理解和掌握熱力學(xué)第一定律和第二定律。2.能夠熟練處理熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律相結(jié)合的問題。熱力學(xué)定律與能量守恒定律內(nèi)能的改變熱力學(xué)定律與能量守恒定律內(nèi)能的改變做功熱力學(xué)第一定律內(nèi)容一個(gè)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的和表達(dá)式ΔU=第一類永動(dòng)機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律兩類表述熱量不能地從低溫物體傳到高溫物體不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而其他影響第二類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律知識(shí)點(diǎn)1熱力學(xué)第一定律1．對熱力學(xué)第一定律的理解(1)做功和熱傳遞在改變系統(tǒng)內(nèi)能上是的。(2)過程是系統(tǒng)與外界之間的其他形式能量與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化。(3)過程是系統(tǒng)與外界之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。2．熱力學(xué)第一定律的三種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。(2)若過程中不做功，則W＝0，Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。(3)若過程的始、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，則W＋Q＝0，即物體吸收的熱量全部用來對外做功，或外界對物體做的功等于物體放出的熱量。3．公式ΔU＝W＋Q中符號(hào)法則的理解物理量WQΔU＋對物體做功物體熱量內(nèi)能－對外界做功物體熱量內(nèi)能知識(shí)點(diǎn)2熱力學(xué)第一定律與氣體圖像的綜合應(yīng)用處理熱力學(xué)第一定律與氣體圖像的綜合問題的思路：1.根據(jù)氣體圖像的特點(diǎn)判斷氣體的溫度、體積的變化情況，從而判斷氣體與外界的吸、放熱關(guān)系及做功關(guān)系。2.在p-V圖像中，圖線與V軸圍成的面積表示氣體對外界或外界對氣體做的功。3.結(jié)合熱力學(xué)第一定律判斷有關(guān)問題。知識(shí)點(diǎn)3熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用求解熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合問題的思路：考向1熱力學(xué)第一定律的基本應(yīng)用例1如圖所示，玻璃杯蓋上杯蓋時(shí)密封良好，初始時(shí)杯內(nèi)氣體壓強(qiáng)等于外界大氣壓強(qiáng)，杯內(nèi)氣體視為理想氣體，現(xiàn)將玻璃杯放入消毒柜高溫消毒，杯內(nèi)封閉氣體的溫度緩慢升高，關(guān)于此過程下列說法正確的是（）A．外界對杯內(nèi)氣體做功B．杯內(nèi)氣體從外界吸收熱量C．杯內(nèi)所有氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率均增大D．杯內(nèi)氣體分子單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的次數(shù)減少【變式訓(xùn)練1-1·變載體】如圖，在汽缸內(nèi)活塞左邊封閉著一定量的空氣，壓強(qiáng)與大氣壓相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸內(nèi)空氣升高一定的溫度，空氣吸收的熱量為Q1。如果讓活塞可以自由滑動(dòng)（活塞與汽缸間無摩擦、不漏氣），也使汽缸內(nèi)空氣溫度升高相同溫度，其吸收的熱量為Q2。設(shè)氣體在定容下的比熱容為c1，在定壓下的比熱容為c2，則（）A．Q1>QC．c1>c【變式訓(xùn)練1-2·變情境】海底火山活躍的海域，火山附近的海水加熱形成水蒸氣從而產(chǎn)生氣泡。氣泡從海底浮上水面的過程中，溫度下降，壓強(qiáng)減小，體積減小。若氣泡中的水蒸氣不液化，且可視作一定質(zhì)量的理想氣體。下列說法正確的是（）A．水蒸氣對外做功，內(nèi)能增加 B．水蒸氣對外做功，內(nèi)能減小C．水蒸氣放出的熱量大于內(nèi)能的減少量 D．水蒸氣放出的熱量小于內(nèi)能的減少量【變式訓(xùn)練1-3·變情境】曾同學(xué)去西藏旅行時(shí)，發(fā)現(xiàn)從低海拔地區(qū)買的密封包裝的零食，到了高海拔地區(qū)時(shí)出現(xiàn)了嚴(yán)重的鼓包（體積膨脹）現(xiàn)象，如圖所示。假設(shè)零食袋里密封的氣體可視為理想氣體，從低海拔地區(qū)到高海拔地區(qū)的過程中溫度保持不變，高海拔地區(qū)的大氣壓強(qiáng)顯著小于低海拔地區(qū)的大氣壓強(qiáng)，下列說法正確的是（）A．袋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大B．零食袋中氣體分子的平均動(dòng)能減小C．從低海拔地區(qū)到高海拔地區(qū)的過程中，袋內(nèi)氣體從外界吸收了熱量D．從低海拔地區(qū)到高海拔地區(qū)的過程中，外界對氣體做正功考向2熱力學(xué)第一定律與氣體圖像的綜合問題例2一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A經(jīng)B、C變化到狀態(tài)D的變化過程p?V圖像如圖所示，AB與橫軸平行，BC與縱軸平行，ODC在同一直線上。已知A狀態(tài)溫度為400K，從A狀態(tài)至B狀態(tài)氣體吸收了320J的熱量，下列說法正確的是（）A．B狀態(tài)的溫度為600KB．從C狀態(tài)到D狀態(tài)的過程中，氣體溫度不變C．從A狀態(tài)到B狀態(tài)的過程中，氣體內(nèi)能增加了240JD．從A狀態(tài)至D狀態(tài)整個(gè)過程中，氣體對外做功17.5J【變式訓(xùn)練2-1·變考法】一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)a→b、b→c、c→a三個(gè)過程后回到初始狀態(tài)a，其p?1A．在a→b過程中，單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)減少B．在b→c過程中，氣體向外界放熱C．在c→a過程中，氣體吸收的熱量小于pD．氣體在a→b→c→a一個(gè)循環(huán)過程中吸收的熱量等于p【變式訓(xùn)練2-2·變考法】一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)c，其過程如p-T圖像所示。在該過程中（）A．a(chǎn)到b過程中，氣體體積不變B．a(chǎn)到b過程中，氣體從外界吸收的熱量大于氣體對外界做的功C．b到c過程中，外界對氣體做功D．b到c過程中，氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做的功【變式訓(xùn)練2-3·變考法】一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷變化過程a→b→c→d到達(dá)狀態(tài)d的V?T關(guān)系圖像如圖所示。已知?dú)怏w在狀態(tài)a時(shí)的壓強(qiáng)為p1，圖線ba、cdA．理想氣體在狀態(tài)d時(shí)的壓強(qiáng)為4B．b→c過程氣體的溫度升高，所有分子的速率都增大C．理想氣體在狀態(tài)c時(shí)單位時(shí)間內(nèi)撞擊容器壁單位面積的分子數(shù)是狀態(tài)b時(shí)的2倍D．a(chǎn)→b→c→d變化過程氣體從外界吸收的熱量等于內(nèi)能的增加量考向3熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用例3建筑工地上工人用液態(tài)金屬澆筑一個(gè)金屬立柱時(shí)，由于工藝缺陷在柱體內(nèi)部淺層形成了一個(gè)不規(guī)則的空腔，為修補(bǔ)空腔需要測出空腔的體積，在金屬立柱上打一個(gè)小孔，用細(xì)管將空腔內(nèi)部與一個(gè)封閉的汽缸相連通（如圖所示）、做好密封使空腔、汽缸、細(xì)管內(nèi)部組成一個(gè)密閉的空間。汽缸上部由橫截面積S=10cm2的活塞密封，初始狀態(tài)汽缸內(nèi)封閉的氣體體積為10L?，F(xiàn)對活塞施加一個(gè)豎直向下的變力F，使活塞緩慢下移，當(dāng)汽缸內(nèi)氣體體積變?yōu)?L時(shí)，外力F的大小為20N，上述過程中外力F做的功W1＝28J。已知外界環(huán)境溫度不變，金屬立柱、空腔及汽缸導(dǎo)熱性良好，不計(jì)活塞質(zhì)量、活塞與汽缸間的摩擦力、細(xì)管中氣體的體積，大氣壓強(qiáng)(1)金屬立柱內(nèi)空腔的體積；(2)汽缸內(nèi)氣體體積由10L變?yōu)?L的過程中，封閉氣體與外界熱交換是吸熱還是放熱，熱量是多少？【變式訓(xùn)練3-1·變載體】如圖，下端開口的薄壁圓柱形容器（導(dǎo)熱性能良好）豎立在水面上，其上部封閉有一定質(zhì)量的理想氣體。當(dāng)環(huán)境溫度為T1時(shí)，容器底部與水面間的高度差為h1，容器內(nèi)外水面間的高度差為h2；當(dāng)環(huán)境溫度升高到T2（未知）時(shí)，容器上升的高度為h，此過程中氣體從環(huán)境中吸收的熱量為Q。容器的橫截面積為S，已知大氣壓強(qiáng)始終保持p0不變，水的密度為ρ，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間?！咎崾荆涵h(huán)境溫度升高過程中，因薄壁管浮力忽略不計(jì)，且薄壁管受重力和大氣壓力不變，則可判斷管內(nèi)氣體發(fā)生的什么變化?！壳螅?1)初狀態(tài)時(shí)容器內(nèi)部氣體壓強(qiáng)p；(2)環(huán)境溫度T2；(3)環(huán)境溫度從T1升高到T2過程中，氣體內(nèi)能的變化量ΔU?！咀兪接?xùn)練2-2·變考法】如圖所示，固定的汽缸內(nèi)有一自由移動(dòng)的“T”型活塞，質(zhì)量為m=4kg，活塞體積、與汽缸間的摩擦均可忽略不計(jì)，距汽缸底部?=0.6m處連接一U形管（管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì)）。初始時(shí)，封閉氣體溫度為T1=300K，活塞距離汽缸底部為?1=0.9m，兩邊水銀柱存在高度差。已知汽缸橫截面積為S=2×10(1)初始時(shí)，汽缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)為多大；(2)若氣體的內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比，初始時(shí)該氣體內(nèi)能U1【變式訓(xùn)練2-3·變載體】玩具氣槍的核心動(dòng)力來源于氣體的壓縮與釋放。當(dāng)密閉空間內(nèi)的空氣被壓縮時(shí)，內(nèi)部壓強(qiáng)增大，撤除外力后壓縮氣體迅速膨脹，推動(dòng)彈丸高速射出。某研究小組想研究氣槍子彈的速度變化及功能轉(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)時(shí)把槍管水平固定，槍管一端封閉，另一端與外界大氣連通，槍管中空部分粗細(xì)均勻，橫截面積為S=2cm2，其簡化結(jié)構(gòu)如題圖1所示。通過傳感器測量，繪制出子彈速度v與封閉氣柱長度x的函數(shù)關(guān)系曲線，如題圖2所示。子彈剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，封閉氣柱長度為x1=20cm，此時(shí)封閉氣體溫度為T1=300K，壓強(qiáng)為(1)子彈速度達(dá)到最大時(shí)，封閉氣體的溫度T2(2)子彈從開始運(yùn)動(dòng)到獲得最大速度的過程中，子彈克服外界大氣做的功W0(3)已知槍管內(nèi)封閉氣體內(nèi)能U與熱力學(xué)溫度T滿足（U=βT，式中β=3.2×10①若忽略封閉氣體與外界熱交換，求子彈的最大速度vm0②實(shí)際情況封閉氣體和外界會(huì)有熱交換，實(shí)驗(yàn)測得vm考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律知識(shí)點(diǎn)1熱力學(xué)第二定律1.熱力學(xué)第二定律的含義(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的性，不需要借助外界提供能量的幫助。(2)“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響，如吸熱、放熱、做功等。在產(chǎn)生其他影響的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如氣體的等溫膨脹過程。2．熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與的宏觀過程的性，進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有性。知識(shí)點(diǎn)2熱力學(xué)第一、第二定律的比較1.熱力學(xué)第一、第二定律的比較熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律定律揭示的問題從能量守恒的角度揭示了功、熱量和內(nèi)能改變量三者的定量關(guān)系自然界中出現(xiàn)的宏觀過程是有性的機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化當(dāng)摩擦力做功時(shí)，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能不可能在不引起其他變化的情況下完全變成機(jī)械能熱量的傳遞熱量可以從高溫物體傳向低溫物體說明熱量不能地從低溫物體傳向高溫物體兩定律的關(guān)系在熱力學(xué)中，兩者既相互獨(dú)立，又互為補(bǔ)充，共同構(gòu)成了熱力學(xué)知識(shí)的理論基礎(chǔ)2.兩類永動(dòng)機(jī)的比較第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對外做功的機(jī)器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器不可能制成的原因違背定律不違背能量守恒定律，違背定律考向熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用例4某科技館展示了一款新型節(jié)能空調(diào)。該空調(diào)制冷時(shí)，通過壓縮機(jī)做功消耗電能，將熱量從室內(nèi)傳遞到溫度更高的室外環(huán)境。在此過程中，部分電能轉(zhuǎn)化為壓縮機(jī)的機(jī)械能。下列判斷正確的是（）A．熱量從低溫環(huán)境傳遞到高溫環(huán)境的過程可以自發(fā)進(jìn)行，無需外界干預(yù)B．空調(diào)工作時(shí)，室內(nèi)與外界組成的系統(tǒng)總熵可能保持不變C．通過壓縮機(jī)做功使熱量從低溫環(huán)境傳至高溫環(huán)境的過程，不違反熱力學(xué)第二定律D．部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，說明能量轉(zhuǎn)化不具有方向性【變式訓(xùn)練4-1】對于熱力學(xué)第二定律的理解，下列說法正確的是（

）A．凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，在熱傳遞過程中，熱量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B．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能無法全部用來轉(zhuǎn)化成機(jī)械能而不引起其他變化C．在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵會(huì)越來越小D．第一類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律【變式訓(xùn)練4-2·變載體】如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖，壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)，在蒸發(fā)器中制冷劑汽化，吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外。下列說法正確的是（）A．熱量可以自發(fā)地從低溫的冰箱內(nèi)傳到高溫的冰箱外B．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，是因?yàn)槠湎牧穗娔蹸．電冰箱的工作原理違反了熱力學(xué)第一定律D．電冰箱的工作效率可達(dá)到100%【變式訓(xùn)練4-3·變情境】全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織與國家氣候中心2025年4月21日聯(lián)合發(fā)布《2025年全球新能源發(fā)電年景預(yù)測報(bào)告》。能源問題是當(dāng)今世界最為重要的問題之一，熱力學(xué)的研究對能源利用率的提高起到了關(guān)鍵作用，為熱機(jī)的設(shè)計(jì)與制造提供了足夠的理論支持。關(guān)于熱機(jī)和熱力學(xué)定律，以下表述正確的是（）A．第二類永動(dòng)機(jī)并沒有違背能量守恒定律，故熱機(jī)的效率可能達(dá)到100%B．因