2020高考物理第3节 热力学定律与能量守恒定律
高中物理的能量守恒定律知识点
高中物理的能量守恒定律知识点高中物理的学习中会有很多关于守恒的定律，下面店铺的小编将为大家带来能量守恒的定律介绍，希望能够帮助到大家。
高中物理的能量守恒定律介绍能量守恒定律内容能量守恒定律也称能的转化与守恒定律。
其内容：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其他形式，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，能量的总量不变。
高中物理都研究了哪些形式的能量?研究能量守恒定律，要搞明白咱们主要研究哪些能量呢?从解高中物理题的角度来分析，我们主要分析的是这五种形式的能量：动能、弹性势能、重力势能、内能、电势能。
注：内能包括摩擦生热与焦耳热两种形式，高中不考磁能。
动能、弹性势能、重力势能这三种形式能量之和称之为机械能。
当然，上述五种形式的能量，是力学与电磁学常考到的。
选修内容中的机械振动也是具有能量的，还有光子能量，核能等等，这些都不在本文讨论范围内，不过同学们需要知道，光电效应方程与波尔能级方程也都是能量守恒定律的推导。
能量守恒定律的公式E1=E2即，初始态的总能量，等于末态的总能量。
或者说，能量守恒定律，就是说上文提到的五种形式的能量之和是恒定的。
机械能守恒定律与能量守恒定律关系机械能守恒定律是能的转化与守恒定律的特殊形式。
两者大多都是针对系统进行分析的。
(1)在只有重力、弹力做功时，系统对应的只有动能、弹簧弹性势能、重力势能三种形式能量之间的变化。
(2)在有重力、弹簧弹力、静电场力、摩擦力、安培力等等，众多形式的力做功时，系统对应的有动能、弹簧弹性势能、重力势能、电势能、摩擦热、焦耳热等等众多形式的能量变化，而这些能量也是守恒的。
从上述对比中不难看出，机械能守恒是能量守恒的一种特例。
因此，在熟练掌握能的转化与守恒定律内容的基础上，我们可以使用能量守恒来解决机械能守恒的问题。
或者说，能量守恒掌握的非常棒了，我们就可以把机械能守恒忘掉了。
能量守恒定律的前提条件问：什么情况下能用能量守恒定律解题?回答，我们是建立在解物理题技巧的基础上的。
2020年高考物理专题复习：能量守恒定律的应用技巧
2020年高考物理专题复习：能量守恒定律的应用技巧考点精讲1. 对能量守恒定律的理解（1）转化：某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等。
（2）转移：某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量相等。
2. 运用能量守恒定律解题的基本流程典例精讲例题1 如图所示，一物体质量m＝2kg，在倾角θ＝37°的斜面上的A点以初速度v0＝3m/s下滑，A点距弹簧上端B的距离AB＝4m。
当物体到达B点后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC＝0.2m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D点，D点距A点的距离AD＝3m。
挡板及弹簧质量不计，g取10m/s2，sin37°＝0.6，求：（1）物体与斜面间的动摩擦因数μ。
（2）弹簧的最大弹性势能E pm。
【考点】能量守恒定律的应用【思路分析】（1）物体从开始位置A 点运动到最后D 点的过程中，弹性势能没有发生变化，动能和重力势能减少，机械能的减少量为ΔE ＝ΔE k ＋ΔE p ＝21mv 20＋mgl AD sin37° ① 物体克服摩擦力产生的热量为Q ＝F f x ① 其中x 为物体运动的路程，即x ＝5.4m ① F f ＝μmg cos37°① 由能量守恒定律可得ΔE ＝Q①由①②③④⑤式解得μ≈0.52。
（2）由A 到C 的过程中，动能减少ΔE k ＝21mv 20 ① 重力势能减少ΔE p ′＝mgl AC sin37° ① 摩擦生热Q ′＝F f l AC ＝μmg cos37°l AC①由能量守恒定律得弹簧的最大弹性势能为 ΔE pm ＝ΔE k ＋ΔE p ′－Q ′①联立⑥⑦⑧⑨解得ΔE pm ≈24.46J 。
【答案】（1）0.52 （2）24.46J【规律总结】应用能量守恒定律解题的基本思路1. 分清有多少种形式的能（如动能、势能（包括重力势能、弹性势能、电势能）、内能等）在变化。
第十五章第3讲 热力学定律与能量守恒定律--2025版高考总复习物理
01
知识梳理 自主落实
返回导航
第15章 热学
返回导航
第15章 热学
返回导航
第15章 热学
1．(多选)下列说法正确的是( ) A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律 B．第二类永动机违背了能量转化的方向性 C．自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源 D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于 利用，所以要节约能源
返回导航
第15章 热学
解析：汽缸开口向上时，则p1S＝mg＋p0S，汽缸开口向下时，则p2S＋mg ＝p0S，则由玻意耳定律可得p1V＝p2V′，解得V′＝3V，气体体积变大，对 外界做功，即W<0，温度不变，则内能不变，ΔU＝0，根据ΔU＝W＋Q 可知Q>0，气体吸热。
返回导航
第15章 热学
02
高考第总1复5章习热学物理 教科版 第3讲 热力学定律与能量守恒定律
知识梳理 自主落实
索
考点突破 提升能力
引
课时跟踪练
返回导航
第15章 热学
1．理解热力学第一定律，知道改变内能的两种方式，并能用热力学第一 定律解决相关问题。2.理解热力学第二定律，知道热现象的方向性。3.知 道第一类永动机和第二类永动机不可能制成。
返回导航
第15章 热学
3．如图甲所示，一开口向上的导热汽缸内封闭了一定质量的理想气体， 气体体积为V、压强为1.5p0，活塞可无摩擦滑动且不漏气，汽缸外大气 压强为p0，环境温度不变。现将汽缸倒立挂起稳定后如图乙所示，该过 程 中 气 体 __吸__热____( 选 填 “ 吸 热 ” 或 “ 放 热 ”) ， 气 体 体 积 变 为 ___3_V____。
返回导航
2023年高考物理热点复习：热力学定律与能量守恒定律(附答案解析)
2023年高考物理热点复习：热力学定律与能量守恒定律
【2023高考课标解读】
1.知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律.
2.知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律.
3.掌握能量守恒定律及其应用．
【2023高考热点解读】
一、热力学第一定律
1．改变物体内能的两种方式
(1)做功；(2)热传递。
2．热力学第一定律
(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
(2)表达式：ΔU＝Q＋W。
3．ΔU＝W＋Q中正、负号法则
物理量W QΔU
＋外界对物体做功物体吸收热量内能增加
－物体对外界做功物体放出热量内能减少
二、热力学第二定律的理解
1．热力学第二定律的两种表述
(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。
2．用熵的概念表示热力学第二定律
在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小(选填“增大”或“减小”)。
3．热力学第二定律的微观意义
一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
三、能量守恒定律和两类永动机
1．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别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
第1页（共16页）。
能量守恒高中物理
能量守恒高中物理
能量守恒是物理学中的一个基本原理，根据能量守恒定律，一个系统中的能量总量在封闭系统中是不变的。
换句话说，能量不能被创建或销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。
在高中物理中，能量守恒通常以机械能守恒和热能守恒两种形式来讨论。
1. 机械能守恒：在不考虑摩擦和空气阻力的情况下，一个物体在自由落体、弹性碰撞等运动过程中，其机械能（由动能和势能组成）总量保持不变。
例如，当一个物体从一定高度自由落下时，其势能逐渐转化为动能，但总能量保持不变。
2. 热能守恒：热能是物质内部微观粒子的运动能量，根据热能守恒定律，一个封闭系统中的热能总量在没有能量输入或输出的情况下保持不变。
例如，当两个物体通过热传导或热辐射的方式接触时，热能会从温度高的物体流向温度低的物体，但总能量保持不变。
总而言之，能量守恒定律在高中物理中是一个非常重要的概念，可以用来解释和预测各种物理现象。
新高考物理考试易错题易错点32热力学定律和能量守恒附答案
易错点32 热力学定律和能量守恒易错总结一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式：做功与传热．两者对改变系统的内能是等价的．2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．3．热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W.4．热力学第一定律的应用：(1)W的正负：外界对系统做功时，W取正值；系统对外界做功时，W取负值．(均选填“正”或“负”)(2)Q的正负：外界对系统传递的热量Q取正值；系统向外界传递的热量Q取负值．(均选填“正”或“负”)二、能量守恒定律1．探索能量守恒的足迹2．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其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．3．永动机不可能制成(1)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器．(2)第一类永动机由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成．一、热力学第二定律1．定义：在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律．2．热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．阐述的是传热的方向性．3．热力学第二定律的开尔文表述：(1)热机①热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能；第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能．②热机用于做功的热量一定小于它从高温热库吸收的热量，即W<Q.(2)热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)．4．热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是等价的．(选填“等价”或“不等价”)三、热力学第一定律和热力学第二定律的比较1．两定律的比较【易错跟踪训练】易错类型：对物理概念理解不透彻1．（2021·重庆高三月考）关于内能，下列说法中正确的是（）A．两物体质量和温度都相同，则内能也相同B．物体吸收热量，内能一定增加C．功可以全部转化为热，热不可以全部转化为功D．热量从高温物体传递到低温物体的过程是不可逆的【答案】D【详解】A．两物体的质量、温度均相等，它们的内能却不一定相同，还与分子总数有关。
高考物理：热力学三大定律总结!
高考物理：热力学三大定律总结！热力学第一定律是能量守恒定律。
热力学第二定律有几种表述方式：克劳修斯表述为热量可以自发地从温度高的物体传递到温度低的物体，但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体；开尔文-普朗克表述为不可能从单一热源吸取热量，并将这热量完全变为功，而不产生其他影响。
以及熵增表述：孤立系统的熵永不减小。
热力学第三定律通常表述为绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵值为零，或者绝对零度（T=0）不可达到。
第一定律热力学第一定律也就是能量守恒定律。
自从焦耳以无以辩驳的精确实验结果证明机械能、电能、内能之间的转化满足守恒关系之后，人们就认为能量守恒定律是自然界的一个普遍的基本规律。
内容一个热力学系统的内能U增量等于外界向它传递的热量Q与外界对它做功A的和。
（如果一个系统与环境孤立，那么它的内能将不会发生变化。
）符号规律热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外做功，向外界散热和内能减少的情况，因此在使用：△E=-W+Q时，通常有如下规定：①外界对系统做功，A>0,即W为正值。
②系统对外界做功，A<0,即W为负值。
③系统从外界吸收热量，Q>0，即Q为正值④系统从外界放出热量，Q<0，即Q为负值⑤系统内能增加，△U>0，即△U为正值⑥系统内能减少，△U<0，即△U为负值理解从三方面理解1.如果单纯通过做功来改变物体的内能，内能的变化可以用做功的多少来度量，这时系统内能的增加（或减少)量△U就等于外界对物体（或物体对外界）所做功的数值，即△U=A2.如果单纯通过热传递来改变物体的内能，内能的变化可以用传递热量的多少来度量，这时系统内能的增加（或减少)量△U就等于外界吸收（或对外界放出）热量Q的数值，即△U=Q3.在做功和热传递同时存在的过程中，系统内能的变化，则要由做功和所传递的热量共同决定。
在这种情况下，系统内能的增量△U就等于从外界吸收的热量Q和外界对系统做功A之和。
高中物理人教版选修三热力学第一定律能量守恒定律
点评：搞清能量转化的物理情景及转化过程中的数量关 系，由能量守恒定律来列方程求解。
(2012·潍坊市高二联考)如图所示，密闭绝热容器内有一 绝热的具有一定质量活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为 真空，活塞与器壁间的摩擦忽略不计。置于真空中的轻弹簧 一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩 后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处在自然长度时 的弹性势能为零)。现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动， 经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡状态。经过此 过程( )
题型3 综合应用
(2012·青州模拟)(1)如下图所示，一演示用的“永 动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状 记忆合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸 展而“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅 速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是 ()
A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量 B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身 C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高 D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
(2)如图2所示，内壁光滑的气缸水平放置，一定质量的 理想气体被活塞密封在气缸内，外界大气压强为P0，现对气 缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2，则在 此过程中，气体分子平均动能________(选填“增大”、“不 变”、或“减小”)，气体内能变化了______。
解析：(1)形状记忆合金进入水后受热形状发生改变而搅 动热水，由能量守恒知能量来源于热水，故A、B、C错；由 能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一 部分释放于空气中，故D对。
(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的 距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了。
第3讲 热力学定律与能量守恒定律
第3讲热力学定律与能量守恒定律知识点热力学第一定律Ⅰ1．改变物体内能的两种方式(1)01做功；(2)热传递。
2．热力学第一定律(1)内容一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的02热量与外界对它所做的功的和。
(2)表达式：ΔU＝03Q＋W。
(3)ΔU＝Q＋W中物理量正、负号的意义W Q ΔU＋外界对系统做功系统04吸收热量内能05增加－系统对外界做功系统06放出热量内能07减少①若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU08内能的增加。
②若外界对系统做功为0，即W＝0，则Q＝ΔU，系统吸收的热量等于系统09内能的增加。
此处的W包含机械功、电流功等一切功。
对于不涉及其他力做功的气体的等容过程，W＝0，Q＝ΔU。
③对于理想气体，若过程是等温的，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，10外界对气体做的功等于气体放出的热量。
知识点热力学第二定律Ⅰ1．热力学第二定律的三种表述(1)克劳修斯表述热量不能01自发地从低温物体传到高温物体。
(2)开尔文表述不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而02不产生其他影响。
或表述为“03第二类永动机是不可能制成的。
”(3)用熵的概念表示热力学第二定律在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会04减小。
(熵增加原理)2．热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的05无序性增大的方向进行。
知识点能量守恒定律Ⅰ1．能量守恒定律的内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从01转化为另一种形式，02转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
2．条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的。
例如，机械能守恒定律具有适用条件，而能量守恒定律是无条件的，是一切自然现象都遵守的基本规律。
3．两类永动机(1)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。
03能量守恒定律，因此不可能实现。
(2)第二类永动机：从单一热库吸收热量并把它全部用来对外做功，而不产生其他影响的机器。
热力学第一定律与能量守恒定律
热力学第一定律与能量守恒定律热力学是一门研究能量转化和传递规律的学科，而热力学第一定律和能量守恒定律是热力学体系中两个核心的理论基础。
本文将详细探讨热力学第一定律和能量守恒定律的基本概念、表达方式以及它们在实际问题中的应用。
1. 热力学第一定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是指在一个系统中，能量的增减等于系统的输入减去输出。
换句话说，能量是守恒的，它既不能从无中产生，也不能消失。
热力学第一定律可以用以下数学公式表示：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内部能量的变化，Q表示热量的输入，W表示功的输入。
当ΔU大于零时，说明系统的内能增加，表示系统吸收了热量或者做了功；当ΔU小于零时，说明系统的内能减少，表示系统释放了热量或者外界对系统做了功。
2. 能量守恒定律能量守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。
能量守恒定律指出，在一个孤立系统中，能量的总量保持不变。
这意味着能量既不能从无中产生，也不能无缘无故地消失。
能量只能在不同的形式之间相互转换，但总能量守恒。
能量守恒定律与热力学第一定律的关系密切。
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的表述。
能量守恒定律可以应用于各个层面，包括宏观和微观系统，从机械能到热能、化学能等各种形式的能量都需要遵守能量守恒定律。
3. 热力学第一定律和能量守恒定律的应用热力学第一定律和能量守恒定律在实际问题中具有广泛的应用。
下面以几个例子来说明：3.1 能源利用能源是人类社会发展所必需的，热力学第一定律和能量守恒定律对于能源的利用提供了重要的理论基础。
利用热力学第一定律和能量守恒定律可以对能源进行合理的分配和利用，有效地提高能源利用率，减少能源的浪费。
3.2 热机效率热力学第一定律和能量守恒定律还可以用于研究和评价热机的效率。
根据热力学第一定律，热机的输出功等于输入热量减去输出热量，即W = Q1 - Q2。
而根据能量守恒定律，输入热量等于输出热量加上对外做功，即Q1 = Q2 + W。
2020_2021学年新教材高中物理第三章热力学定律2_3热力学第一定律能量守恒定律学案新人教版选择
热力学第一定律能量守恒定律必备知识·素养奠基一、热力学第一定律问题1:这个机械的动力力矩大于阻力力矩吗?问题2:这个机械能自动地转动下去永不停止吗?提示:1.不大于,总动力力矩的和不大于总阻力力矩的和。
2.不能,因为违反了能量守恒定律。
1.改变内能的两种方式:做功与传热。
两者在改变系统内能方面是等效的。
2.热力学第一定律:(1)内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
(2)数学表达式:ΔU=Q+W。
二、能量守恒定律1.内容: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别的物体,在转化或转移的过程中能量的总量保持不变。
2.意义:(1)各种形式的能可以相互转化。
(2)各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。
关键能力·素养形成一热力学第一定律的应用1.对公式ΔU=Q+W中ΔU、Q、W符号的规定:符号Q W ΔU+ 物体吸收热量外界对物体做功内能增加- 物体放出热量物体对外界做功内能减少2.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)。
3.判断是否做功的方法:一般情况下外界对物体做功与否,需看物体的体积是否变化。
(1)若物体体积增大,表明物体对外界做功,W<0。
(2)若物体体积减小,表明外界对物体做功,W>0。
【思考·讨论】如图所示,一定质量的理想气体由a状态变化到b状态,请在图像基础上思考以下问题:讨论:(1)在变化过程中是气体对外做功,还是外界对气体做功?(2)在变化过程中气体吸热,还是向外放热?气体内能增加了,还是减少了?提示:(1)由图可知,气体的变化为等压膨胀,一定是对外做功。
第三讲热力学定律与能量守恒定律(原卷版+解析)
第三讲热力学定律与能量守恒定律➢知识梳理一、热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式(1)做功。
(2)热传递。
2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
(2)表达式：ΔU＝Q＋W。
(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则：二、能量守恒定律1．内容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，或者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
2．条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的。
3．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律。
三、热力学第二定律1．热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
2．能量耗散：分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它只不过能使地球大气稍稍变暖一点，却再也不能自动聚集起来驱动机器做功了。
3．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律。
考点一、热力学第一定律1．对热力学第一定律的理解(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，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正。
(气体向真空自发扩散过程中，气体对外界不做功)(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，主要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。
2．三种特殊情况(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。
(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。
(3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量。
2025高考物理总复习热力学定律和能量守恒定律
返回目录
第3讲
热力学定律和能量守恒定律
方法点拨
热力学第一定律的三种特殊情况
特殊情况
过程是绝热的
过程中不做功
结论
Q＝0，W＝ΔU
W＝0，Q＝ΔU
分析
外界对物体做的功等于物
体内能的增加量
物体吸收的热量等于物体
内能的增加量
即物体吸收的热量全部用
过程的始、末状态物体的
内能不变
W＋Q＝0
来对外做功，或外界对物
后，气体的压强为p2＝p0，体积为V2，温度为T2.易知V2＞V1，故气体对外界做功，
因汽缸和活塞都是绝热的，根据热力学第一定律可得ΔU＜0，由于一定质量的理想
气体内能只与气体温度有关，所以T1＞T2，A、D错误.温度降低，不是所有气体分
子热运动速率都减小，但速率大的分子数占总分子数的比例减小，B错误，C正确.
现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义.
2.理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象.体会能量守恒定律是最
基本、最普遍的自然规律之一.
3.通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律.
返回目录
第3讲
热力学定律和能量守恒定律
核心考点
五年考情
2023：天津T2，全国甲T33(1)；
培养可持续发展观念，提升社会责任感.
返回目录
第3讲
热力学定律和能量守恒定律
热力学定律单独考查时侧重考查对热力学定律的理解，也常
与气体实验定律、图像等结合考查，主要为选择题形式，难
命题分析预测
度中等偏易.预计2025年高考可能会结合图像考查热力学定
律，要充分理解图像中各个拐点表示的意义，学会从图像中
热力学三大基本定律是什么？一文带你搞懂
热力学三大基本定律是什么？一文带你搞懂虽然从远古时期人类早就学会了取火和用火，人们就注意探究热、冷现象本身。
但是热力学成为一门系统的学科却要到19世纪，在19世纪40年代前后，人们已经形成了这样的观念:自然界的各种现象间都是相互联系和转化的。
人们对热的研究也不再是孤立地进行，而是在热与其他现象发生转化的过程中认识热，特别是在热与机械功的转比中认识热。
热力学在发展过程中形成了三大基本定律，它们构成了热力学的核心。
热力学第一定律：能量守恒定律德国物理学家迈尔从1840年起就开始研究自然界各种现象间的转化和联系。
在他的论文《与有机运动相联的新陈代谢)中，把热看作“力”(能量)的一一种形式，他指出'热是能够转比为运动的力“。
他还根据当时的气体定压和定容比热的资料,计算出热的机械功当量值为367kgm/千k。
在论文中，迈尔详细考察了当时已知的几种自然现象的相互转化，提出了“力“不灭思想，迈尔是最早表述了能量守恒定律也就是热力学第一定律的科学家。
1847年，德国科学家亥姆霍兹发表了著作《论力的守恒》。
他提出一切自然现象都应该用中心力相互作用的质点的运动来解释，这个时候热力学第一定律也就是能量守恒定律已经有了一个模糊的雏形。
1850年，克劳修斯发表了《论热的动力和能由此推出的关于热学本身的定律》的论文。
他认为单一的原理即“在一切由热产生功的情况，有一个和产生功成正比的热量被消耗掉，反之，通过消耗同样数量的功也能产生这样数量的热。
” 加上一个原理即“没有任何力的消耗或其它变化的情况下，就把任意多的热量从一个冷体移到热体，这与热素的行为相矛盾”来论证。
把热看成是一种状态量。
由此克劳修斯最后得出热力学第一定律的解析式：dQ=dU-dW从1854年起，克劳修斯作了大量工作，努力寻找一种为人们容易接受的证明方法来解释这条原理。
经过重重努力，1860年，能量守恒原理也就是热力学第一定律开始被人们普遍承认。
能量守恒原理表述为一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。
热力学第一定律与能量守恒
热力学第一定律与能量守恒热力学第一定律是热力学中最基本的定律之一，它与能量守恒密切相关。
本文将探讨热力学第一定律与能量守恒的关系，介绍其基本概念和应用。
一、热力学第一定律的基本概念热力学第一定律又称为能量守恒定律，它陈述了能量在物质系统中的转化规律。
根据该定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量的量不会发生变化。
能量的转化可以通过热量（Q）和功（W）来描述。
热量是能量的一种形式，可以通过温度差转移给物体，使其温度升高或降低。
功是物体对外界做的有序力所做的功，可以通过力和位移的乘积来计算。
二、热力学第一定律的数学表达式热力学第一定律可以用以下数学表达式表示：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内部能量的变化，Q表示系统所吸收或释放的热量，W表示系统对外界所做的功。
根据热力学第一定律，系统内部能量的增加等于所吸收的热量减去所做的功。
当系统吸收热量时，系统的内部能量会增加；当系统释放热量时，系统的内部能量会减少。
三、能量守恒的应用能量守恒是许多领域中重要的基本原理，如热力学、动力学、电磁学等。
以下是能量守恒在两个具体领域的应用。
1. 热力学系统在热力学系统中，能量守恒可以用于分析系统的热量和功的转化。
例如，当我们研究热机的工作原理时，可以使用热力学第一定律来说明热机从热源吸热产生功的过程。
2. 机械系统在机械系统中，能量守恒可以用于分析机械系统的动能和势能的转化。
例如，当我们研究物体在重力场中的运动时，可以使用能量守恒来说明物体从势能转化为动能或相反的过程。
四、热力学第一定律与能量守恒的关系热力学第一定律和能量守恒是密切相关的。
热力学第一定律描述了能量转化的规律，而能量守恒原理则说明了能量总量不会发生改变。
两者共同构成了能量的转化和守恒的完整描述。
通过热力学第一定律和能量守恒原理，我们可以更好地理解和分析各种物理过程，从宏观和微观的角度揭示能量变化的规律。
这有助于我们优化能源利用，提高能源利用效率，推动可持续能源的发展。
热力学第一定律与能量守恒原理的验证
热力学第一定律与能量守恒原理的验证热力学第一定律和能量守恒原理是热力学与能量学两个基本定律，它们是描述能量转化与转移过程中的关键规律。
在物理学和工程学中，这两个定律被广泛应用于各种领域，从而验证和应用这两个定律的实验也是非常重要的。
热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，表明了能量的守恒原理。
根据这一定律，能量在物体之间可以相互转化，但总能量守恒不变。
这个定律对于热量和功的转化特别重要，在热力学体系中，能量的转化通常以热量和功的形式存在。
根据第一定律，我们可以用以下公式来表示能量守恒：Q = ΔU + W其中，Q表示吸热或放热的热量变化，ΔU表示内能的变化，W表示做功。
这个公式清楚地表明了能量在系统中的转化和守恒。
为了验证热力学第一定律和能量守恒原理，我们可以进行一系列的实验。
例如，我们可以以热容器为实验对象，通过测量容器中的热量变化和执行的功来验证这两个定律。
实验过程可以分为以下几个步骤：首先，我们需要准备一个恒温容器，以保证实验过程中的温度不变。
然后，将容器中的液体加热至一定温度，并记录下加热过程中所输入的热量。
接下来，我们可以利用容器的活塞来执行一定的功，比如将液体溶液推出容器。
在执行功的同时，我们需要测量活塞所做的功的大小。
最后，我们再次测量容器中的液体的温度，并记录下温度的变化。
通过测量所输入的热量、所作的功和液体的温度变化，我们可以将它们代入热力学第一定律的公式中进行计算和比较。
如果计算结果与实验测量值相符，则验证了热力学第一定律和能量守恒原理；如果存在差异，则需要重新检查实验条件和测量方法。
在实际应用中，热力学第一定律和能量守恒原理的验证是非常重要的。
例如，在能源领域，我们需要通过燃烧、发电等方式来获得能源，而热力学定律和能量守恒原理的验证可以帮助我们了解能源转化过程中的能量损失和利用效率。
此外，在工程设计中，这两个定律也被广泛应用于能源系统的优化和节能措施的制定。
总结起来，热力学第一定律和能量守恒原理是热力学和能量学的基本定律，通过实验验证这两个定律可以帮助我们深入理解能量转化和转移过程中的规律。
第3课时 热力学定律与能量守恒定律
【即时训练3】 一定质量的气体,在从状态1变化到状态2的过程中,吸收热量280 J,并 对外做功120 J,试问: (1)这些气体的内能发生了怎样的变化? (2)如果这些气体又返回原来的状态,并放出了240 J的热量,那么在返回的过程中是气 体对外界做功,还是外界对气体做功?做功多少?
解析:(1)由热力学第一定律可得ΔU=W+Q=-120 J+280 J=160 J,气体的内能增加了 160 J. (2)由于气体的内能仅与状态有关,所以气体从状态2回到状态1的过程中内能的变 化量应等于从状态1到状态2的过程中内能的变化量,则从状态2到状态1的内能应减 少160 J,即ΔU=-160 J,又Q′=-240 J,根据热力学第一定律得ΔU′=W′+Q′,所 以W′=ΔU′-Q′=-160 J-(-240 J)=80 J,即外界对气体做功80 J. 答案:(1)增加了160 J (2)外界对气体做功 80 J
规律总结 判断物体内能变化的方法 (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;体积缩小,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,则由于理想气体没有分子势能,所以当它的内 能变化时,主要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.
【即时训练5】 (2018·江苏省联盟联考)一定质量的理想气体由状态A经状态B 变化到状态C的p-V图像如图所示. (1)若已知在状态A时,理想气体的温度为27 ℃,求处于状态B时气体的摄氏温度; (2)从状态A变化到状态C气体是吸热还是放热?并求出吸收或放出的热量的数 值.(已知1 atm=1×105 Pa)
(1)气体的压强;
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
核心考点
-4-
三、热力学第二定律 1.热力学第二定律的两种表述 (1)克劳修斯表述:热量不能 自发地 从低温物体传到高温物 体。 (2)开尔文表述:不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而 不产生其他影响 。或表述为“ 第二类 永动机是不可能制成 的”。 2.用熵的概念表示热力学第二定律 在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会 减小 。 3.热力学第二定律的微观意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的 无序性 增大的方向进 行。 4.第二类永动机不可能制成的原因是违背了 热力学第二定律 。
随堂巩固
-12-
命题点一 命题点二 命题点三
2.(2018·江苏南通崇川区期中)如图所示,一定质量的理想气体从状 态A经等温过程到状态B。此过程中,气体温度t=20 ℃,吸收的热量
Q=3.6×102 J,已知A状态的体积是1升,求
(1)此过程中气体内能的增量; (2)此过程中气体是对外做功还是外界对气体做功,做的功是多少? (3)若气体先从状态A经等压变化到状态C,再经等容变化到状态B, 则这个过程气体吸收的热量是多少?
大,C故.在选自项发E错扩误散。过程中,气体对外界做功
关闭
ABDD.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功
E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变 解析 答案
命题点一 命题点二 命题点三
随堂巩固
-8-
思维点拨要知道气体在向真空膨胀时不对外做功;绝热状态时 Q=0;理想气体的内能只与温度有关。
随堂巩固
-9-
命题点一 命题点二 命题点三
即学即练 1.(多选) (2019·云南绿春一中月考)一定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图象如图所示。下列判断正 确的是(ADE) A.过程ab中气体一定吸热 B.过程bc中气体既不吸热也不放热 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a分子的平均动能最小 E.b和c两个状态中,容器壁单位面积时间内受到气体分子撞击的次 数不同
应用热力学第一定律的三点注意 1.做功看体积:体积增大,气体对外做功,W为负;体积缩小,外界对气 体做功,W为正。气体向真空中自由膨胀,对外界不做功,W=0。 2.与外界绝热,则不发生热传递,此时Q=0。 3.由于理想气体没有分子势能,所以当它的内能变化时,完全体现在 分子动能的变化上,从宏观上看就是温度发生了变化。
随堂巩固
-7-
命题点一 命题点二 命题点三
典例1(多选) ( 2017·全国卷Ⅱ)如图,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( )
关闭
由于隔板右侧是真空,隔板抽开后,气体自发扩散至整个汽缸,并不做功也
没有热量交换,所以自发扩散前后内能相同,故选项A正确,选项C错误;气
体被A.气压缩体过自程发中扩,外散界前对后气内体能做相功同,没有热量交换,根据ΔU=W+Q,气体的内
能增B.气大,体故在选项被B压、缩D的正确过;程气中体被内压能缩增过大程中,温度升高,分子平均动能增
ΔU 内能增加 内能减少
命题点一 命题点二 命题点三
随堂巩固
-6-
3.几种特殊情况 (1)若过程是绝热的,则Q=0,W=ΔU,外界对物体做的功等于物体 内能的增加量。 (2)若过程中不做功,即W=0,则Q=ΔU,物体吸收的热量等于物体 内能的增加量。 (3)若过程的始末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则W+Q=0或W=Q,外界对物体做的功等于物体放出的热量。
命题点一 命题点二 命题点三
随堂巩固
-1பைடு நூலகம்-
解析:A.由图示可知,ab过程,气体压强与热力学温度成正比,则气体 发生等容变化,气体体积不变,外界对气体不做功,气体温度升高,内 能增大,由热力学第一定律可知,气体吸收热量,故A正确; B.由图示图象可知,bc过程气体发生等温变化,气体内能不变,压强 减小,由玻意耳定律可知,体积增大,气体对外做功,由热力学第一定 律ΔU=Q+W可知,气体吸热,故B错误; C.由图象可知,ca过程气体压强不变,温度降低,由盖—吕萨克定律 可知,其体积减小,外界对气体做功,W>0,气体温度降低,内能减 少,ΔU<0,由热力学第一定律可知,气体要放出热量,过程ca中外界 对气体所做的功小于气体所放热量,故C错误;
第3节 热力学定律与能量守恒定律
核心考点
-2-
一、热力学第一定律 1.改变物体内能的两种方式 (1) 做功 ; (2) 热传递 。 2.热力学第一定律 (1)内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与 外界对它所做的功的和。 (2)表达式:ΔU= Q+W 。
核心考点
-3-
二、能量守恒定律 1.内容 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,或者是从一个物体 转移 到别的物体,在 转化 或 转移 的过程中,能量的总量保持不变。 2.条件性 能量守恒定律是自然界的 普遍规律 ,某一种形式的能是否守 恒是有条件的。 3.第一类永动机是不可能制成的,它违背了 能量守恒定律 。
命题点一 命题点二 命题点三
随堂巩固
-13-
答案: (1)0 (2)气体对外做功,做的功是360 J (3)600 J 解析: (1)由题,A、B两个状态温度相等,理想气体的内能相同。所以 此过程中气体内能的增量为0; (2)根据热力学第一定律:ΔU=W+Q
命题点一 命题点二 命题点三
随堂巩固
-11-
D.由图象可知,a状态温度最低,分子平均动能最小,故D正确; E.由图象可知,bc过程气体发生等温变化,气体内能不变,压强减小, 由玻意耳定律可知,体积增大,b、c状态气体的分子数密度不同,b和 c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次 数不同,故E正确; 故选:ADE。
命题点一 命题点二 命题点三
随堂巩固
-5-
热力学第一定律与能量守恒定律 1.热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内 能的过程是等效的,而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间 的定量关系。 2.对公式ΔU=Q+W符号的规定
符号 + -
W 外界对物体做功 物体对外界做功
Q 物体吸收热量 物体放出热量