第3讲热力学定律与能量守恒
能量守恒律和热力学三定律
能量守恒定律和热力学三定律的发现凡是有些见地的人都知道，热力学的意义绝不像热学字面上表示得那么简单，而具有非凡的普遍意义，因为宇宙间存在许多种运动形态，它们之间存在能够转化和等当换算的关系。
但是，不论那种运动形态都只能以热的形态进行耗散，所以热学定律适用于各种运动形态，而且实际上不论那种运动形态的量化定律关系都可以用热力学定律予以理解和衡量。
为了能够用统一的概念和尺度比较和度量各种运动形态的运动能力（机械运动、热运动、电力、磁力、声动、生物力、化学力、核力等），在19世纪初Thomas Young在这些概念的基础上，提出了统一的概念——能态和能量。
19世纪中叶，把各种运动能力分别称为机械能、热能、电能、磁能、声能、生物能、化学能和核能等。
这些能态的数量关系用双边的等当关系——当量作为换算的桥梁，即以显示在他们各自的特性背后存在统一的共性和量度关系。
同一性和统一的量度，永远是科学研究追求的目标，这个追求导致驾驭各种能态的度量之间存在共同的能量转化和守恒定律。
一、能量守恒定律的发现1. 能量概念的由来1802年英国物理家ThomasYoung 在皇家学院作了系列讲演，其中提出了科学的能量概念。
在讲演的力学部分的第8讲中，他认为对于弹性体和非弹性体的碰撞（如弹性变形和塑性变形的能力，子弹打入土或牛脂中）而言：“能量一词很适用于一切物体的质量或重量与其速度的平方……有些人竟将它看作运动数量的真实量度……为了更好地估价这个力，还是用个不同的名字才好”。
麦克斯韦在《热理论》中说：“Thomas Young是第一个应用能量于这个关系（活力）的人”。
Ernest Mach指出“在1850年以后能量概念最早由英国物理学家逐渐传到物理领域的”，这显然指William Rankine 和Lord Kelvin说的。
1851年William Rankine在《论能量转变的普遍定律》文中提出了“potential energy”、“actual energy ”和“机械能”一词。
高考物理一轮复习详细讲义(教师版)：热力学定律与能量守恒
第三节热力学定律与能量守恒【基础梳理】提示：传递的热量所做的功W＋Q转化转移转化转移E2ΔE减低温高温【自我诊断】判一判(1)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变．()(2)做功改变物体内能的过程是内能与其他形式的能相互转化的过程．()(3)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，说明能量正在消失．()提示：(1)√(2)√(3)×做一做关于热力学定律，下列说法正确的是()A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D．不可能使热量从低温物体传向高温物体E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程提示：选ACE.内能的改变可以通过做功或热传递进行，故A正确；对某物体做功，物体的内能不一定增加，B错误；在引起其他变化的情况下，可以从单一热源吸收热量，将其全部变为功，C正确；在有外界影响的情况下，可以使热量从低温物体传向高温物体，D错误；涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故E正确．热力学第一定律【知识提炼】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4.温度、内能、热量、功的比较如图所示，一定质量的理想气体从状态A 依次经过状态B 、C 和D 后再回到状态A .其中，A →B 和C →D 为等温过程，B →C 和D →A 为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环”．(1)该循环过程中，下列说法正确的是________．A．A→B过程中，外界对气体做功B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是________(选填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”)．若气体在A→B过程中吸收63 kJ的热量，在C→D过程中放出38 kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.[解析](1)在A→B的过程中，气体体积增大，故气体对外界做功，选项A错误；B→C 的过程中，气体对外界做功，W＜0，且为绝热过程，Q＝0，根据ΔU＝Q＋W，知ΔU＜0，即气体内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，选项B错误；C→D的过程中，气体体积减小，单位体积内的分子数增多，故单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，选项C正确；D→A的过程为绝热压缩，故Q＝0，W＞0，根据ΔU＝Q＋W，ΔU＞0，即气体的内能增加，温度升高，所以气体分子的速率分布曲线发生变化，选项D错误．(2)从A→B、C→D的过程中气体做等温变化，理想气体的内能不变，内能减小的过程是B→C，内能增大的过程是D→A.气体完成一次循环时，内能变化ΔU＝0，热传递的热量Q＝Q1－Q2＝(63－38)kJ＝25 kJ，根据ΔU＝Q＋W，得W＝－Q＝－25 kJ，即气体对外做功25 kJ.[答案](1)C(2)B→C25【迁移题组】迁移1改变内能的两种方式1．(2016·高考全国卷Ⅰ)关于热力学定律，下列说法正确的是()A．气体吸热后温度一定升高B．对气体做功可以改变其内能C．理想气体等压膨胀过程一定放热D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡解析：选BDE.根据热力学第一定律，气体吸热的同时若对外做功，则内能不一定增大，温度不一定升高，选项A错误；对气体做功可以改变其内能，选项B正确；理想气体等压膨胀过程，对外做功，由理想气体状态方程可知，气体温度升高，内能增大，故气体一定吸热，选项C错误；根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，选项D正确；根据热平衡定律，如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，选项E正确．迁移2气体内能的变化判断2．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么()A．外界对胎内气体做功，气体内能减小B．外界对胎内气体做功，气体内能增大C．胎内气体对外界做功，内能减小D．胎内气体对外界做功，内能增大解析：选D.中午，车胎内气体温度升高，内能增大，车胎体积增大，气体对外做功．选项D正确．迁移3气态方程与热力学第一定律的综合应用3．(2017·高考全国卷Ⅲ) 如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab 到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到初态a.下列说法正确的是()A．在过程ab中气体的内能增加B．在过程ca中外界对气体做功C．在过程ab中气体对外界做功D．在过程bc中气体从外界吸收热量E．在过程ca中气体从外界吸收热量解析：选ABD.ab过程，气体压强增大，体积不变，则温度升高，内能增加，A项正确；ab过程发生等容变化，气体对外界不做功，C项错误；一定质量的理想气体内能仅由温度决定，bc过程发生等温变化，内能不变，bc过程，气体体积增大，气体对外界做正功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸热，D项正确；ca过程发生等压变化，气体体积减小，外界对气体做正功，B项正确；ca过程，气体温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，E项错误．热力学第二定律【知识提炼】1．在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”的涵义(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助．(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等．2．热力学第二定律的实质：热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能也可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．【跟进题组】1．下列关于热现象的描述不正确的是()A．根据热力学定律，热机的效率不可能达到100%B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规则的E．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律解析：选BDE.根据热力学第二定律可知，热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，因此，热机的效率不可能达到100%，选项A正确；做功是通过能量转化改变系统的内能，热传递是通过能量的转移改变系统的内能，选项B错误；温度是表示热运动的物理量，热传递过程中达到热平衡时，温度相同，选项C正确；单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动表现出统计规律，选项D错误；由热力学第二定律知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，空调机作为制冷机使用时，消耗电能，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，选项E错误．2．以下现象不违背热力学第二定律的有()A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉B．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100%C．桶中浑浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D．热量自发地从低温物体传到高温物体E．在地面上运动的物体逐渐停下来，机械能全部变为内能解析：选ACE.热茶自动变凉是热从高温物体传递到低温物体，A正确；任何热机效率都不可能达到100%，B错误；泥水分离是机械能(重力势能)向内能的转化，C正确；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，D错误；物体因摩擦力而停下来，是机械能(动能)向内能的转化，是自发过程，E正确．(建议用时：40分钟)一、选择题1．根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是()A．机械能可以全部转化为内能B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C．制冷机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来解析：选AC.机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误；由能量守恒知，制冷过程中，从室内吸收的热量与压缩机做的功之和等于向室外放出的热量，故C正确；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D错误．2．重庆出租车常以天然气作为燃料，加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)() A．压强增大，内能减小B．吸收热量，内能增大C．压强减小，分子平均动能增大D．对外做功，分子平均动能减小解析：选B.储气罐内气体体积及质量均不变，温度升高，气体从外界吸收热量，分子平均动能增大，内能增大，压强变大．因气体体积不变，故外界对气体不做功，只有B正确．3．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒．猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中()A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．外界对气体做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少E．艾绒燃烧，放出热量，气体内能增加解析：选BCE.压缩气体时，外界对气体做功，内能增加，温度升高，体积变小，压强增大，所以B、C正确，A、D错误，气体吸收艾绒放出的热量，内能增加，E正确．4．下列说法中正确的是()A．悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动就越明显B．用气筒给自行车打气，越打越费劲，说明气体分子之间的分子力表现为斥力C．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小D．一定质量的理想气体，温度升高，体积减小，则单位时间内撞击到器壁单位面积上的气体分子数增加E．内能全部转化为机械能的热机是不可能制成的解析：选ADE.悬浮在液体中的固体小颗粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数就越少，撞击作用的不平衡性就表现得越明显，因而布朗运动就越明显，选项A正确；用气筒给自行车打气，越打越费劲，不能说明气体分子之间的分子力表现为斥力，选项B错误；当分子之间表现为引力时，分子势能随着分子之间距离的增大而增大，选项C错误；一定质量的理想气体，温度升高，体积减小时，单位时间内撞击到器壁单位面积上的气体分子数增加，所以其压强增大，选项D正确；热力学第二定律指出，任何热机的效率都不可能达到100%，选项E正确．5．如图为某实验器材的结构示意图，金属内筒和隔热外筒间封闭了一定体积的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭的空气()A．内能增大B．压强增大C．分子间引力和斥力都减小D．所有分子运动速率都增大解析：选AB.在水加热升温的过程中，封闭气体的温度升高，内能增大，选项A正确；根据pT＝C知，气体的压强增大，选项B正确；气体的体积不变，气体分子间的距离不变，分子间的引力和斥力不变，选项C错误；温度升高，分子热运动的平均速率增大，但并不是所有分子运动的速率都增大，选项D错误．6. (2019·东北三省四市协作体联考)如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中()A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变E．单位时间内和容器壁碰撞的分子数目减少解析：选BDE.a内气体向真空膨胀，不对外界做功，故A错误；又因容器绝热，Q＝0，由热力学第一定律知，ΔU＝0，故B正确；由玻意耳定律知压强减小；稀薄气体可看做理想气体，内能不变，则温度不变，C错误，D、E正确．7．下列说法正确的是()A．物体放出热量，其内能一定减小B．物体对外做功，其内能一定减小C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变解析：选C.根据热力学第一定律(公式ΔU＝Q＋W)可知，做功和热传递都可以改变物体的内能，当外界对物体做的功大于物体放出的热量或物体吸收的热量大于物体对外做的功时，物体的内能增加，选项A、B错误，选项C正确；物体放出热量同时对外做功，则Q ＋W<0，内能减小，选项D错误．8．夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，会觉得从轮胎里喷出的气体凉，如果把轮胎里的气体视为理想气体，则关于气体喷出的过程，下列说法正确的是() A．气体的内能减少B．气体的内能不变C．气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低D．气体膨胀时，热量散得太快，使气体温度降低了E．气体分子的平均动能减小解析：选ACE.气体喷出时，来不及与外界交换热量，发生绝热膨胀，Q＝0，对外做功，热力学第一定律的表达式为W＋Q＝ΔU，内能减少，温度降低，温度是分子平均动能的标志，则A、C、E正确．9. 一定质量的理想气体被活塞封闭在透热的汽缸中，如图所示．不计活塞与汽缸的摩擦，当用外力向上缓慢拉动活塞的过程中，环境温度保持不变．下列判断正确的是()A．拉力对气体做正功，气体内能增加，吸收热量B．气体对外做功，内能不变，吸收热量C．外界对气体做功，内能不变，放出热量D．气体吸收的热量等于气体对活塞做功E．气体分子平均动能不变，压强变小解析：选BDE.活塞缓慢上移的过程中，气体膨胀对活塞做功，而气体温度保持不变，内能不变，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝0知，Q＞0，即吸收热量，故B、D正确；由于温度保持不变，故分子平均动能不变，气体做等温膨胀，由p V＝C知，压强变小，故E正确．10．一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()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，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同解析：选ADE.由p－T图象可知过程ab是等容变化，温度升高，内能增加，体积不变，由热力学第一定律可知过程ab中气体一定吸热，选项A正确；过程bc中温度不变，即内能不变，由于过程bc体积增大，所以气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，选项B错误；过程ca中压强不变，温度降低，内能减少，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，放出的热量一定大于外界对气体做的功，选项C错误；温度是分子平均动能的标志，由p－T图象可知，a状态气体温度最低，则分子平均动能最小，选项D正确；b、c两状态温度相等，分子平均动能相等，由于压强不相等，所以单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，选项E正确．二、非选择题11. 一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V 图描述，图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量．(1)气体状态从A到B是________过程(选填“等容”“等压”或“等温”)；(2)状态从B到C的变化过程中，气体的温度________(选填“升高”“不变”或“降低”)；(3)状态从C到D的变化过程中，气体________(选填“吸热”或“放热”)；(4)状态从A→B→C→D的变化过程中，气体对外界所做的总功为________．解析：(1)A→B，对应压强值恒为p2，即为等压过程．(2)B →C ，由p V T＝恒量，V 不变，p 减小，T 降低． (3)C →D ，由p V T＝恒量，p 不变，V 减小，可知T 降低．外界对气体做功，内能减小，由ΔU ＝W ＋Q 可知C →D 过程放热．(4)A →B ，气体对外界做功W AB ＝p 2(V 3－V 1)B →C ，V 不变，气体不做功C →D ，V 减小，外界对气体做功W CD ＝－p 1(V 3－V 2)状态从A →B →C →D 的变化过程中，气体对外界做的总功W ＝W AB ＋W BC ＋W CD ＝p 2(V 3－V 1)－p 1(V 3－V 2)．答案：(1)等压 (2)降低 (3)放热(4)p 2(V 3－V 1)－p 1(V 3－V 2)12．我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录．在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m 深处的海水温度为280 K ．某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化．如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度T 0＝300 K ，压强p 0＝1 atm ，封闭气体的体积V 0＝3 m 3，如果将该汽缸下潜至990 m 深处，此过程中封闭气体可视为理想气体．(1)求990 m 深处封闭气体的体积(1 atm 相当于10 m 深的海水产生的压强)．(2)下潜过程中封闭气体________(选填“吸热”或“放热”)，传递的热量________(选填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功．解析：(1)当汽缸下潜至990 m 时，设封闭气体的压强为p ，温度为T ，体积为V ，由题意可知p ＝100 atm根据理想气体状态方程得p 0V 0T 0＝p V T代入数据得V ＝2.8×10－2 m 3.(2)下潜过程中温度降低，则ΔU <0，气体体积减小，则W >0，由ΔU ＝Q ＋W 知，Q <0，放热，且|Q |>W .答案：(1)2.8×10－2 m3(2)放热大于。
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
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第15章 热学
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第15章 热学
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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
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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。
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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
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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。
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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____。
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热力学定律与能量守恒ppt正式完整版
3.(多选)对于一定质量的气体 (AC )
A.吸热时其内能可以不变 B.吸热时其内能一定不变 C.不吸热也不放热时其内能可以减小 D.不吸热也不放热时其内能一定不变
(1)克劳修斯表述:热量不能① 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②
不产生其他影响 。或表述为:③ 第二类 永动机是不可能制成的。
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④ 转化 为另一种形式,或者从一个物体⑤ 转移 到别的物体,在转化或转移 的过程中,能量的⑥ 总和 保持不变。
1-2 (2021北京海淀二模,13)下列说法中正确的是 ( C )
A.物体的温度升高时,其内部每个分子热运动的动能都一定增大 B.气体的压强越大,单位体积内气体的分子个数一定越多 C.物体的温度越高,其内部分子的平均动能就一定越大 D.分子间距离减小,分子间的引力和斥力都一定减小
答案 C 温度升高时分子的平均动能增大,并不是每个分子的动能 都增大,A错,C正确。气体的压强越大,单位体积内气体的分子个数不一 定越多,可能是分子平均动能变大,B错。分子间距离减小,分子间的引 力和斥力都变大,D错。
不同物体间或同一物体的不同 部分之间内能的⑥ 转移
做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是⑦ 相同的
2.热力学第一定律
(1)内容:一个热力学系统的⑧ 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=⑨ W+Q 。
高考物理总复习第十一章 第3讲 热力学定律与能量守恒
图11－3－2
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高考复习· 物理
A．气体温度升高，压强不变 B．气体温度升高，压强变大 C．气体对外界做正功，气体内能增加 D．外界对气体做正功，气体内能减少
2013-11-27
有志者事竟成
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高考复习· 物理
解析
对于一定质量的理想气体，内能仅与温度有关，
在猛推推杆的过程中，外界对气体做功，由于推杆的时间极 短，认为气体与外界无热量交换，内能增加，温度升高，所 以C、D项错误．又由理想气体状态方程可知温度升高，体 积减小，则压强一定变大，A项错误，B项正确．
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第十一章 热学
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第三讲
热力学定律与能量守恒
回扣教材
题型归类
误区反思
双基限时练
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回扣教材•自主学习
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有志者事竟成
3
高考复习· 物理
知 识 梳 理
一、改变内能的两种方式 1．做功：外界对物体做了多少功，物体的内能就增加多少； 物体对外界做了多少功，物体的内能就减少多少．
图11－3－1
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(1)热机是一种将内能转化为机械能的装置． W 热机效率η＝ ，其中W为热机对外做的功，Q1为热机 Q1 从热源吸收的热量．热机工作时，必向冷凝器散热Q2，故总 有Q1＞W.故热机效率不可能达到100%.
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课件热力学定律与能量守恒定律图文
2023课件热力学定律与能量守恒定律图文•热力学第一定律•热力学第二定律•能量的转化与守恒定律•热力学定律与能量守恒的相互关系目•实例分析•总结录01热力学第一定律1定义与内容23热力学第一定律的定义是能量守恒定律在热现象中的表现。
它表明，在封闭系统中，能量不能创造也不能消失，只能从一种形式转换成另一种形式。
热力学第一定律的内容是能量平衡方程，即Q=ΔU。
热力学第一定律的数学表达式是Q=ΔU+W，其中Q为传热热量，ΔU为系统内能的增量，W为系统对外做的功。
Q表示热力学系统吸收的热量，ΔU表示系统的内能增量，W 表示系统对外做的功。
数学表达式与符号热力学第一定律适用于封闭系统中涉及热现象的各种物理过程，如传热、相变、化学反应等。
对于开放系统，如气体膨胀对外做功或液体蒸发等过程，需要引入其他形式的能量转化，如电磁能、化学能等。
适用范围02热力学第二定律热力学第二定律的定义热力学第二定律是关于热现象的宏观自然过程具有方向性的原理，也就是说，热现象不可能自发地使物质的全部或一部分从低温状态向高温状态转化。
热力学第二定律的内容热力学第二定律规定了热力学过程中熵增加的方向，即熵增加原理。
在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少，即系统的熵增加原理。
定义与内容热力学第二定律可以用数学公式表示为 dS≥0，其中S为熵，dS为微分符号，表示微分运算。
数学表达式热力学第二定律的符号为“≥”，表示在孤立系统中，系统的熵增加的方向是朝着熵增加的方向进行的。
符号数学表达式与符号适用范围01热力学第二定律适用于封闭系统，即系统与外界没有物质交换和能量交换。
02热力学第二定律适用于宏观自然过程，而不是微观粒子运动。
03热力学第二定律适用于孤立系统，即系统与外界没有相互作用。
03能量的转化与守恒定律定义能量守恒定律是指，在孤立系统中，能量既不会创生也不会消失，而只会从一种形式转变为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，能量的总玳保持不变。
人教版高中物理选择性必修第3册 第三章 3.3能量守恒定律
新课讲解
一、探索足迹
人类对能量的认识
人类对能量的认识能量的概念是人类在对物质运动规律进行长期探索中 建立起来的。所有自然现象都涉及能量，人类的任甸活动都离不开能量。能 量具有不同的形式，有描述热运动的内能、描述机械运动的机械能、描述光 辐射的光能，等等。不同形式的运动都可以用能量来描述。
它的臂可以弯曲.臂上有槽，小球沿凹槽滚向伸长 的臂端，使力矩增大.转到另一侧，软臂开始弯曲，向 轴心靠拢.设计者认为这样可以使机器获得转矩.然而， 他没有想到力臂虽然缩短了，阻力却增大了，转轮只 能停止在原地.
软臂永动机
阿基米得螺旋永动机 1681年，英国有一位著名的医生弗拉德提出一个建
议，利用阿基米得螺旋.
解析：A．布朗运动是小颗粒的运动，只是间接反映了液体分子的 无规则运动，故A错误； B．用油膜法测分子直径的实验中，应使用油酸溶液滴到水面上， 便于稀释后紧密排列在水面上，故B错误； C．第一类永动机违背了能量守恒定律，故C正确； D．由热力学第一定律△U=W+Q可知，空气向外界散出0.8×105J 的热量，故D错误； 故选C。 答案:C
在转轮边沿安装一系列的容器，容器中充了一 些水银，他想水银在容器中移动有可能使转轮永远 地转动，但是经过仔细研究之后，得出了否定的结 论.他从许多类似的设计方案中认识到永动机的尝试 是注定要失败的.他写道：“永恒运动的幻想家们！
你们的探索何等徒劳无功！还是去做淘金者吧！” 达·芬奇设想的永动机
滚球永动机 17世纪，英国有一个被关在伦敦塔下叫马尔基斯的犯人， 他做了一台可以转动的“永动机”，如图所示.
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 形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转 移的过程中其总量不变。
2024届高考一轮复习物理教案(新教材粤教版)：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目标要求 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．考点一热力学第一定律能量守恒定律1．改变物体内能的两种方式(1)做功；(2)传热．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)表达式中的正、负号法则：物理量＋－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ΔU内能增加内能减少3.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．(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)(3)第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律．1．做功和传热改变物体内能的实质是相同的．(×)2．绝热过程中，外界压缩气体做功20J，气体的内能一定减少20J．(×)3．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变．(√)1．热力学第一定律的理解(1)内能的变化常用热力学第一定律进行分析．(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．(3)与外界绝热，则不发生传热，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，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(物体)对物体(外界)做的功等于物体内能的增加(减少)；(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收(放出)的热量等于物体内能的增加(减少)；(3)若在过程的初、末状态，物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界(物体)对物体(外界)做的功等于物体放出(吸收)的热量．例1一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104J，气体内能减少1.3×105J，则此过程()A．气体从外界吸收热量2.0×105JB．气体向外界放出热量2.0×105JC．气体从外界吸收热量6.0×104JD．气体向外界放出热量6.0×104J答案B解析由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得Q＝ΔU－W＝－1.3×105J－7.0×104J＝－2.0×105 J，即气体向外界放出热量2.0×105J，B正确．例2(2023·广东江门市模拟)水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图．从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口，扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出．若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体的内能_____(选填“变大”“变小”或“不变”)，要________(选填“对外放热”或“从外吸热”)．答案不变从外吸热解析气体温度不变，则气体的内能不变；气体体积增大，则气体对外做功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体从外界吸热．考点二热力学第二定律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．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度增大的方向进行．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．1．可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功．(√)2．热机中，燃气的内能可以全部变成机械能而不引起其他变化．(×)3．热量不可能从低温物体传给高温物体．(×)1．热力学第二定律的含义(1)“自发地”指明了传热等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助．(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等．在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能．2．热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．(1)高温物体热量Q 能自发传给热量Q 不能自发传给低温物体．(2)功能自发地完全转化为不能自发地完全转化为热．(3)气体体积V 1能自发膨胀到不能自发收缩到气体体积V 2(较大)．3．两类永动机的比较第一类永动机第二类永动机设计要求不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器不可能制违背能量守恒定律不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律成的原因例3(多选)下列说法正确的是()A．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵循热力学第二定律B．自发的热传导是不可逆的C．可以通过给物体加热而使它运动起来，但不产生其他影响D．气体向真空膨胀具有方向性答案BD解析有外界的帮助和影响，热量可以从低温物体传递到高温物体，仍遵循热力学第二定律，A错误；由热力学第二定律可知，自发的热传导是不可逆的，B正确，不可能通过给物体加热而使它运动起来但不产生其他影响，这违背了热力学第二定律，C错误；气体可自发地向真空容器膨胀，具有方向性，D正确．考点三热力学第一定律与图像的综合应用1．气体的状态变化可由图像直接判断或结合理想气体状态方程pVT＝c分析．2．气体的做功情况、内能变化及吸、放热关系可由热力学第一定律分析．(1)由体积变化分析气体做功的情况：体积膨胀，气体对外做功；气体被压缩，外界对气体做功．(2)由温度变化判断气体内能变化：温度升高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小．(3)由热力学第一定律ΔU＝W＋Q判断气体是吸热还是放热．(4)在p－V图像中，图像与横轴所围面积表示气体对外界或外界对气体整个过程中所做的功．例4(2023·广东深圳市调研)一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc和ca回到原状态，其p－T图像如图所示，气体在状态________(填“a”“b”或“c”)的分子平均动能最小，在bc过程中气体体积________(填“变大”“变小”或“不变”)，在ab过程中，气体对外界做功________(填“大于”“小于”或“等于”)气体吸收的热量．答案a变小小于解析气体在状态a时的温度最低，则分子平均动能最小；在bc过程中气体温度不变，压强变大，则体积变小；在ab过程中，压强不变，温度升高，内能变大，ΔU>0；体积变大，则气体对外界做功，则W<0，则根据ΔU＝W＋Q，可知，Q>0，即气体对外界做功小于气体吸收的热量．例5(多选)如图所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为1.5×105Pa，经历A→B→C→A的过程，已知B→C过程中气体做功绝对值是C→A过程中气体做功绝对值的3倍，下列说法中正确的是()A．C→A的过程中外界对气体做功300JB．B→C的过程中气体对外界做功600JC．整个过程中气体从外界吸收600J的热量D．整个过程中气体从外界吸收450J的热量答案AC解析在C→A过程中，压强不变，气体体积减小，外界对气体做功，根据W CA＝p·ΔV，得W CA＝300J，A正确；由题知B→C过程中气体做功绝对值是C→A过程中气体做功绝对值的3倍，则B→C的过程中气体对外界做功900J，B错误；A→B→C→A，温度不变，则内能变化量ΔU＝0，A→B过程，气体体积不变，做功为零；B→C的过程中气体对外界做功900J；C→A的过程中外界对气体做功300J，故W＝W CA＋W BC＝－600J，Q＝ΔU－W＝600J，则整个过程中气体从外界吸收600J的热量，C正确，D错误．考点四热力学第一定律与气体实验定律的综合应用解决热力学第一定律与气体实验定律的综合问题的思维流程例6(2021·江苏卷·13)如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在汽缸中，活塞的面积为S ，与汽缸底部相距L ，汽缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、热力学温度与外界大气相同，分别为p 0和T 0.现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L 后停止，活塞与汽缸间的滑动摩擦力为f ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q ，求该过程中，(1)内能的增加量ΔU ；(2)最终温度T .答案(1)Q －(p 0S ＋f )L(2)2(p 0S ＋f )p 0ST 0解析(1)活塞缓慢移动时受力平衡，由平衡条件得p 1S ＝p 0S ＋f 气体对外界做功，则W ＝－p 1SL 根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 解得ΔU ＝Q －(p 0S ＋f )L .(2)活塞发生移动前，气体发生等容变化，则有p 0T 0＝p1T 1，活塞向右移动L ，气体发生等压变化，则有V 1T 1＝V2T ，且V 2＝2V 1.解得T ＝2(p 0S ＋f )p 0S T 0.例7(2023·广东惠州市博罗中学模拟)鱼泡是鱼在水中呼吸或进食所形成的，随着鱼嘴一张一闭，鱼嘴中的黏液包裹着鱼体内的空气上浮到水面(如图)，有经验的钓友能根据鱼泡判断出鱼的位置．假设鱼在水面下某深度处吐出一鱼泡，鱼泡直径为2cm ，此处水温为7℃，当鱼泡缓慢上升至水面时，鱼泡直径为3cm ，已知水面温度为27℃，大气压为1.0×105Pa ，水的密度为1.0×103kg/m 3，重力加速度g ＝10m/s 2，鱼泡内气体视为理想气体．(1)判断鱼在水面下的位置；(2)鱼泡在上升的过程中，是向外界放热还是从外界吸热？答案(1)21.5m(2)吸热解析(1)设水面下某深度处的鱼泡内气体压强为p 1，鱼泡半径为r 1，热力学温度为T 1，水面处鱼泡内气体压强为p 2，鱼泡半径为r 2，热力学温度为T 2鱼泡内气体的体积V＝4 3πr3根据理想气体状态方程有p1V1 T1＝p2V2 T2p2＝p0p1＝p0＋ρgh联立解得h＝21.5m(2)根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q由于鱼泡内气体温度升高，故ΔU>0鱼泡内气体对外做功，故W<0所以Q>0故鱼泡在上升的过程中，是从外界吸热．课时精练1．(多选)下列说法正确的是()A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第一定律B．能量耗散过程中能量不守恒C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性答案AD解析第一类永动机不消耗能量却源源不断对外做功，违背了热力学第一定律，所以不可能制成，A正确；能量耗散过程中能量仍守恒，B错误；电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是压缩机做功的结果，不违背热力学第二定律，C错误；能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，D正确．2．(2022·重庆卷·15(1))2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录．若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体(视为理想气体)()A．吸收热量B．压强增大C．内能减小D．对外做负功答案C解析由于浮空艇上升过程中体积和质量均不变，则艇内气体不做功；根据pVT＝c，可知温度降低，艇内气体压强减小，气体内能减小；又根据ΔU＝W＋Q可知气体放出热量，故选C.3.(2022·山东卷·5)如图所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将汽缸缓慢转动90°过程中，缸内气体()A．内能增加，外界对气体做正功B．内能减小，所有分子热运动速率都减小C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加答案C解析初始时汽缸开口向上，活塞处于平衡状态，汽缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，则有(p1－p0)S＝mg，汽缸在缓慢转动的过程中，汽缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿汽缸壁的分力，故汽缸内气体缓慢地将活塞往外推，最后汽缸水平，缸内气压等于大气压．汽缸、活塞都是绝热的，故缸内气体与外界没有发生传热，汽缸内气体通过压强作用将活塞往外推，气体对外界做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体内能减小，故缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，A、B错误；气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，速率大的分子数占总分子数的比例减小，C正确，D错误．4．(多选)(2021·天津卷·6)列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、汽缸及内封的一定质量的气体构成．上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时汽缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换．若汽缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中()A．上下乘客时，气体的内能不变B．上下乘客时，气体从外界吸热C．剧烈颠簸时，外界对气体做功D．剧烈颠簸时，气体的温度不变答案AC5.(2021·山东卷·2)如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高．一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气．挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体()A．内能减少B．对外界做正功C．增加的内能大于吸收的热量D．增加的内能等于吸收的热量答案B解析由于越接近矿泉水瓶口，水的温度越高，因此小瓶上浮的过程中，小瓶内气体的温度升高，内能增加，A错误；在小瓶上升的过程中，小瓶内气体的温度逐渐升高，压强逐渐减小，根据理想气体状态方程pVT＝c，可知气体体积膨胀，对外界做正功，B正确；由A、B分析，小瓶上升时，小瓶内气体内能增加，气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，由于气体对外做功，因此吸收的热量大于增加的内能，C、D错误．6.(2023·广东湛江市模拟)我们经常会在电视上看到潜水员潜入海底探索海底的奥秘，如图所示，潜水员潜水时呼出的气泡，在缓慢上升到海面的过程中体积会逐渐变大．若某气泡缓慢上升到海面的过程中未破裂，且越接近海面，海水的温度越高，大气压强恒定，视气泡内气体为理想气体．则此过程中，该气泡内的气体压强________，该气泡内的气体内能________(均选填“增大”“减小”或“不变”)．答案减小增大解析随着气泡的上升，离水面的深度逐渐减小，根据p＝p0＋ρgh，则该气泡内的气体压强减小；气泡内气体的温度升高，则该气泡内的气体内能增大．7.(2023·广东广州市天河区检测)一定质量的理想气体的压强p与热力学温度T的关系图像如图所示，其中图线的AB段平行于纵轴，BC段平行于横轴．则从A状态到B状态，气体________(选填“吸收”或“放出”)热量，从B状态到C状态，气体分子单位时间内对容器壁单位面积的碰撞次数________(选填“增多”“不变”或“减少”)，A、B、C三个状态相比，气体密度最大的是________(选填“A”“B”或“C”)．答案吸收减少A解析从A 状态到B 状态，温度不变，则ΔU ＝0，根据pVT＝c ，压强减小，体积增大，即V B >V A ，气体对外做功W <0，根据ΔU ＝W ＋Q ，则Q >0，气体吸收热量．从B 状态到C 状态，根据pV T＝c ，压强不变，温度升高，体积变大，即V C >V B ，保持压强不变，气体的体积增大，气体的密度减小，气体分子单位时间内对容器壁单位面积的碰撞次数减少．根据ρ＝mV ，V C >V B >V A ，则气体密度最大的是A .8.(多选)(2022·全国乙卷·33(1)改编)一定量的理想气体从状态a 经状态b 变化到状态c ，其过程如T －V 图上的两条线段所示，则气体在()A ．状态a 处的压强大于状态c 处的压强B ．由a 变化到b 的过程中，气体对外做功C ．由b 变化到c 的过程中，气体的压强不变D ．由a 变化到b 的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能答案AB解析根据理想气体状态方程可知T ＝p C ·V ，即T －V 图像的斜率为pC，故有p a ＝p b >p c ，故A正确，C 错误；理想气体由a 变化到b 的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B 正确；理想气体由a 变化到b 的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有ΔU ＝Q ＋W ，而ΔU >0，W <0，则有ΔU ＝Q －|W |，可得Q >0，Q >ΔU ，即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D 错误．9.(多选)(2022·全国甲卷·33(1)改编)一定量的理想气体从状态a 变化到状态b ，其过程如p －T 图上从a 到b 的线段所示．在此过程中()A ．气体一直对外做功B ．气体的内能一直增加C ．气体一直从外界吸热D ．气体吸收的热量等于其内能的增加量答案BCD 解析因p －T 图像中a 到b 的线段的延长线过原点，由pV T＝c ，可知从a 到b 气体的体积不变，则从a 到b 气体不对外做功，选项A 错误；因从a 到b 气体温度升高，可知气体内能增加，选项B 正确；因W ＝0，ΔU >0，根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知，气体一直从外界吸热，且气体吸收的热量等于内能增加量，选项C 、D 正确．10．(2022·江苏卷·7)如图所示，一定质量的理想气体分别经历a →b 和a →c 两个过程，其中a →b 为等温过程，状态b 、c 的体积相同，则()A ．状态a 的内能大于状态bB ．状态a 的温度高于状态cC ．a →c 过程中气体吸收热量D ．a →c 过程中外界对气体做正功答案C 解析由于a →b 的过程为等温过程，即状态a 和状态b 温度相同，分子平均动能相同，对于理想气体，状态a 的内能等于状态b 的内能，故A 错误；由于状态b 和状态c 体积相同，且p b <p c ，根据查理定律有p b T b ＝p c T c，可知T b <T c ，又因为T a ＝T b ，故T a <T c ，故B 错误；因为a →c 过程气体体积增大，气体对外界做正功，而气体温度升高，内能增加，根据ΔU ＝W ＋Q ，可知气体吸收热量，故C 正确，D 错误．11．(2023·江苏通州区月考)真空泵抽气腔与容器相连，活塞向左运动时从容器中抽气，活塞向右运动时阀门自动关闭，将进入抽气腔内的气体全部排出，示意图如图甲．设抽气过程中抽气腔与容器中的气体压强始终相等，每次抽气活塞均从抽气腔最右端移动至最左端．已知容器的容积为V 0，抽气腔的容积为nV 0，初始时刻气体压强为p 0.(1)若抽气过程中气体的温度保持不变，求第一次抽气后容器中气体的压强p ；(2)若在绝热的条件下，某次抽气过程中，气体压强p 随体积V 变化的规律如图乙，求该过程气体内能的变化量ΔU .答案(1)p 0n ＋1(2)－0.8np 0V 0解析(1)抽气过程等温变化，第一次抽气有p 0V 0＝p (V 0＋nV 0)，解得p ＝p 0n ＋1.(2)该过程为绝热过程，可知Q ＝0，又有W ＝－p ΔV ＝－p 0＋0.6p 02·(nV 0)＝－0.8np 0V 0，根据热力学第一定律得ΔU ＝W ＋Q ＝W ＝－0.8np 0V 0.12.某兴趣小组设计了一温度报警装置，原理图如图．一定质量的理想气体被一上表面涂有导电物质的轻活塞密封在导热气缸内，活塞厚度不计，横截面积S ＝100cm 2，开始时活塞距气缸底部的高度为h ＝0.3m ，周围环境温度为t 0＝27℃，当环境温度上升，活塞上移Δh ＝0.01m 时，活塞上表面与a 、b 两触点接触，报警器报警．不计一切摩擦，大气压强恒为p 0＝1.0×105Pa ，求：(1)该报警装置的报警温度为多少摄氏度；(2)若上述过程气体吸收的热量为30J ，则此过程气体内能的增加量为多少．答案(1)37℃(2)20J 解析(1)气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律有V 1T 1＝V 2T 2，得hS 300K ＝(h ＋Δh )S (t 2＋273)K ，代入数据解得t 2＝37℃.(2)气体等压膨胀对外做功，则W ＝－p 0·ΔV ＝－p 0(S ·Δh )，代入数据得W ＝－10J ，由热力学第一定律得ΔU ＝W ＋Q ，代入数据得ΔU ＝－10J ＋30J ＝20J.13．绝热的活塞与气缸之间封闭一定质量的理想气体，气缸开口向上置于水平面上，活塞与气缸壁之间无摩擦，缸内气体的内能U P ＝72J ，如图甲所示．已知活塞横截面积S ＝5×10－4m 2，其质量为m ＝1kg ，大气压强p 0＝1.0×105Pa ，重力加速度g ＝10m/s 2，如果通过电热丝给封闭气体缓慢加热，活塞由原来的P 位置移动到Q 位置，此过程封闭气体的V －T 图像如图乙所示，且知气体内能与热力学温度成正比．求：(1)封闭气体最后的体积；(2)封闭气体吸收的热量．答案(1)6×10－4m 3(2)60J 解析(1)以气体为研究对象，由于压强不变，根据盖—吕萨克定律，有V P T P ＝V Q T Q，解得V Q ＝6×10－4m 3(2)由气体的内能与热力学温度成正比有U P U Q ＝T P T Q解得U Q ＝108J活塞从P 位置缓慢移到Q 位置，活塞受力平衡，气体为等压变化，以活塞为研究对象有pS ＝p 0S ＋mg解得p ＝p 0＋mg S ＝1.2×105Pa 外界对气体做功W ＝－p (V Q －V P )＝－24J由热力学第一定律有U Q －U P ＝Q ＋W可得气体吸收的总热量为Q ＝60J.。
【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习 第一章 第3讲 热力学定律与能量守恒 新人教版选修3-3
违背
能量守恒定律 ，因此不可能实现．
(2)第二类永动机：从单一热源吸收热量并把它全部用来对 外做功，而不引起其他变化的机器． 违背 热力学第二定律 ，不可能实现．
4. 能源的利用
(1)存在能量耗散和 品质降低 ． (2)重视利用能源时对 环境 的影响． (3)要开发新能源(如 太阳能 、生物质能、风能、水流能 等 )．
(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． (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．
[变式训练] 景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木
2. [气体图象的应用]如图所示是一定质量的理想气体从状 1 态 A 经 B 至 C 的 p－V图线，则在此过程中( A. 气体的内能改变 B. 气体的体积增大 C. 气体向外界放热 D. 气体对外界做功 )
解析： 由图象可知该气体发生的是等温变化，故气体的内
能不变， ΔU ＝ 0 ；但气体的体积在减小，故外界对气体做功， W>0；由热力学第一定律 ΔU＝W＋Q知，Q<0，气体放热．故C 正确． 答案：C
一定质量的理想气体密封在绝热 ( 即与外界不发生热交换 ) 容器 中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以一竖直
向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减
小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体( A. 温度升高，压强增大，内能减少 B. 温度降低，压强增大，内能减少 C. 温度升高，压强增大，内能增加 D. 温度降低，压强减小，内能增加 )
2022届高考物理一轮复习选修3_3第3讲热力学定律与能量守恒课件新人教版
【解析】选 B、C、D。对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q 可知， ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，ΔU 为正表示内能增加了 600 J，对气体来 说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加， 气体分子的平均动能增加，温度升高，且体积减小，选项 A、E 正确，故选 B、 C、D。
2.(热力学第一定律的应用)(多选)(2021·桂林模拟)如图是密闭的汽缸，外 力推动活塞 P 压缩气体，对汽缸内气体做功 800 J，同时气体向外界放热 200 J，则关于汽缸内气体的下列说法不正确的是( )
A．温度升高，内能增加 600 J B．温度升高，内能减少 200 J C．温度降低，内能增加 600 J D．温度降低，内能减少 200 J E．气体分子对器壁的压强增大
pV 外界做的功，A 错误；气体在 a→b 过程中，根据理想气体状态方程 T ＝C 可 知 Ta＝Tb，所以ΔUab＝0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W 可知 Qab＝－Wab，气 体在 b→c 过程中，温度升高，所以ΔUbc>0，根据热力学第一定律可知ΔUbc＝ Qbc＋Wbc，即 Qbc＝ΔUbc－Wbc，结合 Wab＝Wbc<0 可得 Qbc>Qab>0，即 b→c 过程气体 吸收的热量大于 a→b 过程吸收的热量，B 错误；气体在 c→a 过程中，
第3讲 热力学定律与能量守恒
必备知识·自主排查
【知识再现】 一、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.符号法则：
符号 + -
W 外界对物体做功 物体对外界做功
2014届高考物理一轮复习课件(考纲解读+考点探究+高分技巧)：选修3-3 第3讲 热力学定律与能量守恒 46ppt
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备课札记
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一、热力学定律及能量守恒 1．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不 计分子势能) ( )．
A．内能增大，放出热量
B．内能减小，吸收热量 C．内能增大，对外界做功 D．内能减小，外界对其做功
功，而 不产生其他影响 ．
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3．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其总量保持不变． (2)条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形
热量从低温物体传向高温物体，D错；涉及热现象的宏观过
程都具有方向性，故E对． 答案 ACE
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【典例2】 (2011·江苏卷)如图11-3-1所示，内壁光滑的汽缸
水平放置．一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内， 外界大气压强为p0.现对汽缸缓慢加热，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”)，
D．不可能使热量从低温物体传向高温物体
E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
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解析
内能的改变可以通过做功或热传递进行，故A对；对
某物体做功，若物体向外放热，则物体的内能不一定增加， B错；在引起其他变化的情况下，从单一热源吸收热量可以 将其全部变为功，C对；在引起其他变化的情况下，可以将
热力学定律与能量守恒-PPT课件
熟练记住热力学第二定律的两种表述，并透彻理解宏观物理过程发生 的方向性，同时结合其微观解释是解决热力学第二定律相关问题的基础．
针对训练21：(2010年山东曲师大附中模拟)某校中学生参加电视台“异想天开”节目 的活动，他们提出了下列四个设想方案，哪些从理论上讲是可行的______．
A．制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功
A．内能共减少5 kJ，吸收19 kJ的热量
B．内能共减少5 kJ，放出29 kJ的热量
C．内能共增加19 kJ，放出29 kJ的热量
D．内能共增加19 kJ，吸收19 kJ的热量
解析：根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，第一个过程W1＝24 kJ，温度不变，得ΔU1 ＝0，Q1＝－W1＝－24 kJ；第二个过程，体积不变，W2＝0，Q2＝－5 kJ，得ΔU2＝ －5 kJ，所以ΔU＝ΔU1＋ΔU2＝－5 kJ，Q＝Q1＋Q2＝－29 kJ. 答案：B.
高三物理复习课件（导与练福建）第13章
第三课时 热力学定律与能量守恒
(对应学生用书第 172 页)
1．理解热传递和做功是改变物体内能的两种不同方式，理解二者差异． 2．理解热力学第一定律，会进行简单计算． 3．理解热力学第二定律的不同表述的等价性．
(对应学生用书第 172 页)
1．改变内能的两种方式的比较
b．熵增加原理
在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，如果过程可逆，则熵不变；如 果过程不可逆，则熵增加．
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
任何宏观物质系统都有一定量的熵，熵可以在系统的变化过程中产 生和传递．熵的增加将导致能量品质退化，即能量退降．
(3)第二类永动机：违背宏观热现象方向性的机器被称为第二类永动机．这类永动机不 违背能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律，也是不可能制成的．
高考物理大一轮复习 第3讲 热力学定律与能量守恒课件(选修3-3)
(单选)某一密闭容器中密封着一 定质量的某种实际气体，气体分子间的相互作用力表现为引 力．关于实际气体的下列说法正确的是( )
A．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁的顶 部没有作用力
B．若气体膨胀对外界做功，则分子势能一定增加 C．若气体被压缩，外界对气体做功，则气体内能一定增 加 D．若气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，则 气体分子的动能一定不变
符号
W
Q
ΔU
＋ 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
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．
5．(单选)关于对永动机的认识，下列说法正确的是( ) A．第一类永动机和第二类永动机都违背了能量守恒定 律，所以都不可能制成 B．第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机没 有违背能量守恒定律，因此，随着科学技术的迅猛发展，第二 类永动机是可以制成的 C．第一类永动机违反了能量守恒定律，第二类永动机违 反了热力学第二定律，这两类永动机都不可能制成 D．两类永动机的实质和工作原理是相同的，都是人们的 美好设想，是永远不会实现的
【答案】C 【解析】第一类永动机违反了能量守恒定律，不可能制 成；第二类永动机违反了热力学第二定律，也不可能制成．
对热力学第一定律的理解与应用
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．
热力学定律与能量守恒课件
• 解析：第一类永动机违反热力学第一定律，第 二类永动机违反热力学第二定律，A、B错； 由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W ＋Q可以等于0，C错；由热力学第二定律可知 D中现象是可能的，但不引起其他变化是不可 能的，D对． • 答案：D
• 知识点三 能源与环境，能源的开发和应用 • 1．能量耗散 • 集中度较高因而也是有序度较高的能量(如机 械能、电能、化学能等)，当它们变为环境的 内能后，就成为更加分散因而也是无序度更大 的能量，我们无法把这些分散的内能重新收集 起来加以利用，这样的转化过程叫做能量耗散 ．
• 2．能量品质降低 • 各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较 小的状态向无序程度较大的状态的转化，是能 够自动发生、全额发生的．而内能向机械能的 转化过程是有条件的，即环境中必须存在着温 度差，而且内能不能全额转化为机械能．因此 ，从可被利用的价值来看，内能较之机械能、 电能等，是一种低品质的能量．
• (3)物体的内能大，并不意味着物体一定会对 外做功或向外传递热量，只有物体的内能变化 比较大时，做的功或传递的热量才会多．
• 1．一定质量的理想气体在某一过程中，外界 对气体做功7.0×104 J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程( ) • A．气体从外界吸收热量2.0×105 J • B．气体向外界放出热量2.0×105 J • C．气体从外界吸收热量6.0×104 J • D．气体向外界放出热量6.0×104 J
• 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体， 但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物 体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化 的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体 的等温膨胀过程．
• 2．关于两类永动机和热力学的两个定律，下 列说法正确的是( ) • A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热 力学第一定律 • B．第一类永动机不可能制成是因为违反热力 学第二定律 • C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内 能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和 热传递一定会改变内能
第3讲 热力学定律与能量守恒
考 题
·
析 形式 转化 为另一种形式，或者从一个物体 转移 到别的
随 堂
考
点 物体，在转化或转移的过程中，能量的 总量 保持不变．
自 测
·
重 难
2．能源的利用
突 破
(1)存在能量耗散和 品质下降 ．
课
提 (2)重视利用能源时对 环境的影响．
考
时 作
能 ·
(3)要开发新能源(如 太阳能 、生物质能、风能、水流
析 考 点 · 重 难 突 破
提 考 能 · 考 题 细 研
菜单
HK 新课标 ·物理
练 考 题 · 随 堂 自 测
课 时 作 业
固 考 基 · 教 材 回 扣
析 考 点 · 重 难 突 破
提 考 能 · 考 题 细 研
菜单
HK 新课标 ·物理
练 考 题 · 随 堂 自 测
课 时 作 业
自 测
· 重 难
C．气体对外界做正功，气体内能增加 D．外界对气体做正功，气体内能减少
突
破
【解析】 筒内封闭气体被压缩过程中，外界对气体
课
提 做正功．由热力学第一定律 ΔU＝W＋Q 知，气体内能增加， 时
考 能 · 考
温度升高．由理想气体状态方程pTV＝C 知，气体压强增大．选
作 业
题 项 A、C、D 错误，选项 B 正确．
课 时 作 业
HK 新课标 ·物理
固 考
【针对训练】
基 ·
1．(2012·广东高考)景颇族的祖先发明的点火器如图11－
教 材
3－1所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推
练
回 推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程
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第3讲热力学定律与能量守恒考点一热力学第一定律的理解及应用1．热力学第一定律的理解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 Q ΔU＋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三种特殊的状态变化过程(1)如图所示的绝热过程：有Q＝0，则W＝ΔU，外界对系统做的功等于系统内能的增加。
(2)不做功过程：即W＝0，则Q＝ΔU，系统吸收的热量等于系统内能的增加。
(3)内能不变过程：即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对系统做的功等于系统放出的热量。
[思维诊断](1)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变。
()(2)绝热过程中，外界压缩气体，对气体做功，气体的内能可能减少。
()(3)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，能量并没有消失。
()(4)热传递和做功的实质不相同。
()答案：(1)√(2)×(3)√(4)√[题组训练]1．[热力学第一定律与热学知识的组合](多选)下列说法中正确的是()A．尽管技术不断进步，但热机的效率仍不能达到100%，而制冷机却可以使温度降到热力学零度B．雨水没有透过布雨伞是液体表面张力的作用导致的C．气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关D．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气压强的比值E．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越不明显解析：热力学零度只能接近而不能达到，A错误；雨水没有透过布雨伞是液体表面张力的作用导致的，B正确；由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，温度每升高1 K，内能增加，但既可能是吸收热量，也可能是对气体做功使气体的内能增加，C正确；空气的相对湿度是指空气中所含水蒸气的压强与同温度下的饱和蒸汽压的比值，故D错误；微粒越大，某一瞬间撞击它的分子数越多，受力越容易平衡，布朗运动越不显著，E正确。
答案：BCE2．[应用热力学第一定律定量计算]如图所示，一定质量的理想气体由状态a沿a→b→c变化到状态c时，吸收了340 J的热量，并对外做功120 J。
若该气体由状态a沿a→d→c变化到状态c时，对外做功40 J，则这一过程中气体________(填“吸收”或“放出”)________J热量。
解析：一定质量的理想气体由状态a沿a→b→c变化到状态c，吸收了340 J的热量，并对外做功120 J，由热力学第一定律有ΔU＝Q1＋W1＝340 J－120 J＝220 J，即从状态a到状态c，理想气体的内能增加了220 J；若该气体由状态a沿a→d→c变化到状态c时，对外做功40 J，此过程理想气体的内能增加还是220 J，所以可以判定此过程是吸收热量，由热力学第一定律有ΔU＝Q2＋W2，得Q2＝ΔU－W2＝220 J＋40 J＝260 J答案：吸热260 J3．[热力学第一定律与气体实验定律的综合应用]一定质量的理想气体经历如图A→B→C→D→A所示循环过程，该过程每个状态视为平衡态。
已知A态的温度为27 ℃。
求：(1)B 态的温度T B 。
(2)一次循环过程气体与外界的热交换Q 为多少？是吸热还是放热？解析： (1)由图象得V A ＝3 L ，T A ＝t ＋273 K ＝300 KV B ＝4 LA 到B 等压变化，由盖-吕萨克定律得：V A T A ＝V B T B， 代入数据解得：T B ＝400 K ，即t ＝127 ℃(2)从A 态又回到A 态的过程温度不变，所以内能不变。
A 到B 气体对外做功W 1＝p A ·ΔV ＝100 JC 到D 外界对气体做功W 2＝p C ·ΔV ＝75 J外界对气体做的总功W ＝W 2－W 1＝－25 J由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q解得：Q ＝25 J ，Q 为正，表示吸热答案： (1)127 ℃ (2)25 J 吸热考点二 热力学第二定律的理解1．热力学第二定律的三种表述(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：如图甲所示，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
或表述为“第二类永动机不可能制成”。
(3)如图乙所示，用熵的概念表述：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小(热力学第二定律又叫作熵增加原理)。
2．热力学第二定律的理解(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。
(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响。
如吸热、放热、做功等。
3．热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
特别提醒热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程。
4．热力学过程方向性实例(1)高温物体热量Q能自发传给热量Q不能自发传给低温物体(2)功能自发地完全转化为不能自发地且不能完全转化为热(3)气体体积V1能自发膨胀到不能自发收缩到气体体积V2(较大)(4)不同气体A和B能自发混合成不能自发分离成混合气体AB5．两类永动机的比较第一类永动机第二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从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器违背能量守恒定律，不可能制成不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，不可能制成(1)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()(2)热机的效率从原理上讲可以达到100%()(3)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，故要节约能源()(4)因为能量守恒，所以不存在“能源危机”()(5)热量不可能从低温物体传到高温物体。
()(6)热机中，燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化。
()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×[题组训练]1．[热力学第二定律的理解](多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是() A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B．能量耗散过程中能量不守恒C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性E．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功解析：第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律，选项A正确。
能量耗散过程中能量仍然守恒，只是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式，选项B 错误。
电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是利用压缩机做功，引起了其他变化，不违背热力学第二定律，选项C错误。
能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，选项D正确。
物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，引起了其他变化，选项E正确。
答案：ADE2．[热力学定律的理解](多选)关于热力学定律，下列说法正确的是()A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D．不可能使热量从低温物体传向高温物体E．机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程解析：由ΔU＝W＋Q可知做功和热传递是改变内能的两种途径，它们是等效的，故A正确、B错误。
由热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量，使之全部变为功，但会产生其他影响，故C 正确。
由热力学第二定律知，热量只是不能自发地从低温物体传向高温物体，则D 项错。
一切与热现象有关的宏观过程不可逆，则E 正确。
答案： ACE考点三 气体实验定律与热力学第一定律的综合应用[题组训练]1．[2016·全国甲卷·33(1)](多选)一定量的理想气体从状态a 开始，经历等温或等压过程ab 、bc 、cd 、da 回到原状态，其p -T 图象如图所示，其中对角线ac 的延长线过原点O 。
下列判断正确的是________。
(填正确答案标号)A ．气体在a 、c 两状态的体积相等B ．气体在状态a 时的内能大于它在状态c 时的内能C ．在过程cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D ．在过程da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E ．在过程bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功解析： 由理想气体状态方程pV T ＝C 得， p ＝C VT ，由图象可知，V a ＝V c ，选项A 正确；理想气体的内能只由温度决定，而T a ＞T c ，故气体在状态a 时的内能大于在状态c 时的内能，选项B 正确；由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 知，cd 过程温度不变，内能不变，则Q ＝－W ，选项C 错误；da 过程温度升高，即内能增大，则吸收的热量大于对外做的功，选项D 错误；bc 过程和da 过程互逆，则做功相同，选项E 正确。
答案：ABE2.如图所示，一根两端开口、横截面积为S＝2 cm2足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)。
管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长L＝21 cm的气柱，气体的温度为t1＝7 ℃，外界大气压取p0＝1.0×105 Pa(相当于75 cm高的汞柱的压强)。
(1)若在活塞上放一个质量为m＝0.1 kg的砝码，保持气体的温度t1不变，则平衡后气柱为多长？(g＝10 m/s2)(2)若保持砝码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到t2＝77 ℃，此时气柱为多长？(3)若在(2)过程中，气体吸收的热量为10 J，则气体的内能增加多少？解析：(1)被封闭气体的初状态为p1＝p0＝1.0×105 PaV1＝LS＝42 cm3，T1＝280 K末状态压强p2＝p0＋mgS＝1.05×105 PaV2＝L2S，T2＝T1＝280 K根据玻意耳定律，有p1V1＝p2V2，即p1L＝p2L2得L2＝p1p2L＝20 cm。
(2)对气体加热后，气体的压强不变，p3＝p2，V3＝L3S，T3＝350 K根据盖·吕萨克定律，有V2T2＝V3T3，即L2T2＝L3T3得L3＝T3T2L2＝25 cm。
(3)气体对外做的功W＝p2Sh＝p2S(L3－L2)＝1.05 J 根据热力学第一定律得ΔU＝W＋Q＝－1.05 J＋10 J＝8.95 J即气体的内能增加8.95 J。