高考物理一轮复习第十四章热学第2讲热力学定律与能量守恒检测

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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。

2023年高考物理一轮复习讲义——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)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．(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．做功和热传递的实质是相同的．(×)2．绝热过程中，外界压缩气体做功20 J，气体的内能一定减少20 J．(×)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．(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，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．例1 (多选)(2021·湖南卷·15(1)改编)如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞(截面积分别为S 1和S 2)封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦．在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从A 下降h 高度到B 位置时，活塞上细沙的总质量为m .在此过程中，用外力F 作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变．整个过程环境温度和大气压强p 0保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为g .下列说法正确的是( )A ．整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变B ．整个过程，理想气体的内能增大C ．整个过程，理想气体向外界释放的热量小于(p 0S 1h ＋mgh )D ．左端活塞到达B 位置时，外力F 等于mgS 2S 1答案 ACD解析根据汽缸导热且环境温度没有变，可知汽缸内的温度也保持不变，则整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变，内能不变，A 正确，B 错误；由内能不变可知理想气体向外界释放的热量等于外界对理想气体做的功：Q ＝W <p 0S 1h ＋mgh ，C 正确；左端活塞到达 B 位置时，根据压强相等可得：p 0＋mg S 1＝p 0＋F S 2，即：F ＝mgS 2S 1，D 正确．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．3．热力学过程的方向性实例(1)高温物体热量Q能自发传给低温物体．热量Q不能自发传给热．(2)功能自发地完全转化为不能自发地完全转化为气体体积V2(较大)．(3)气体体积V1能自发膨胀到不能自发收缩到例2(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；据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对外或外界对气体整个过程中所做的功．例3 (多选)(2021·全国乙卷·33(1)改编)如图，一定量的理想气体从状态a (p 0，V 0，T 0)经热力学过程ab 、bc 、ca 后又回到状态a .对于ab 、bc 、ca 三个过程，下列说法正确的是( )A ．ab 过程中，气体始终吸热B ．ca 过程中，气体始终放热C ．ca 过程中，气体对外界做功D ．bc 过程中，气体的温度先降低后升高答案 AB解析由理想气体的p －V 图可知，ab 过程是等容过程，外界对气体不做功，理想气体的温度升高，则内能增大，由ΔU ＝Q ＋W 可知，气体始终吸热，故A 正确；ca过程为等压压缩，气体体积减小，则外界对气体做正功，但气体温度降低，即内能减小，由ΔU＝Q＋W可知，Q<0，即气体始终放热，故B正确，C错误；气体在b和c状态时，p b V b＝＝p c V c＝2p0V0，从b、c连线上任取一点，该点的pV>p b V b＝p c V c，根据理想气体状态方程pVT C，可知bc过程中，气体的温度先升高后降低，故D错误．例4(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300 JB．B→C的过程中气体对外界做功600 JC．整个过程中气体从外界吸收600 J的热量D．整个过程中气体从外界吸收450 J的热量答案AC解析在C→A过程中，气体体积减小，外界对气体做功，根据W CA＝p·ΔV，得W CA＝300 J，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900 J，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900 J；C→A的过程中外界对气体做功300 J，故W＝W CA＋W BC＝－600 J，Q＝ΔU－W＝600 J，则整个过程中气体从外界吸收600 J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5 如图所示，水平放置的汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞的质量m ＝10 kg ，横截面积S ＝100 cm 2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气，活塞到汽缸底部的距离L 1＝11 cm ，到汽缸口的距离L 2＝4 cm.现将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平．已知g ＝10 m/s 2，外界气温为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa ，活塞厚度不计，则：(1)活塞上表面刚好与汽缸口相平时缸内气体的温度是多少？(2)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q ＝350 J 的热量，则气体增加的内能ΔU 多大？答案 (1)450 K(或177 ℃) (2)295 J解析 (1)当汽缸水平放置时，p 0＝1.0×105 Pa ，V 0＝L 1S ，T 0＝(273＋27) K ＝300 K. 当汽缸口朝上，活塞上表面刚好与汽缸口相平时，活塞受力分析如图所示，根据平衡条件有p 1S ＝p 0S ＋mg V 1＝(L 1＋L 2)S由理想气体状态方程得p 0L 1S T 0＝p 1(L 1＋L 2)S T 1解得T 1＝450 K(或177 ℃)(2)当汽缸口向上稳定后，未加热时，由玻意耳定律得 p 0L 1S ＝p 1LS加热后，气体做等压变化，气体对外界做功则W ＝－p 1(L 1＋L 2－L )S 根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 解得ΔU ＝295 J.例6 如图所示，体积为V 、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞，汽缸内密封有温度为2.4T 0、压强为1.2p 0的理想气体，p 0和T 0分别为外界大气的压强和温度．已知气体内能U 与温度T 的关系为U ＝aT ，a 为正的常量，容器内气体的所有变化过程都是缓慢的，求：(1)缸内气体与大气达到平衡时的体积V 1； (2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量．答案 (1)0.5V (2)12p 0V ＋aT 0解析 (1)在气体压强由1.2p 0下降到p 0的过程中，气体体积不变，温度由2.4T 0变为T 1，由查理定律得1.2p 02.4T 0＝p 0T 1解得T 1＝2T 0在气体温度由T 1变为T 0的过程中，气体体积由V 减小到V 1，气体压强不变，由盖—吕萨克定律得V T 1＝V 1T 0，解得V 1＝0.5V .(2)活塞下降过程中，外界对气体做的功为 W ＝p 0(V －V 1)在这一过程中，气体内能的变化量为ΔU ＝a (T 0－T 1) 由热力学第一定律得， Q ＝ΔU －W ＝－aT 0－12p 0V ，故汽缸内气体放出的热量为12p 0V ＋aT 0.课时精练1．(多选)下列有关物体内能改变的说法中，正确的是( ) A ．外界对物体做功，物体的内能一定增加 B ．外界对物体传递热量，物体的内能一定增加 C ．物体对外界做功，物体的内能可能增加 D ．物体向外界放热，物体的内能可能增加答案 CD解析做功和热传递都能改变物体的内能，根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 可知，当外界对物体做功时，物体的内能不一定增加，同理当外界对物体传递热量时，物体的内能也不一定增加，故A 、B 错误；由ΔU ＝Q ＋W 可知，若物体对外界做功，物体的内能可能增加，同理物体向外界放热，物体的内能可能增加，故C 、D 正确． 2．(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．3．(2020·全国卷Ⅱ·33(1))下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有________，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有________．(填正确答案标号)A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内答案B C解析A项符合热力学第一、第二定律．冷水和杯子温度不可能都变低，只能是一个升高一个降低，或温度都不变，B项描述违背了热力学第一定律．C项描述虽然不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律．D项中冰箱消耗电能从而可以从低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，不违背热力学第一、第二定律．4.(2020·天津卷·5)水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意图如图．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．若水在不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体()A．压强变大B．对外界做功C．对外界放热D．分子平均动能变大答案 B解析储水罐中封闭的气体可看作理想气体，温度不变，体积增大，由pV＝CT可知，压强变小，故A错误；气体体积增大，对外界做功，故B正确；由于一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关，温度不变，故内能也不变，即ΔU＝0，由于气体对外界做功，即W<0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，Q>0，因此气体从外界吸热，故C错误；温度不变，分子平均动能不变，故D错误．5．(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、气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，上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换．若气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AC6.(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，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．7．(2021·河北卷·15(1))两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B，汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体，如图甲所示．现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若A中细沙的质量大于B中细沙的质量，重新平衡后，汽缸A内气体的内能________(填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B内气体的内能，图乙为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速率分布图像，其中曲线________(填图像中曲线标号)表示汽缸B中气体分子的速率分布规律．答案大于 ①解析对活塞受力分析有p ＝mgS因为A 中细沙的质量大于B 中细沙的质量，故稳定后有p A >p B ；所以在达到平衡过程中外界对封闭气体做的功有W A >W B 则根据ΔU ＝W ＋Q因为汽缸和活塞都是绝热的，即Q ＝0，故有ΔU A >ΔU B 即重新平衡后汽缸A 内气体的内能大于汽缸B 内气体的内能；由题图乙中曲线可知曲线②中分子速率大的分子数占总分子数百分比较大，即曲线②的温度较高，由前面分析可知汽缸B 温度较低，故曲线①表示汽缸B 中气体分子的速率分布规律． 8.(2020·江苏卷·13(3))一定质量的理想气体从状态A 经状态B 变化到状态C ，其p －1V 图像如图所示，求该过程中气体吸收的热量Q .答案 2×105 J解析气体由A →B 为等压变化过程，则外界对气体做的功W 1＝p (V A －V B ) 气体由B →C 为等容变化过程，则W 2＝0 根据热力学第一定律得ΔU ＝(W 1＋W 2)＋Q A 和C 的温度相等ΔU ＝0 代入数据解得Q ＝2×105 J.9.(多选)一定质量的理想气体，从初始状态A 经状态B 、C 、D 再回到状态A ，其体积V 与温度T 的关系如图所示．图中T A 、V A 和T D 为已知量，则下列说法正确的是( )A ．从状态A 到B ，气体经历的是等压过程 B ．从B 到C 的过程中，气体的内能减小 C ．从C 到D 的过程中，气体向外放热 D ．气体在状态D 时的体积V D ＝T D V AT A答案 CD解析从状态A 到B ，气体经历的是等容过程，所以A 错误；从B 到C 的过程中，温度不变，则气体的内能不变，所以B 错误；从C 到D 的过程中，气体温度降低，气体内能减小，ΔU <0 ，体积减小，则外界对气体做正功，W >0 ，根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知，Q <0，则气体向外放热，所以C 正确；从状态D 到A ，气体经历的是等压过程，根据V D T D ＝V AT A ，解得V D ＝T D V AT A，所以D 正确．10.(2020·山东卷·6)一定质量的理想气体从状态a 开始，经a →b 、b →c 、c →a 三个过程后回到初始状态a ，其p －V 图像如图所示．已知三个状态的坐标分别为a (V 0，2p 0)、 b (2V 0，p 0)、c (3V 0， 2p 0)．以下判断正确的是( )A ．气体在a →b 过程中对外界做的功小于在b →c 过程中对外界做的功B ．气体在a →b 过程中从外界吸收的热量大于在b →c 过程中从外界吸收的热量C ．在c →a 过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D ．气体在c →a 过程中内能的减少量大于b →c 过程中内能的增加量答案 C解析 p －V 图线与V 轴所围面积表示气体状态变化所做的功，由题图知，a →b 和b →c 过程中，气体对外界做的功相等，故A 错误．由pVT ＝C 知，a 、b 两状态温度相等，内能相同，ΔU＝0，由ΔU ＝W ＋Q 知，Q ab ＝－W ；由pVT ＝C 知，c 状态的温度高于b 状态的温度，则b →c过程中，ΔU >0，据ΔU ＝W ＋Q 知，Q bc >|W |，即Q bc >Q ab ，故B 错误．由pVT ＝C 知，c 状态温度高于a 状态温度，则c →a 过程内能减少，ΔU <0，外界对气体做正功，W >0，属于放热过程，由ΔU ＝Q ＋W 知，W <|Q |，故C 正确．由于a 、b 状态内能相等，故c →a 过程中内能的减少量等于b →c 过程中内能的增加量，故D 错误．11.(2021·重庆市1月适应性测试·15(2))如图所示，密闭导热容器A 、B 的体积均为V 0，A 、B 浸在盛水容器中，达到热平衡后，A 中压强为p 0，温度为T 0，B 内为真空，将A 中的气体视为理想气体．打开活栓C ，A 中部分气体进入B .(1)若再次达到平衡时，水温未发生变化，求此时气体的压强；(2)若密闭气体的内能与温度的关系为ΔU ＝k (T 2－T 1)(k 为大于0的已知常量，T 1、T 2分别为气体始末状态的温度)，在(1)所述状态的基础上，将水温升至1.2T 0，重新达到平衡时，求气体的压强及所吸收的热量．答案 (1)12p 0 (2)0.6p 0 0.2kT 0解析 (1)容器内的理想气体从打开C 到再次平衡时，发生等温变化，根据玻意耳定律得 p 0V 0＝p ·2V 0 解得此时气体压强 p ＝12p 0. (2)升高温度，理想气体发生等容变化，根据查理定律得pT 0＝p ′1.2T 0解得压强为p ′＝1.2p ＝0.6p 0温度改变，理想气体的体积不变，则外界既不对理想气体做功，理想气体也不对外界做功，所以W ＝0；升高温度，内能增量为 ΔU ＝k (1.2T 0－T 0)＝0.2kT 0根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 可知气体吸收的热量为Q ＝ΔU ＝0.2kT 0.12．绝热的活塞与汽缸之间封闭一定质量的理想气体，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸壁之间无摩擦，缸内气体的内能U P ＝72 J ，如图甲所示．已知活塞面积S ＝5×10－4 m 2，其质量为m ＝1 kg ，大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，重力加速度g ＝10 m/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)6×10－4 m 3 (2)60 J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 QT Q解得V Q ＝6×10－4 m 3(2)由气体的内能与热力学温度成正比U P U Q ＝T PT Q解得U Q ＝108 J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＋mgS＝1.2×105 Pa外界对气体做功W ＝－p (V Q －V P )＝－24 J 由热力学第一定律U Q －U P ＝Q ＋W 得气体吸收的总热量为Q ＝60 J.13.如图所示装置中两玻璃泡的容积均为V 0＝0.5 L ，玻璃管的容积忽略不计，开始时阀门K 关闭，将上面玻璃泡抽成真空，下面玻璃泡中有一定质量的理想气体，外界大气压强为p 0＝1.0×105 Pa ，温度为t 0＝27 ℃时，玻璃管中水银面高出水银槽内水银面h ＝12 cm ，水银密度(假设不随温度改变)为13.6×103 kg/m 3，重力加速度g ＝10 m/s 2.(1)如果外界大气压强保持不变，玻璃管中水银面上升2 cm ，则环境温度改变了多少摄氏度； (2)如果在环境温度急剧升高到t ＝40 ℃的过程中，打开阀门，改变外界大气压使玻璃管中的水银面高度几乎不发生变化，则玻璃泡中气体的压强变为多少？在此过程中吸收了200 J 热量，则气体的内能增加了多少？答案 (1)9.7 ℃ (2)4.37×104 Pa 200 J 解析 (1)设玻璃泡中气体初态压强为p 1，有 p 0＝p 1＋ρ水银gh 解得p 1≈8.37×104 Pa 温度T 1＝t 0＋273 K ＝300 K设末态压强为p 2，则p 0＝p 2＋ρ水银g (h ＋Δh ) 故p 2≈8.10×104 Pa 根据查理定律有p 1T 1＝p 2T 2代入数据解得T 2≈290.3 K则环境温度降低了Δt ＝T 1－T 2＝9.7 ℃(2)打开阀门前有p 1＝8.37×104 Pa ，V 1＝V 0＝0.5 L ，T 1＝300 K 打开阀门后有V 2＝2V 0＝1.0 L ，T 2′＝t ＋273 K ＝313 K 根据理想气体状态方程有p 1V 1T 1＝p 2′V 2T 2′代入数据解得p 2′≈4.37×104 Pa根据题设条件，由于上部容器原来是真空，气体发生自由膨胀，故气体膨胀过程对外做的功为零，即W ＝0根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q 故ΔU＝0＋200 J＝200 J.。

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。

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高考物理一轮总复习课时规范练54 热力学定律与能量守恒定律

课时规范练54 热力学定律与能量守恒定律《课时规范练》P463一、基础对点练1.(热力学定律)(多选)关于热力学规律,下列说法正确的是( )A.热力学第一定律和热力学第二定律从不同角度阐述了能量守恒定律B.从微观意义上讲,在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小C.从微观意义上讲,热力学第二定律是一个统计规律D.一定质量的理想气体放出热量,则分子的平均动能不一定减少E.一定质量的理想气体等温压缩,外界对气体做正功,内能一定增加,而热力学第二定律则是反映自然过程的方向性的定律,故A错误;根据熵增加原理,从微观意义上讲,在任何自然过程中,一个独立系统的总熵不会减小,故B正确;从微观意义上讲,热力学第二定律是一个统计规律,故C正确;热力学第一定律ΔU=W+Q,其中W是外界对热力学系统做的功,Q是外界向热力学系统传递的热量,一定质量的理想气体放出热量的同时,如果外界对气体做了功,气体的内能不一定减少,所以分子的平均动能不一定减少,故D正确;理想气体的内能只与温度有关,所以一定质量的理想气体等温压缩,内能不变,故E错误。

2.(热力学第一定律与气体图象的综合)(多选)一定量的理想气体发生状态变化,其压强p随热力学温度T的变化如图所示,气体经历了A→B→C→D→A的循环过程,下列说法正确的是( )A.A→B过程中气体对外做功B.B→C过程中气体体积不变C.C状态下的单位体积气体分子数一定比D状态下的多D.D→A过程中气体放出热量E.A状态下的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数一定比C状态下的多过程压强不变,温度升高,体积变大,则气体对外做功,选项A正确;B→C过程压强减小,温度升高,则气体体积变大,选项B错误;因C、D 两状态的压强相等,C状态温度较高,则C状态体积较大,故C状态下的单位体积气体分子数一定比D状态下的少,选项C错误;D→A过程中温度不变,内能不变,压强变大,则体积减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体放出热量,选项D正确;因A状态压强大于C状态压强,A状态温度低于C状态温度,A状态分子平均速率小于C状态分子平均速率,A状态体积小于C状态体积,A状态分子数密度大于C状态分子数密度,则A状态下的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数一定比C状态下的多,选项E正确。

高考物理一轮复习课时规范练41 热力学定律与能量守恒定律(含答案)

课时规范练41热力学定律与能量守恒定律基础对点练1.(多选)(热力学定律的理解)关于热力学定律,下列说法正确的是()A.根据热力学第一定律可知,一定质量的理想气体等压膨胀对外做功,内能一定减少B.第一类永动机制不成,是因为它违反了热力学第一定律C.热力学第二定律是从另一个侧面阐述能量守恒定律D.从微观意义上讲,热力学第二定律是一个统计规律2.(热力学第一定律与气体状态方程的综合)如图所示,导热良好的圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上,用活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,活塞上堆放着铁砂,系统处于静止状态。

现缓慢取走铁砂,忽略活塞与汽缸之间的摩擦,外界环境温度不变,则在此过程中缸内气体()A.对外做功,其内能减少B.温度不变,与外界无热量交换C.分子碰撞缸壁时的平均作用力减小D.分子单位时间内对活塞的碰撞次数减少3.(多选)(热力学定律与图像)一定质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V-T图像如图所示,p a、p b、p c分别表示a、b、c的压强,下列判断正确的是()A.状态a、b、c的压强满足p c=p b=3p aB.过程a到b中气体内能增大C.过程b到c中气体吸收热量D.过程c到a中气体吸收的热量等于对外做的功4.(热力学定律与图像)右图为一定质量的理想气体状态的两段变化过程,一个从c到b,另一个是从a到b,其中c与a的温度相同,比较两段变化过程,则()A.c到b过程气体放出热量较多B.a到b过程气体放出热量较多C.c到b过程内能减少较多D.a到b过程内能减少较多5.(多选)(热力学定律与图像综合)如图,一定量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环,A、B、C、D分别位于矩形的四个顶点上。

下列说法正确的是()T0A.状态C的温度为32B.A→B过程,分子的平均动能减少C.D→A过程,气体压强增大、内能减小D.经历A→B→C→D→A一个循环,气体吸收的热量大于释放的热量6.(热力学第二定律)(2022山东枣庄期末)“天宫”空间站是“天和核心舱”“问天实验舱”和“梦天实验舱”的三舱组合体,三舱皆有“气闸舱”;航天员出站时,要途经“气闸舱”“减压”后才能出站;从太空返回空间站时要途经“气闸舱”“升压”后才能进站。

2024年高考物理第一轮复习讲义(有解析)：第十四章第3讲热力学定律与能量守恒定律

2024年高考物理第一轮复习讲义（有解析）：第十四章第3讲热力学定律与能量守恒定律【A级——夯实基础】1．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．热量可能自发地从低温物体传到高温物体解析：根据热力学第一定律，气体吸热后如果对外做功，则温度不一定升高，A错误；改变物体内能的方式有做功和传热，对气体做功可以改变其内能，B正确；理想气体等压膨胀对外做功，根据＝恒量知，膨胀过程温度升高，内能增大，由热力学第一定律知气体一定吸热，C错误；根据热力学第二定律知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，D错误。

答案：B2．(2022·重庆八中模拟)下列说法错误的是()A．液体分子的无规则热运动就是布朗运动B．晶体不一定有各向异性C．晶体有确定的熔点D．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解析：布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，故A错误；单晶体有各向异性，多晶体有各向同性，故B正确；晶体一定有固定的熔点，故C正确；根据热力学第一定律可知，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，即ΔU＝W＋Q，故D正确。

答案：A3．如图所示，汽缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态。

现通过电热丝对气体A加热一段时间后活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是()A．气体A吸热，内能增加B．气体B吸热，对外做功，内能不变C．气体B分子的平均动能减小D．气体A和气体B内每个分子的动能都增大解析：气体A等容变化W＝0，温度升高，内能增加，根据ΔU＝W＋Q可知气体A吸热，故A正确；气体B做等压变化，温度升高，则体积增大，气体对外做功，W0，因此气体吸热，C错误；温度不变，分子平均动能不变，D错误。

高考物理一轮复习文档第十四章热力学定律与能量守恒讲义

第3讲热力学定律与能量守恒板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】热力学第一定律Ⅰ1．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＝Q＋W中正、负号法则(4)ΔU＝Q＋W的三种特殊情况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若过程是等容的，即W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。

③对于理想气体，若过程是等温的，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。

【知识点2】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。

”(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减小。

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性增大的方向进行。

【知识点3】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．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。

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。

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。

高考物理一轮复习第十四章热学第2讲热力学定律与能量守恒课件

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3-1 根据你学的热学中的有关知识,判断下列说法中正确的是 ( A )
A.机械能可能全部转化为内能,内能也可以全部用来做功以转化成机械能 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.尽管技术不断进步,热机的效率仍不能达到100%,制冷机却可以使温度降到-273.15 ℃ 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
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编后语
常常可见到这样的同学，他们在下课前几分钟就开始看表、收拾课本文具，下课铃一响，就迫不及待地“逃离”教室。实际上，每节课刚下课时的几分钟是我们对上课内容查漏补缺的好时机。善于学习的同学往往懂得抓好课后的“黄金两分钟”。那么，课后的“黄金时间”可以用来做什么呢？
一、释疑难
对课堂上老师讲到的内容自己想不通卡壳的问题，应该在课堂上标出来，下课时，在老师还未离开教室的时候，要主动请老师讲解清楚。如果老师已经离开教室，也可以向同学请教，及时消除疑难问题。做到当堂知识，当堂解决。
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3-2 如图所示为电冰箱的工作原理示意图,压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环,在蒸发器中的制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外。
(1)下列说法正确的是 ( BC )
A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能 C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律 D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律 (2)电冰箱的制冷系统从冰箱内吸收的热量与释放的热量相比,有怎样的关系?

高考物理一轮复习课件热力学定律和能量守恒

测温原理
热电偶是利用两种不同金属导体或半导体的温差电效应来测量温度的。当热电偶两端存在温差时，就会产生热电势，通过测量热电势的大小即可得知温度的高低。
应用
热电偶被广泛应用于各种温度测量场合，如钢铁冶炼、石油化工、航空航天等领域。它具有测量范围广、精度高、稳定性好等优点。
热力学在环保和可持续发展中作用
02
能量守恒与转化
能量守恒定律
01
能量守恒定律的表述
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一
种形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能量的总量保持不变。
02
能量守恒定律的适用范围
适用于宏观和微观世界的一切物质和能量转化过程。
03
能量守恒定律的意义
揭示了自然界中各种能量形式之间的相互转化和守恒关系，为热力学、
节能减排
热力学在节能减排方面发挥着重要作用。通过优化热力系统、提高能源利用效率、开发新能源等手段，可以减少能源消耗和污染物排放，促进环保和可持续发展。
资源回收利用
热力学还可以应用于资源回收利用领域。例如，利用余热回收技术可以将废弃的热能转化为有用的电能或热能，提高能源利用效率。同时，热力学还可以指导废弃物处理和资源化利用等方面的工作。
06
高考真题解析与备考策略
历年高考真题回顾与解析
（2019年全国卷Ⅰ ）关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是（）
B. 不可能使热量由低温物体传递到高温物体
A. 一定量气体吸收热量，其内能一定增大
历年高考真题回顾与解析
• C. 若两分子间距离增大，分子势能一定增大 • D. 若两分子间距离减小，分子间的引力和斥力都增大 • 解析：本题考查热力学第一定律、热力学第二定律、分子动理论等知识

新教材适用2024版高考物理一轮总复习第14章热学第3讲热力学定律与能量守恒定律课件

核心考点·重点突破
考点一对热力学第一定律的理解 1．热力学第一定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的符号的规定
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
知识点3 能量守恒守恒
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__到另一个物体，在转化或转移的过程中能量的总量___保__持__不__变___。 2．能源的利用 (1)存在能量耗散和__品__质__下__降____。 (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、风能等)。
考点二对热力学第二定律的理解 1．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。
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。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，如气体的绝热膨胀过程。
3．应用热力学第一定律时，首先要明确研究对象是哪个物体或哪几个物体组成的系统；其次要正确掌握公式的符号法则，对已知量，必须按符号法则确定它们的正负号后，再代入公式计算；对未知量，可先按正号代入公式，根据计算结果的正负，确定问题的答案。

2024届高考物理一轮总复习第十四章热学第3节热力学定律能量守恒课件

4.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.气体在真空中自由膨胀，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，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.
考向 1 利用热力学第一定律进行定性分析【典题 1】(2022 年广东梅州模拟)在梅州某中学的科技创新节上，有同学做了一个小实验：如图 14-3-2 所示，先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球的体积将会
________(填“变大”或“变小”)，是因为烧瓶里的气体_______ (填“放出”或“吸收”)了热量.
【基础自测】
1.判断下列题目的正误. (1)做功和热传递的实质是相同的.( ) (2)绝热过程中，外界压缩气体做功 20 J，气体的内能一定减少.( ) (3)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变.( ) (4)利用河水的能量使船逆水航行的设想，符合能量守恒定律.( )
(5)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.( )
解析：空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，
这个过程要消耗电能，不是自发的过程.由于空调的压缩机做功，使得空调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量.
答案：不是大于
方法技巧热力学第一、第二定律的比较
项目
热力学第一定律
热力学第二定律
定律揭示的问题
从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系
与外界对它所__做__的__功____的和. (2)表达式：____Δ_U__＝__W_＋__Q______.

二讲热力学一定律能量守恒定律

气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻
弹簧的一端固定于理想气体容器的底部.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(弹簧处于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 , 气体达到平衡态 , 经过D此过程
二讲热力学一定律能量
守恒定律
一、热力学第一定律 1.定律内容：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： Δ UQW
改变内能的两种方式：
一.做功（绝热过程Q0）Δ U W，能量的转化. 外界对气体做功W 0，Δ U 0内能增加. 气体对外界做功W 0，Δ U, 0内能减小. 二.热传递（不做功W0）Δ U Q.能量的转移. 吸收热量Q 0，Δ U 0内能增加. 放出热量Q 0，Δ U 0内能减小.
A.由a状态至b状态过程中，气体放出热量，内能不变 B.由b状态至c状态过程中，气体对外做功，内能增加，平均每个
气体分子在单位时间内与器壁碰撞的次数不变
C.c状态与a状态相比，c状态分子平均距离较大，
分子平均动能较大
D.b状态与a状态相比，b状态分子平均距离较小，
分子平均动能相等
分析： 1.a到气b体理等想温变化不，变内，能V减 E0小，W
题后总结：（质1量）的一理定想气只体由的温内度能决定，与体积无N关 α.TE. ( 2 ) Δ WUQ 和 PTVC 及图像的综热合点是.高考
【变式3】如图所示的容器中，A、B各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定，A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界无热交换。开始A中水面比B 中高，打开阀门，使A中的水逐渐流向B中，最后达到平衡，在这个过程中（） A、大气压对水做功，水的内能增加 B、水克服大气压做功，水的内能减少 C、大气压对水不做功，水的内能不变 D、大气压对水不做功，水的内能增加.

2024版新教材高考物理全程一轮总复习第十四章热学第3讲热力学定律与能量守恒学生用书

第3讲热力学定律与能量守恒课程标准1.知道热力学第一定律．通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，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．素养目标物理观念：(1)知道热力学第一定律及其符号法则，了解能量守恒定律及永动机不可能制成．(2)知道传热、扩散现象、机械能与内能的转化具有方向性，了解能量耗散和品质降低的内容，能解释相关现象．科学思维：(1)理解热力学第一定律的公式并能进行相关的分析计算，能根据能量守恒定律解释永动机不可能制成的原因．(2)理解热力学第二定律的两种表述，学会用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题，提高分析推理能力．必备知识·自主落实一、改变物体内能的两种方式1．________．2．热传递．二、热力学第一定律实质是能量守恒定律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________与外界对它所做的功的和．2．表达式：ΔU＝________．3．表达式中的正、负号法则三、能量守恒定律1．内容：能量既不会凭空________，也不会凭空消失，它只能从一种形式________为其他形式，或者是从一个物体________到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量________．2．第一类永动机是不可能制成的，它违背了________________．四、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．不需要任何第三者介入，就能发生(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“________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________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．走进生活泉城济南，以泉闻名．小张同学在济南七十二名泉之一的珍珠泉游览时，发现清澈幽深的泉池底部，不断有气泡生成，上升至水面破裂．(1)气泡在泉水里上升过程中，气泡对泉水做正功还是做负功？(2)气泡在泉水里上升过程中，气泡吸收热量还是放出热量？关键能力·精准突破考点一热力学第一定律的理解和应用1．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．2．两点注意(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)对于理想气体要抓住温度T变化是内能变化的标志(T升高，内能增加ΔU>0，反之，内能减少ΔU<0)．针对训练1.如图是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的( )A．温度升高，内能增加600 JB．温度升高，内能减少200 JC．温度降低，内能增加600 JD．温度降低，内能减少200 J2．如图a，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1 m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2×103 N的恒力使活塞移动相同距离所做的功(图b甲)．内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25 J.(1)求上述压缩过程中气体内能的变化量；(2)燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1 m，其做的功相当于9×103N 的恒力使活塞移动相同距离所做的功(图b乙)，该做功过程气体传递给汽缸的热量为30 J，求此做功过程气体内能的变化量．考点二热力学第二定律的理解和应用1．热力学第二定律的含义(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．3．热力学过程的方向性实例针对训练3.(多选)根据热力学第二定律，下列说法中正确的是( )A．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化B．没有冷凝器，只有单一的热库，能从单一热库吸收热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的C．制冷系统将冰箱里的热量传到外界较高温度的空气中而不引起其他变化D．不可能使热量由低温物体传到高温物体，而不引起其他变化4．(多选)对于热力学定律，下列说法正确的是( )A．第一类永动机不可能制成，因为违背了能量守恒定律B．热力学第一定律指出，可能达到绝对零度C．热力学第一定律指出，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功的和D．热力学第二定律指出，不能从单一热源吸热全部用来对外做功而不产生其他影响考点三气体实验定律与热力学第一定律的综合应用考向1 热力学第一定律与图像的综合应用例1[2022·辽宁卷]一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统( )A．对外界做正功B．压强保持不变C．向外界放热D．内能减少[解题心得]例2[2022·江苏卷]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[解题心得]考向2 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用气体实验定律与热力学定律的综合问题的求解思路例3[2023·陕西西安检测]如图所示，圆柱形洒水壶密封时容积为V，打气筒气室容积ΔV＝V50，某次浇花时，倒入壶中的水的体积为4V5并密封，然后开始打气，每一次打入压强为p0、体积为V50的空气，已知大气压强为p0，不计喷水细管的体积及喷水后细管内剩余液体的压强，已知气体质量m∝pVT(p为气体压强，V为气体体积，T为热力学温度)，打气过程及喷洒过程中环境温度不变．(1)至少打几次气后，洒水壶里的水可以全部喷完？(2)若在喷洒过程中洒水壶中空气从外界吸收的热量为12 J，求壶中空气对外做的功．[试答]例4[2023·安徽名校二联]如图所示，一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置，内有活塞，其横截面积为S＝1×10－4m2，质量为m＝1 kg，活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气，其内密封有一定质量的理想气体，气柱高度h＝0.2 m．已知大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10 m/s2.(1)如果在活塞上缓慢堆放一定质量的细砂，气柱高度变为原来的23，求砂子的质量m砂；(2)如果在(1)基础上给汽缸底缓慢加热，使活塞恢复到原高度，此过程中气体吸收热量5 J，求气体内能的增量ΔU.[试答]第3讲热力学定律与能量守恒必备知识·自主落实一、1．做功二、1．热量2．Q＋W3．吸收增加放出减少三、1．产生转化转移保持不变2．能量守恒定律四、1．(2)第二类2．无序性走进生活答案：(1)气泡对泉水做正功．(2)气泡吸收热量．关键能力·精准突破1．解析：外界对气体做功W＝800 J，气体向外散热，则Q＝－200 J，根据热力学第一定律得，气体内能的增量ΔU＝W＋Q＝800 J－200 J＝600 J，即内能增加600 J；对于一定质量的理想气体，内能增加，温度必然升高．A项正确．答案：A2．解析：(1)压缩过程活塞对气体做的功W1＝F1l1＝2×103×0.1 J＝200 J气体内能的变化量ΔU1＝W1＋Q1＝200 J－25 J＝175 J.(2)气体膨胀过程中气体对外界所做的功W2＝F2l2＝－9×103×0.1 J＝－900 J气体内能的变化量ΔU2＝W2＋Q2＝－900 J－30 J＝－930 J汽缸内气体在压缩过程中内能增加了175 J，在膨胀做功过程中气体内能减少了930 J.答案：(1)175 J (2)减少了930 J3．解析：热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性．机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须借助外界的帮助，因而会引起其他变化，选项A正确，选项B错误；传热过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传到低温物体，但要从低温物体传到高温物体，必然会引起其他变化(外界对系统做功)，选项C错误，选项D正确．答案：AD4．解析：第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功，违背了能量守恒定律，所以不可能制成，A正确；绝对零度是无法达到的，故B错误；根据热力学第一定律ΔU＝Q ＋W可知，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，故C正确；热力学第二定律指出，不能从单一热源吸热全部用来对外做功而不产生其他影响，故D正确．答案：ACD例1 解析：理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，理想气体对外界做正功，A正确；由题图VT图像可知V＝V0＋kT，根据理想气体的状态方程有pVT ＝C，联立有p＝Ck+V0T，可看出T 增大，p 增大，选项B 错误；理想气体从状态a 变化到状态b ，温度升高，内能增大，D 错误；理想气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，C 错误．答案：A例2 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，根据温度是气体分子平均动能的标志，可知状态a 和状态b 的分子平均动能相同，而理想气体内能只与温度有关，所以理想气体状态a 的内能等于状态b 的内能，选项A 错误；由于状态b 和状态c 体积相同，且p b <p c ，根据理想气体状态方程p b V b T b＝p c V c T c，可知T b <T c ，又因为T b ＝T a ，故T a <T c ，选项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，根据热力学第一定律，ΔU ＝W ＋Q ，可知气体吸收热量；选项C 正确，D 错误．答案：C例3 解析：(1)对洒水壶中的气体，状态1：p 1＝p 0，V 1＝V5 设至少打n 次气后洒水壶中气体为状态2：p 2，V 2＝V5当水刚好全部喷洒完毕时气体为状态3：p 3＝p 0，V 3＝V 气体由状态1到状态2，根据质量关系有 p 1V 1＋np 0ΔV ＝p 2V 2气体由状态2到状态3做等温变化，由玻意耳定律有p 2V 2＝p 3V 3 联立解得n ＝40次．(2)喷洒过程中由于环境温度不变，气体内能不变，根据热力学第一定律有 ΔU ＝W ＋Q解得W ＝－Q ＝－12 J则壶中空气对外做的功为12 J. 答案：(1)40次 (2)12 J例4 解析：(1)因为缓慢放置砂子，气体发生等温变化，根据玻意耳定律有p 1V 1＝p 2V 2 放置砂子前有p 1＝p 0＋mg SV 1＝hS放置砂子后有p 2＝p 0＋mg+m 砂gSV 2＝23hS联立解得m 砂＝1 kg.(2)由(1)可得p 2＝3×105Pa ，使活塞恢复到原高度的过程，气体压强不变，气体对外做功，则有W ＝－p 2ΔV ＝－13p 2Sh由热力学第一定律得ΔU ＝W ＋Q 联立解得ΔU ＝3 J. 答案：(1)1 kg (2)3 J。