人教版高中物理总复习[知识点整理及重点题型梳理] 热力学定律及能量守恒(基础)

（

人教版高中物理总复习

知识点梳理

重点题型（

常考知识点

）巩固练习物理总复习：热力学定律及能量守恒

【考纲要求】

1、理解热力学第一定律、第二定律；

2、运用能量守恒定律解决问题。

【考点梳理】

考点一、改变内能的两种方式

1、热传递

①条件：存在温度差，最终结果是使两物体温度一样。

②方式：热传导、热对流、热辐射。

③规律：热量从高温物体传向低温物体。

④和内能变化的关系：系统在单纯的传热过程中，内能的增量∆U等于外界向系统传递的热量Q，即∆U=Q。

2、做功

做功改变物体内能的过程是将其他形式的能（如机械能）与内能相互转化的过程，做功

使物体内能发生变化时，内能改变了多少用做功的数值来度量。

要点诠释：1）要使物体改变同样的内能，通过做功或者热传递都可以实现，若不知道过程，我们无法分辨出是做功还是热传递实现的这种改变。

（2）做功是宏观的机械运动向物体的微观分子热运动的转化。热传递则是通过分子之间的相互作用，使不同物体间分子热运动变化，是内能的转移。前者能的性质发生了变化，后者能的性质不变。

（3）物体的内能增加与否，不能单纯地只看做功或热传递，两个过程需要全面考虑。考点二、热力学第一定律

1、内容

物体内能的增量∆U等于外界对物体做的功W和物体吸收的热量Q的总和。

2、公式

W+Q=∆U

要点诠释：

（1）在应用热力学第一定律时，应特别分清W、Q的正负号，以便准确地判断∆U的正、负。热力学第一定律的符号法则：

①功W＞0，表示外界对系统做功；W＜0，表示系统对外界做功。

②热量Q＞0，表示物体吸热；Q＜0，表示物体放热。

③内能∆U＞0，表示内能增加；∆U＜0，表示内能减少。

（2）容易出错的几种特殊情况

①若是绝热过程，则Q=0、W=∆U，即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=∆U，物体吸收的热量等于物体内能的增加；

③若过程的始末状态物体的内能不变，即∆U=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。

考点三、热力学第二定律

1、两种表述

.

（1）按热传递的方向性来表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。

（2）按机械能与内能转化过程的方向性来表述：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。 要点诠释：

这里所说“自发地”是指没有任何外界的影响或帮助，电冰箱工作时能将冰箱内（温度较 低）的热量，传给外界空气（温度较高），是因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功。

上述两种表述是等价的，即一个说法是正确的，另一个说法也必然是正确的；如果一个 说法是错误的，另一个说法必然也是不成立的。 2、热力学第二定律的意义

提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要自然 规律。

3、热力学第二定律的微观解释

（1）一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。这是热力学第二定 律的微观意义。

（2）从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的 状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序度更 大的方向发展。

4、两类永动机的比较

第一类永动机 第二类永动机

不消耗能量却可以源源不断地对外做功 从单一热源吸热，全部用来对外做功而不引起其他变化的

的机器 机器

违背能量守恒，不可能实现 不违背能量守恒，但违背热力学第二定律，不可能实现

考点四、能量守恒定律 1、能量守恒定律

（1）能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，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，这就是能的转化和守恒 定律。

（2）能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的规律。 （3）永动机是永远造不出来的。 2、能源、环境

（1）常规能源：人们把煤、石油、天然气叫做常规能源。常规能源有限，常规能源带 来环境问题：温室效应、酸雨、光化学烟雾等。

（2）新能源：风能、水流(河流、潮汐)能、太阳能、热核能、氢能源、反物质能等。 风能、水流能、生物质能等是可再生能源，而石油、煤炭、天然气是不可再生能源。 要点诠释：对能量守恒定律的理解：

1、某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量与增加量相等。

2、某个物体能量的减少，一定存在其他物体能量的增加，且减少量和增加量一定相等。

3、在利用能量转化与守恒定律解题时，要注意先搞清过程中有几种形式的能在转化或 转移，分析初、末状态确定 ∆E 、 ∆E 各为多少，再由 ∆E = ∆E 列式计算。

增

减

增

减

【典型例题】

类型一、热力学第一定律 例 1、（2015 重庆）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

【答案】D

【解析】对车胎内的理想气体分析知，体积增大为气体为外做功，内能只有动能，而动

能的标志为温度，故中午温度升高，内能增大，故选D。

【考点】本题考查理想气体的性质、功和内能、热力学第一定律。

举一反三

【变式1】100℃的水完全变成100℃的水蒸气，则（）

A.水分子的内能增加

B．水的内能增加

C．水所增加的内能小于所吸收的热量

D．水所增加的内能等于所吸收的热量

【答案】BC

【解析】由于温度不变，水分子的内能不变。体积膨胀，水分子的势能变大，水的内能增加。体积膨胀时要克服外界大气压力做功，由热力学第一定律可知，水所增加的内能要小于吸收的热量。

【变式2】(2014山东卷)如图所示，内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体()

A．内能增加

B．对外做功

C．压强增大

D．分子间的引力和斥力都增大

【答案】AB

【解析】根据理想气体状态方程，缸内气体压强不变，温度升高，体积增大，对外做功．理

想气体不计分子间的作用力，温度升高，内能增加．选项A、B正确．

【变式3】如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向筒内打气，使容器内的压强增加到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器后