高考物理一轮总复习第十三章第三讲热力学定律与能量守恒定律教案

第三讲热力学定律与能量守恒定律教案一、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＝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．[小题快练]1．判断题(1)为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量，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，气体的内能可能不变．( × )(3)在给自行车打气时，会发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外界吸热．( × )(4)可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功．( √ )2．一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1.3×105 J，则此过程( B )A．气体从外界吸收热量2.0×105 JB．气体向外界放出热量2.0×105 JC．气体从外界吸收热量6.0×104 JD．气体向外界放出热量6.0×104 J3．(多选)对热力学第二定律，下列理解正确的是( BD )A．自然界进行的一切宏观过程都是可逆的B．自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的C．热量不可能由低温物体传递到高温物体D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的考点一热力学第一定律 (自主学习)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，即ΔU＝Q＋W.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．1－1.[热力学第一定律的理解] (多选)(2015·广东卷)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答案：AB1－2.[热力学第一定律的应用] (多选) (2019·拉萨北京实验中学月考)如图，用隔板将一绝热气缸分成两部分，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气缸．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( )A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．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：气体向真空扩散过程中不对外做功，且又因为气缸绝热，可知气体自发扩散前后内能相同，选项A正确，C错误；气体在被压缩的过程中活塞对气体做功，因气缸绝热，则气体内能增大，选项B、D正确；气体在被压缩的过程中，因气体内能增加，则温度升高，气体分子的平均动能增加，选项E错误．答案：ABD[反思总结]判定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．考点二热力学第二定律 (自主学习)1．对热力学第二定律关键词的理解在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”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．2．热力学第二定律的实质自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．如(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AB3．两类永动机的比较2－1.[热力学第二定律的理解] (多选)根据热力学定律，下列说法正确的是( ) A．第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成B．效率为100%的热机是不可能制成的C．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递D．从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化是提高机械效率的常用手段E．吸收了热量的物体，其内能也不一定增加答案：BCE2－2.[热力学定律的理解] (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答案：ADE考点三气体实验定律与热力学第一定律的综合应用 (自主学习)气体实验定律与热力学第一定律的结合量是气体的体积和温度，当温度变化时，气体的内能变化，当体积变化时，气体将伴随着做功，解题时要掌握气体变化过程的特点：(1)等温过程：内能不变，即ΔU＝0.(2)等容过程：W＝0.(3)绝热过程：Q＝0.3－1.(多选)(2019·甘肃一中期中)如图所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p－T图中从a到b的直线所示，在此过程中( )A．气体的体积减小B．气体对外界做功C．气体的内能不变D．气体先从外界吸收热量，后向外界放出热量E．外界对气体做功，同时气体向外界放出热量解析：由p1V1＝p2V2得，由a到b压强变大，体积减小．故A正确；温度不变气体内能不变．故C正确；由热力学第一定律可得，外界对气体做功，同时气体向外界放出热量，故E正确．答案：ACE3－2.如图所示，一根上粗下细、粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端封闭、下端开口，横截面积S 1＝4S 2，下端与大气连通．粗管中有一段水银封闭了一定质量的理想气体，水银柱下表面恰好与粗管和细管的交界处平齐，空气柱和水银柱长度均为h ＝4 cm.现在细管口连接一抽气机(图中未画出)，对细管内气体进行缓慢抽气，最终使一半水银进入细管中，水银没有流出细管．已知大气压强为p 0＝76 cmHg.(1)求抽气结束后细管内气体的压强；(2)抽气过程中粗管内气体吸热还是放热？请说明原因．解析：(1)缓慢抽气过程，粗管内气体温度不变，设抽气后粗管内气体压强为p 1，细管内气体压强为p 2，由玻意耳定律知(p 0－ρgh )hS 1＝p 1(h ＋12h )S 1，由S 1＝4S 2知抽气后细管内水银柱长度为2h ，故p 2＝p 1＋(12h ＋2h )ρg ，解得p 2＝58 cmHg.(2)吸热．抽气过程中，粗管内气体温度不变，内能不变，ΔU ＝W ＋Q ＝0，气体体积增大，对外做功，W ＜0，则Q ＞0，故气体需要吸热． 答案：(1)58 cmHg (2)见解析1．关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是( D ) A ．一定量气体吸收热量，其内能一定增大 B ．不可能使热量由低温物体传递到高温物体 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，分子间引力和斥力都增大2．(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体( AC )A ．体积减小，内能增大B ．体积减小，压强减小C ．对外界做负功，内能增大D ．对外界做正功，压强减小3．(多选)夏天，自行车内胎充气过足，放在阳光下受到暴晒，车胎极易爆裂．关于这一现象对车胎内气体描述正确的有(暴晒过程中内胎容积几乎不变)( BCD ) A ．车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，分子间斥力急剧增大的结果B ．在爆裂前的过程中，车胎内气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大C ．在爆裂前的过程中，车胎内气体吸热，内能增加D ．在车胎突然爆裂的瞬间，车胎内气体内能减少4. 如图所示，一个厚度和质量不计、横截面积为S ＝10 cm 2的绝热汽缸倒扣在水平桌面上，汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上，活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体，开始时，气体的温度为T 0＝300 K, 压强为p ＝0.5×105Pa, 活塞与汽缸底的距离为h ＝10 cm ，活塞与汽缸可无摩擦滑动且不漏气，大气压强为p 0＝1.0×105Pa.求：(1)此时桌面对汽缸的作用力F ；(2)现通过电热丝给气体缓慢加热到T ，此过程中气体吸收热量为Q ＝7 J ， 内能增加了ΔU ＝5 J ，整个过程活塞都在汽缸内，求T 的值． 解析：(1)对汽缸受力分析，由平衡条件有F ＋pS ＝p 0S ，得F ＝(p 0－p )S ＝50 N.(2)设温度升高至T 时活塞距离汽缸底H ，则 气体对外界做功W ＝p 0ΔV ＝p 0S (H －h )， 由热力学第一定律ΔU ＝Q －W ， 解得H ＝12 cm.气体温度从T 0升高到T 的过程，由理想气体状态方程得pSh T 0＝p 0SH T， 解得T ＝p 0HphT 0＝720 K. 答案：(1)50 N (2)720 K[A 组·基础题]1．(2015·重庆卷)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( D ) 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2. (2018·开封模拟)一定质量的理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在( B )A．ab过程中不断减小B．bc过程中保持不变C．cd过程中不断增加D．da过程中保持不变解析：因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B 正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A错误；cd是等压线，温度降低则体积减小，C 错误；连接aO交cd于e，则ae是等容线，即V a＝V e，因为V d<V e，所以V d<V a，所以da过程中体积发生变化，D错误．3．(多选)根据热力学定律，下列说法中正确的是( AB )A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”4．(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是( ACE )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5．(多选) 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，后来活塞达到新的平衡，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( ACE )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A 分子的平均动能增大D ．气体A 和气体B 内每个分子的动能都增大E ．气体B 分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少[B 组·能力题]6. 如图所示，—个绝热的汽缸(汽缸足够高)竖直放置，内有一个绝热且光滑的活塞，中间有一个固定的导热性良好的隔板，隔板将汽缸分成两部分，分别密封着两部分理想气体A 和B .活塞的质量m ＝8 kg ，横截面积S ＝10 cm 2，与隔板相距h ＝25 cm ，现通过电热丝缓慢加热气体，当A 气体吸收热量Q ＝200 J 时，活塞上升了h ′＝10 cm ，此时气体的温度为t 1＝27 ℃，已知大气压强p 0＝1×105Pa ，重力加速度g 取10 m/s 2.(1)加热过程中，若A 气体的内能增加了ΔU 1＝55 J ，求B 气体的内能增加量ΔU 2； (2)现在停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加砂粒，当活塞恰好回到原来的位置时，A 气体的温度为t 2＝30 ℃，求添加砂粒的总质量M . 解析：(1)B 气体对外做功W ＝(p 0S ＋mg )h ′＝18 J ，由热力学第一定律得ΔU 1＋ΔU 2＝Q －W ，ΔU 2＝Q －W －ΔU 1＝127 J. (2)B 气体的初状态p 1＝p 0＋mg S＝1.8×105Pa ， V 1＝(h ＋h ′)S ＝3.5×10－4 m 3，T 1＝(27＋273) K ＝300 K ， B 气体的末状态p 2＝p 0＋(m ＋M )g S，V 2＝hS ＝2.5×10－4 m 3，T 2＝(30＋273) K ＝303 K ，由理想气体状态方程得p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2，代入数据得M ＝7.452 kg. 答案：(1)127 J (2)7.452 kg7．一定质量的理想气体，其内能跟温度成正比．在初始状态A 时，体积为V 0，压强为p 0，温度为T 0，已知此时其内能为U 0.该理想气体从状态A 经由一系列变化，最终还回到原来状态A ，其变化过程的p －T 图象如图所示，其中CA 延长线过坐标原点，B 、A 在同一竖直线上．求： (1)气体在状态B 的体积；(2)气体在状态C 的体积；(3)从状态B 经由状态C ，最终回到状态A 的过程中，气体与外界交换的热量．解析：(1)由题图可知，从状态A 到状态B 气体温度T 1＝T 0，为等温变化过程，在状态B 时气体压强p 1＝3p 0，设体积为V 1，由玻意耳定律有p 0V 0＝p 1V 1，解得V 1＝V 03.(2)由题图可知，从状态B 到状态C 气体压强p 2＝p 1＝3p 0，为等压变化过程，在状态C 时气体温度T 2＝3T 0，设体积为V 2，由盖—吕萨克定律有V 1T 1＝V 2T 2，解得V 2＝V 0.(3)由状态B 经状态C 回到状态A ，设外界对气体做的总功为ΔW ，从状态B 到状态C ，设外界对气体做功为ΔW BC ， ΔW BC ＝p 2(V 1－V 2)， 联立解得ΔW BC ＝－2p 0V 0.从状态C 回到状态A ，由图线知为等容过程，外界对气体不做功，所以ΔW ＝ΔW BC ＝－2p 0V 0. 由状态B 经状态C 回到状态A ，气体内能增加量为ΔU ＝0，设气体从外界吸收的热量为ΔQ ，由热力学第一定律ΔU ＝ΔQ ＋ΔW ，解得ΔQ ＝2p 0V 0，即气体从外界吸收热量2p 0V 0. 答案：(1)V 03 (2)V 0 (3)从外界吸收热量2p 0V 0。

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。

专题11.3 热力学定律与能量守恒定律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．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＝Q＋W中正、负号法则：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。

知识点三、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。

高频考点一热力学第一定律与能量守恒定律例1．(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，布朗运动越不明显答案：BCE【变式探究】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。

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01做功；(2)传热。

2．热力学第一定律(1)内容02热量与外界对它所做的功的和。

(2)表达式：ΔU03Q＋W。

(3)ΔU＝Q＋W中物理量正、负号的意义物理量意义W Q ΔU符号＋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01转化为其他形式，或者从一个物体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．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03能量守恒定律，因此不可能实现。

知识点热力学第二定律Ⅰ1．克劳修斯表述01自发地从低温物体传到高温物体。

2．开尔文表述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04无序方向发展，即一个孤立系统的熵05不减少的。

(熵增加原理)4．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。

06热力学第二定律，不可能实现。

5．能源的利用(1)07品质降低。

(2)08环境的影响。

(3)要开发新能源(如09太阳能、生物质能、风能、水能等)。

一堵点疏通1．做功和传热的实质是相同的。

第3节热力学定律与能量守恒定律一、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)正、负号法则：物理量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。

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。

一、思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)1．外界压缩气体做功20 J,气体的内能可能不变。

(√) 2．给自行车打气时,发现打气筒的温度升高,这是因为打气筒从外界吸热。

3．可以从单一热源吸收热量,使之完全变成功。

(√) 4．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。

(×) 5．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小,能量正在消失。

(×) 6．利用河水的能量使船逆水航行的设想,符合能量守恒定律。

(√)二、走进教材1．(人教版选修3－3P61T2)(多选)下列现象中能够发生的是( )A．一杯热茶在打开杯盖后,茶会自动变得更热B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C．桶中混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．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体CD[由热力学第二定律可知,一切自发进行与热现象有关的宏观过程,都具有方向性,A 错误；热机的工作效率不可能达到100%,B错误；泥沙下沉,系统的重力势能减少,没有违背热力学第二定律,C正确；冰箱通过压缩机的工作,把热量从低温物体传到高温物体,该过程消耗了电能,没有违背热力学第二定律,D正确。

第 3 讲热力学定律与能量守恒定律一、热力学第必定律1．改变物体内能的两种方式(1)做功； (2) 热传达．2．热力学第必定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传达的热量与外界对它所做功的和．(2)表达式： U＝ Q＋ W.(3)U＝ Q＋ W中正、负号法例：物理量意义W Q U 符号＋外界对物体做功物体汲取热量内能增添－物体对外界做功物体放出热量内能减少二、能量守恒定律1．内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消逝，它只好从一种形式转变为另一种形式，或许是从一个物体转移到其余物体，在转变或转移的过程中，能量的总量保持不变．2．条件性能量守恒定律是自然界的广泛规律，某一种形式的能能否守恒是有条件的．3．第一类永动机是不行能制成的，它违反了能量守恒定律．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：热量不可以自觉地从低温物体传到高温物体．(2)开尔文表述：不行能从单调热库汲取热量，使之完整变为功，而不产生其余影响．或表述为“第二类永动机是不行能制成的．”2．用熵的观点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全部自觉过程老是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．4．第二类永动机不行能制成的原由是违反了热力学第二定律．1．判断以下说法能否正确．(1)为了增添物体的内能，一定对物体做功或向它传达热量，做功和热传达的本质是同样的．(×)(2)绝热过程中，外界压缩气体做功20J，气体的内能可能不变． ( × )(3) 在给自行车打气时，会发现打气筒的温度高升，这是由于打气筒从外界吸热．( × )(4) 能够从单调热源汲取热量，使之完整变为功．( √ )2．必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．气体从外界汲取热量 2.0 ×105JB．气体向外界放出热量 2.0 ×105JC．气体从外界汲取热量 6.0 ×104JD．气体向外界放出热量 6.0 ×104J答案 B3．木箱静止于水平川面上，此刻用一个80N 的水平推力推进木箱行进10m，木箱遇到的摩擦力为 60N，则转变为木箱与地面系统的内能U和转变为木箱的动能E k分别是( )A．＝ 200J，k ＝ 600JUEB．＝ 600J，k＝ 200JU EC．＝ 600J，k＝ 800JU ED．U＝ 800J，E k＝ 200J答案 B分析U＝ F f x＝60×10J＝600JE k＝F· x－ U＝80×10J－600J＝200J4． ( 人教版选修3－3P61 第 2 题改编 ) 以下现象中能够发生的是()A．一杯热茶在翻开杯盖后，茶会自动变得更热B．蒸汽机把蒸汽的内能所有转变为机械能C．桶中浑浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上边的水变清，泥、水自动分别D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体答案CD5． ( 粤教版选修3－ 3P73 第 3 题 ) 在一个密闭隔热的房间里，有一电冰箱正在工作，假如打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会()A．降低 B．不变C．高升 D．没法判断答案 C命题点一热力学第必定律与能量守恒定律1．热力学第必定律不单反应了做功和热传达这两种改变内能的过程是等效的，并且给出了内能的变化量和做功与热传达之间的定量关系．此定律是标量式，应用时功、内能、热量的单位应一致为国际单位焦耳．2．三种特别状况(1)若过程是绝热的，则 Q＝0， W＝ U，外界对物体做的功等于物体内能的增添；(2)若过程中不做功，即 W＝0，则 Q＝ U，物体汲取的热量等于物体内能的增添；(3) 若过程的初、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．例 1 (2016 ·全国Ⅲ卷· 33(1)) 对于气体的内能，以下说法正确的选项是()A．质量和温度都同样的气体，内能必定同样B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C．气体被压缩时，内能可能不变D．必定量的某种理想气体的内能只与温度相关E．必定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能必定增添答案CDE分析质量和温度都同样的气体，固然分子均匀动能同样，可是不一样的气体，其摩尔质量不同，即分子个数不一样，因此分子总动能不必定同样，A 错误；宏观运动和微观运动没相关系，pV因此宏观运动速度大，内能不必定大， B 错误；依据T ＝C可知，假如等温压缩，则内能不变；等压膨胀，温度增大，内能必定增大，C、 E 正确；理想气体的分子势能为零，因此一定量的某种理想气体的内能只与分子均匀动能相关，而分子均匀动能和温度相关，D正确．1．对于必定质量的理想气体，以下说法正确的选项是()A．保持气体的压强不变，改变其体积，能够实现其内能不变B．保持气体的压强不变，改变其温度，能够实现其内能不变C．若气体的温度渐渐高升，则其压强能够保持不变D．气体温度每高升1K 所汲取的热量与气体经历的过程相关E．当气体体积渐渐增大时，气体的内能必定减小答案CD分析必定质量的某种理想气体的内能只与温度相关系，温度变化则其内能必定变化， B 项错；保持气体的压强不变，改变其体积，则其温度必定改变，故内能变化， A 项错误；气体pV温度高升的同时，若其体积也渐渐变大，由理想气体状态方程T＝ C可知，则其压强能够不变， C项正确；由热力学第必定律U＝Q＋ W知，气体温度每高升 1 K 所汲取的热量Q与做功 W相关，即与气体经历的过程相关， D 选项正确；当气体做等温膨胀时，其内能不变， E项错．故C、 D 正确．2．(2015 ·北京理综· 13) 以下说法正确的选项是()A．物体放出热量，其内能必定减小B．物体对外做功，其内能必定减小C．物体汲取热量，同时对外做功，其内能可能增添D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变答案 C分析由热力学第必定律U＝ W＋ Q可知，改变物体内能的方式有两种：做功和热传达．若但 Q 未知，所之内能不必定减小， B 选项错误；物体汲取热量 Q ＞ 0，同时对外做功 W ＜ 0，W＋ Q 可正、可负、还可为 0，所之内能可能增添，故C 选项正确；物体放出热量＜0，同时Q对外做功＜ 0，因此＜ 0，即内能必定减小，D 选项错误．W U命题点二 热力学第二定律1．热力学第二定律的涵义(1) “自觉地” 指了然热传达等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界供给能量的帮助．(2) “不产生其余影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内达成，对四周环境不产生热力学方面的影响， 如吸热、放热、 做功等．在产生其余影响的条件下内能能够所有转变为机械能，如气体的等温膨胀过程．2．热力学第二定律的本质 热力学第二定律的每一种表述，都揭露了大批分子参加的宏观过程的方向性，从而令人们认识到自然界中进行的波及热现象的宏观过程都拥有方向性．3．热力学过程方向性实例热量 Q 能自觉传给(1) 高温物体?????????????低温物体．热量 Q 不可以自觉传给能自觉地完整转变为 (2) 功 ????????????热．不可以自觉地转变为能自觉膨胀到 (3) 气体体积V??????????气体体积 V ( 较大 ) ．1不可以自觉缩短到2能自觉混淆成(4) 不一样气体A 和B ??????????? 混淆气体 AB .不可以自觉分别成4．热力学第一、第二定律的比较热力学第必定律热力学第二定律它从能量守恒的角度揭露了功、 热量它指出自然界中出现的过程是有定律揭露的问题和内能改变量三者的定量关系方向性的机械能和内能的当摩擦力做功时， 机械能能够所有转 内能不行能在不惹起其余变化的转变化为内能状况下完整变为机械能表述形式只有一种表述形式有多种表述形式在热力学中，二者既互相独立，又互为增补，共同组成了热力学知识的两定律的关系理论基础5. 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，却能不停地对从单调热源汲取热量，使之完整变为功，设计要求外做功的机器而不产生其余影响的机器不行能制不违反能量守恒定律，违反热力学第二违反能量守恒定律成的原由定律例 2 (2016 ·全国Ⅰ卷· 33(1)) 对于热力学定律，以下说法正确的选项是()A．气体吸热后温度必定高升B．对气体做功能够改变其内能C．理想气体等压膨胀过程必定放热D．热量不行能自觉地从低温物体传到高温物体E．假如两个系统分别与状态确立的第三个系统达到热均衡，那么这两个系统相互之间也必定达到热均衡答案BDE分析气体内能的改变U＝ Q＋ W，故对气体做功可改变气体内能， B 选项正确；气体吸热为 Q，但不确立外界做功W的状况，故不可以确立气体温度变化， A 选项错误；理想气体等压pV膨胀， W<0，由理想气体状态方程T ＝C，p不变，V增大，气体温度高升，内能增大，U>0，由 U＝ Q＋ W，知 Q>0，气体必定吸热，C选项错误；由热力学第二定律，D选项正确；依据热均衡性质， E 选项正确．3．依据热力学定律，以下说法正确的选项是()A．电冰箱的工作表示，热量能够从低温物体向高温物体传达B．空调机在制冷过程中，从室内汲取的热量少于向室外放出的热量C．科技的不停进步使得人类有可能生产出从单调热源吸热所有用来对外做功而不惹起其余变化的热机D．即便没有漏气、摩擦、不用要的散热等损失，热机也不可以够把燃料产生的内能所有转变为机械能E．对能源的过分耗费使自然界的能量不停减少，形成“能源危机”答案ABD分析热量能够在外界做功的状况下从低温物体向高温物体传达，但不可以自觉进行，A正确；空调机在制冷过程中，从室内汲取的热量少于向室外放出的热量， B 正确；不行能从单调热源吸热所有用来对外做功而不惹起其余变化，故 C 错误；依据热力学第二定律，即便没有漏气、摩擦、不用要的散热等损失，热机也不可以够把燃料产生的内能所有转变为机械能，故 D 正确；对能源的过分耗费将形成“能源危机”，但自然界的总能量守恒，故 E 错误．4．对于热力学定律，以下说法正确的选项是()A．热量能够自觉地从高温物体传到低温物体B．不行能使热量从低温物体传向高温物体C．第二类永动机违犯了热力学第二定律D．气体向真空膨胀的过程是不行逆过程E．功转变为热的本质宏观过程是可逆过程答案ACD命题点三热力学定律与气体实验定律的综合解决热力学定律与气体实验定律的综合问题的基本思路例 3 (2016 ·全国Ⅱ卷· 33(1)) 必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pT图象如图 1 所示，此中对角线ac 的延伸线过原点O.以下判断正确的选项是 ()图 1A．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 中气体从外界汲取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对角线 ac 的延伸线过原点 O .答案 ABEpVC分析 由理想气体状态方程 T ＝C 得， p ＝V T ，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a > c ，故气体在状态 a 时的内能大于在状态 c 时的内能，选项 BT T正确；由热力学第必定律U ＝Q ＋ W 知， cd 过程温度不变，内能不变，则 Q ＝－ W ，选项 C错误； da 过程温度高升，即内能增大，则汲取的热量大于对外界做的功，选项D 错误；由p a V a p b V b p c V c p d V d＝ C ，即 p a V a ＝ CT a ， p b V b ＝ CT b ， p c V c ＝ CT c ， p d V d 理想气体状态方程知： T a ＝T b＝T c ＝T d ＝CT . 设过程 bc 中压强为 p 0＝ p ＝ p ，过程 da 中压强为 p 0′＝ p ＝ p . 由外界对气体做功 Wdb cd a＝ p ·Δ V 知，过程 bc 中外界对气体做的功 W bc ＝ p 0( V b －V c ) ＝ C ( T b － T c ) ，过程 da 中气体对外界做的功 W da ＝ p 0′ ( V a － V d ) ＝ C ( T a － T d ) ， T a ＝T b ， T c ＝ T d ，故 W bc ＝W da ，选项 E 正确．例 4必定质量的理想气体被活塞关闭在汽缸内，如图2 所示水平搁置．活塞的质量m ＝220kg ，横截面积 S ＝ 100cm ，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平搁置，活塞与汽缸底的距离 L 1＝ 12cm ，离汽缸口的距离L 2＝ 3cm.外界气温为 27℃，大气压强为 1.05× 10 Pa ，将汽缸迟缓地转到张口向上的竖直地点，待稳固后对缸内气体渐渐加热，使活塞上表面恰巧与汽缸口相平，已知g ＝ 10m/s 2，求：图 2(1) 此时气体的温度为多少？(2) 在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时汲取Q ＝ 370J 的热量，则气体增加的内能U 多大？①迟缓、稳固；②活塞上表面恰巧与汽缸口相平．答案(1)450K (2)310J分析(1)当汽缸水平搁置时， p0＝1.0×105Pa，V0＝L1S， T0＝(273＋27) K＝300 K当汽缸口向上，活塞抵达汽缸口时，活塞的受力剖析如下图，有p S＝p S＋ mg1 0则1＝mg 5Pa ＋200 5Pa 0＋＝1.0 × 10 － 2 Pa＝1.2×10p p S 10 V＝(L＋L)S1 1 2由理想气体状态方程得p0L1S p1 L1＋ L2 S0 ＝ 1T Tp1 L1＋ L2 5则 T1＝ 1.2 ×10 ×150 1 T0＝1.0 ×105×12×300 K＝450 K.p L(2)当汽缸口向上，未加热稳准时：由玻意耳定律得p L S＝p LS0 1 1则 L＝p0L1 1.0 × 105× 121 ＝ 1.2×105cm ＝ 10 cm p加热后，气体做等压变化，外界对气体做功为W＝－ p0( L1＋ L2－L) S－ mg( L1＋ L2－ L)＝－60 J依据热力学第必定律U＝ W＋ Q得U＝310 J.5.必定质量的理想气体经历了如图 3 所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态视为均衡态，各状态参数如下图． A 状态的压强为1×105Pa，求：图 3(2)达成一次循环，气体与外界热互换的热量．答案(1)600 K(2) 放热 150 J分析(1) 理想气体从A状态到B状态的过程中，压强保持不变，依据盖—吕萨克定律有A BV ＝VA BT TV B代入数据解得T B＝T A＝600 KV A(2)理想气体从 A 状态到 B 状态的过程中，外界对气体做功W1＝－ p A( V B－ V A)解得 W1＝－100 J气体从 B 状态到 C状态的过程中，体积保持不变，依据查理定律有p B p C＝T B T C解得 p C＝2.5×105Pa从 C状态到 D状态的过程中，外界对气体做功W2＝p C( V B－ V A)解得 W2＝250 J一次循环过程中外界对气体所做的总功W＝ W1＋ W2＝150 J理想气体从 A 状态达成一次循环，回到A状态，始末温度不变，所之内能不变．依据热力学第必定律有U＝W＋Q解得 Q＝－150 J故达成一次循环，气体向外界放热150 J.6. 如图 4 所示，用轻质活塞在汽缸内关闭必定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦忽视不计，开始时活塞距离汽缸底部高度H 1＝ 0.60m ，气体的温度 T 1＝ 300K ；现给汽缸迟缓加热至2＝480K ，活塞迟缓上涨到距离汽缸底部某一高度2处，此过程中缸内气体增添的内能UTH＝300J ．已知大气压强p 0＝ 1.0 ×105Pa ，活塞横截面积＝ 5.0 × 10－3m 2. 求：S图 4(1) 活塞距离汽缸底部的高度 H 2 ；(2) 此过程中缸内气体汲取的热量Q . 答案(1)0.96m(2)480JH 1S H 2S 分析 (1)气体做等压变化，依据盖—吕萨克定律得：T ＝ T120.60 mH2即 300 K ＝480 K解得 H 2＝ 0.96 m(2) 在气体膨胀的过程中，气体对外做功为：W ＝p5－0.60) ×5.0 ×10－ 30 V ＝[1.0 ×10 ×(0.96]J ＝180J依据热力学第必定律可得气体内能的变化量为U ＝－ W 0＋ Q ，得 Q ＝ U ＋ W 0＝ 480 J.题组 1 热力学第必定律的理解和应用1．在装有食品的包装袋中充入氮气，而后密封进行加压测试，测试时，对包装袋迟缓施加压力，将袋内的氮气视为理想气体，在加压测试过程中，以下说法中正确的选项是( )A ．包装袋内氮气的压强增大B ．包装袋内氮气的内能不变C ．包装袋内氮气对外做功D．包装袋内氮气放出热量E．包装袋内氮气的所有分子运动速率都保持不变答案ABD2．以下说法中正确的选项是()A．物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大B．必定质量气体的体积增大，但既不吸热也不放热，内能减小C．同样质量的两种物体，提升同样的温度，内能的增量必定同样D．物体的内能与物体的温度和体积都相关系E．凡是与热现象相关的宏观过程都拥有方向性答案BDE分析速度增大，不会改变物体的分子的动能，故 A 错误；体积增大时，气体对外做功，不吸热也不放热时，内能减小，故 B 正确；质量同样，但物体的物质的量不一样，故温度提升相同的温度时，内能的增量不必定同样，故C错误；物体的内能取决于物体的温度和体积，故D正确；由热力学第二定律可知，凡是与热现象相关的宏观过程都拥有方向性，故 E 正确．题组 2热力学第二定律的理解3．依据你学过的热学中的相关知识，判断以下说法中正确的选项是()A．机械能能够所有转变为内能，内能也能够所有用来做功转变为机械能B．凡与热现象相关的宏观过程都拥有方向性，在热传达中，热量只好从高温物体传达给低温物体，而不可以从低温物体传达给高温物体C．只管科技不停进步，热机的效率仍不可以达到100%，制冷机却能够使温度降到－293℃D．第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，跟着科技的进步和发展，第二类永动机能够制造出来答案 A分析机械能能够所有转变为内能，而内能在惹起其余变化时也能够所有转变为机械能， A 正确；凡与热现象相关的宏观过程都拥有方向性，在热传达中，热量能够自觉地从高温物体传达给低温物体，也能从低温物体传达给高温物体，但一定借助外界的帮助， B 错误；只管科技不停进步，热机的效率仍不可以达到100%，制冷机也不可以使温度降到－293 ℃，只好无限靠近－ 273.15℃，C错误；第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，而是违反了热力学第二定律，第二类永动机不行能制造出来， D 错误．A ．第二类永动机不行能制成是由于违犯了热力学第必定律B ．第一类永动机不行能制成是由于违犯了热力学第二定律C ．由热力学第必定律可知做功不必定改变内能，热传达也不必定改变内能，但同时做功和 热传达必定会改变内能D ．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单调热源汲取热量， 完整变为功也是可能的答案D分析第一类永动机违犯能量守恒定律，第二类永动机违犯热力学第二定律，A 、B 错；由热力学第必定律可知W ≠ 0，Q ≠0，但 U ＝W ＋ Q 能够等于 0， C 错；由热力学第二定律可知D 中现象是可能的，但会惹起其余变化，D 对．题组 3热力学定律与气体实验定律的综合5．(2015 ·福建· 29(2)) 如图 1，必定质量的理想气体，由状态 a 经过 ab 过程抵达状态 b或许经过 ac 过程抵达状态 c . 设气体在状态 b 和状态 c 的温度分别为 T b 和 T c ，在过程 ab 和 ac 中汲取的热量分别为ab和ac，则 ()Q Q图 1A ．T ＞T ，Q ＞QB ．T ＞T ，Q ＜QbcabacbcabacC ． T b ＝ T c ， Q ab ＞ Q acD ． T b ＝ T c ， Q ab ＜ Q ac答案 C2 0分析 a →b 过程为等压变化，由盖－吕萨克定律得： V V baT a ＝ T b ，得T ＝ 2T ，a → c 过程为等容变化，由查理定律得： p 0 ＝2p 0ca bcTT，得 T＝ 2T ，因此T ＝T .a c由热力学第必定律， a → b ： W ab ＋ Q ab ＝ U aba → c ： W ac ＋ Q ac ＝ U ac又 W ab ＜ 0， W ac ＝ 0，U ab ＝ U ac >0，则有 Q ab ＞ Q ac ，故 C 项正确．6. 如图 2 所示，必定质量的理想气体从状态A 变化到状态，再由状态 B 变化到状态. 已知B C状态 A 的温度为 300K.图 2(1) 求气体在状态 B 的温度；(2) 由状态 B 变化到状态 C 的过程中，气体是吸热仍是放热？简要说明原由． 答案(1)1 200 K(2) 放热，原由看法析p V p V(1) 由理想气体的状态方程 A A B B分析 T A＝T B解得气体在状态 B 的温度 T B ＝ 1 200 Kp B p C(2) 由 B → C ，气体做等容变化，由查理定律得：＝T B T CT C ＝600 K气体由 B 到 C 为等容变化，不做功，但温度降低，内能减小，依据热力学第必定律，U ＝ W＋Q ，可知气体要放热．7. 如图 3 所示，体积为 V 、内壁圆滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽视的活塞；汽缸内密封有温度为 2.4 0、压强为 1.2的理想气体，p 0与 0 分别为大气的压强和温度． 已T p T知：气体内能 U 与温度 T 的关系为 U ＝ αT ， α 为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是迟缓的．求：图 3(1) 汽缸内气体与大气达到均衡时的体积V 1；(2) 在活塞降落过程中，汽缸内气体放出的热量Q .答案 看法析分析 (1) 在气体由压强 p ＝ 1.2 p 0 降落到 p 0 的过程中， 气体体积不变， 温度由 T ＝ 2.4 T 0 变为1，由查理定律得： p ＝p 0，TT T 1解得 T 1＝ 2T 0在气体温度由 T 1 变为 T 0 过程中，体积由 V 减小到 V 1，气体压强不变，由盖—吕萨克定律得V V 1T 1＝T 01得 V 1＝ 2V(2) 在活塞降落过程中，活塞对气体做的功为W ＝ p 0( V － V 1)在这一过程中，气体内能的减少为U ＝α( T 1－ T 0)由热力学第必定律得，汽缸内气体放出的热量为Q ＝W ＋ U1解得 Q ＝ 2p 0V ＋ αT 0.8．如图 4 所示，一个绝热的汽缸竖直搁置，内有一个绝热且圆滑的活塞，中间有一个固定的导热性能优秀的隔板，隔板将汽缸分红两部分，分别密封着两部分理想气体A 和B .活塞的质量为 m ，横截面积为 S ，与隔板相距 h . 现经过电热丝迟缓加热气体，当A 气体汲取热量Q 时，活塞上涨了 h ，此时气体的温度为 T 1. 已知大气压强为 p 0，重力加快度为 g .图 4(1) 加热过程中，若 A 气体内能增添了U ，求 B 气体内能增添量U .12(2) 现停止对气体加热，同时在活塞上迟缓增添砂粒，当活塞恰巧回到本来的地点时 A 气体的温度为2.求此时增添砂粒的总质量.Tm22答案 (1)1T －1)( SpQ － ( mg ＋ p S ) h － U (2)( T 1 g ＋ m )分析(1) B 气体对外做的功： ＝ ＝( 0 ＋)W pShp S mg h由热力学第必定律得 U 1＋ U 2＝Q － W解得U 2＝ Q － ( mg ＋ p 0S ) h －U 1(2) 停止对气体加热后， B 气体的初状态：mg p 1＝p 0＋SV 1＝2hS ， T 1B 气体的末状态：m ＋ mgp 2＝p 0＋SV2＝hS， T2由理想气体状态方程p1V1 T1＝解得p2V2T22T2Sp0m＝(T1－1)(g ＋m)．。

第三讲热力学定律与能量守恒适用学科高中物理适用年级高三适用区域全国人教版课时时长（分钟）120知识点 1.热力学第一定律2.能量守恒定律3.热力学第二定律的一种表述．4.热力学第二定律的另一种表述．5.热力学第一、第二定律的对比．教学目标一、知识与技能1.理解热力学第一定律，并掌握其表达式．2.能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题．3.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律．4.知道第一类永动机是不可能制成的.5.能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．6.尝试运用热力学第二定律解决一些实际问题.二、过程与方法1．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．认识热力学第一定律．理解能量守恒定律．用能量守恒观最新修正版点解释自然现象．体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一．3.通过自然界中热传导方向性的实例，了解热力学第二定律，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因．三、情感、态度与价值观1.培养学生尊重科学的素养以及勇于在失败中总结教训的精神.2.培养学生学以致用，把学到的知识运用到生活实践中的探索精神．教学重点 1.热力学第一定律的定性分析和定量计算．2.能量守恒定律的理解和综合应用．3.热力学第二定律的两种不同表述．以及两种表述的物理实质．4.第二类永动机及其不能制成的原因．教学难点 1.热力学第一定律的应用．2.第一类永动机的理解．3.热力学第二定律的两种描述的理解．4.用热力学第二定律分析实际问题．教学过程一、复习预习提出问题：如图中左边为风力发电机，发出的电供给右边的电风扇，电风扇把风吹到发电机上发电，循环往复，不需要消耗其他能量风扇就可以一直工作下去．在能源短缺的现在，这是多么美好的愿望啊！同学们，这种愿望能实现吗？二、知识讲解课程引入：本节我们来学习热力学定律和能量守恒定律，这部分内容是历年高考的重点，同学们应引起足够的重视.考点/易错点1、热力学第一定律(1)热力学第一定律是研究功、热量和内能之间关系的规律．(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)对ΔU＝W＋Q的理解热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程推广到一般情况，既有做功又有热传递的过程，其中ΔU表示内能改变的数量，W表示做功的数量，Q表示外界与物体间传递的热量．(4)对公式ΔU、Q、W符号的规定W Q ΔU 符号外界对物体做功物体吸收热量内能增加正号物体对外界做功物体放出热量内能减少负号注意：一般情况下外界对物体特别是气体做功与否，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．若物体体积变小，表明外界对物体做功，W>0.考点/易错点2、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，这就是能量守恒定律．(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．③第一类永动机a．概念：不消耗或少消耗能量却能源源不断地对外做功的机器．b．原因：违背能量守恒定律．c．结果：无一例外地归于失败．(3)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．(4)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．(5)各种形式的能在转化和转移过程中总能量守恒无需任何条件，而某种或几种形式的能的守恒是有条件的．例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力做功．(6)能量守恒定律的发现，使人们进一步认识到，任何一部机器，只要对外做功，都要消耗能量，都只能使能量从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而不能无中生有地创造能量．不消耗能量，却可以源源不断地对外做功的机器(第一类永动机)是不可能制成的．在应用能量守恒定律分析问题时，应注意：1．哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加．2．哪个物体的能量减少，哪个物体的能量增加．考点/易错点3、热力学第二定律的一种表述(1)热传导的方向性①热量可以自发地由高温物体传给低温物体．②热量不能自发地由低温物体传给高温物体．③热传导过程是有方向性的．(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．即热传导的过程具有方向性．考点/易错点4、热力学第二定律的另一种表述(1)机械能和内能转化过程具有方向性：即机械能全部转化为内能的过程是可以自发进行的，内能全部转化为机械能的过程，是不能自发进行的，要将内能全部转化为机械能，必然会引起其他影响．(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．(即机械能与内能转化具有方向性)(3)克劳修斯表述指明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，其物理本质是揭示了热传递过程是不可逆的．(4)开尔文表述中的“单一热源”指温度恒定且均匀的热源．“不引起其他变化”是指唯一效果是热量全部转变为功而外界及系统都不发生任何变化．其物理实质揭示了热变功过程是不可逆的．(5)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一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的．注意：1．在可以引起其他影响的情况下，热量可以从低温物体传到高温物体，如空调、冰箱等．2．分析热力学第二定律的应用问题时都不能忽视“自发性”和“不引起其他变化”的物理意义．考点/易错点5、热力学第一、第二定律的对比1．热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的一种表述形式，是从能的角度揭示不同物质运动形式相互转化的可能性．告诫人们：第一类永动机不可能制成．2．热力学第二定律揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性．如机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能而不引起其他变化，进一步揭示了各种有关热的物理过程都具有方向性．告诫人们：第二类永动机不可能制成．三、例题精析【例题1】【题干】如图所示，一内壁光滑的气缸固定于水平地面上，在距气缸底部L=54cm 处有一固定于气缸上的卡环，活塞与气缸底部之间封闭着一定质量的理想气体，活塞在图示位置时封闭气体的温度t 1=267℃，压强p 1=1．5atm ．设大气压强ρ0恒为1atm ，气缸导热性能良好，不计活塞的厚度．由于气缸缓慢放热，活塞最终会左移到某一位置而平衡．求活塞刚要离开卡环处时封闭气体的温度；②封闭气体温度下降到t 3=27℃时活塞与气缸底部之间的距离。

第3节热力学定律与能量守恒一、热力学第一定律1。

改变物体内能的两种方式(1）做功:将其他形式的能转化为内能。

(2)热传递：物体间内能的转移。

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。

二、热力学第二定律及微观意义1。

热力学第二定律的两种表述（1)克劳修斯表述:不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。

(2）开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不引起其他变化。

或表述为“第二类永动机不可能制成.”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消失，也不会创生，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,而能量的总值保持不变.2.两类永动机（1）第一类永动机：不消耗任何能量，却源源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。

1。

思考判断(1)做功和热传递的实质是相同的.（×）（2）外界压缩气体做功20 J，气体的内能可能减少.（√)（3）在给自行车打气时,会发现打气筒的温度升高,这是因为外界对气体做功.(√)(4)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。

（×)(5)电冰箱将热量从低温物体向高温物体传递过程违背了热力学第二定律。

(×)(6)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，能量正在消失.(×) 2。

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(B)A.气体从外界吸收热量2。

0×105 JB。

气体向外界放出热量2.0×105 JC。

气体从外界吸收热量6。

0×104 JD。

气体向外界放出热量6.0×104 J解析:由热力学第一定律ΔU=Q+W得Q=ΔU—W=-1。