2025年高考物理复习讲义第十四章第3讲　热力学定律与能量守恒定律（含解析）.docxVIP

第3讲热力学定律与能量守恒定律

素养目标1.能认识物质的运动形式有多种，不同运动形式对应不同形式的能，各种形式的能在一定条件下可以相互转化．(物理观念)2.认识热力学第一定律、热力学第二定律及两类永动机．(物理观念)3.理解热力学第一定律与能量守恒定律的关系．(科学思维)4.能应用热力学第一定律分析有关实际问题．(科学思维)

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)表达式中的正、负号法则

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

二、能量守恒定律

1．内容

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．

2．条件性

能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的．

3．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律．

三、热力学第二定律

1．热力学第二定律的两种表述

(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．

(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．或表述为“第二类永动机是不可能制成的”.

直

观

情

境

2.用熵的概念表述热力学第二定律

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．

1．思维辨析

(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20J，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)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.()

2．关于热力学定律，下列说法正确的是()

A．在一定条件下，物体的温度可以降到0K

B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功

C．吸收了热量的物体，其内能一定增加

D．压缩气体总能使气体的温度升高

3．一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到初始状态．W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量．在整个过程中一定有()

A．Q1－Q2＝W2－W1 B．Q1＝Q2

C．W1＝W2 D．Q1Q

考点热力学第一定律

1．热力学第一定律ΔU＝Q＋W

(1)符号法则

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

内能减小

(2)三种特殊情况

过程

含义

内能变化

物理意义

绝热

Q＝0

ΔU＝W

外界对物体做的功等于物体内能的增加

等容

W＝0

Q＝ΔU

物体吸收的热量等于物体内能的增加

等温

ΔU＝0

W＝－Q

外界对物体做的功，等于物体放出的热量

2.温度、内能、热量、功的比较

项目

含义

特点

温度

表示物体的冷热程度，是物体分子平均动能大小的标志，它是大量分子热运动的集体表现，对个别分子来说，温度没有意义

状态量

内能

物体内所有分子动能和势能的总和，它是由大量分子的热运动和分子的相对位置所决定的能

状态量

热量

指在热力学系统与外界之间依靠温差传递的能量，热量是过程量，只能说“吸收”“放出”，不能说“含有”“具有”

过程量

功

做功过程是机械能或其他形式的能和内能之间的转化过程

典例1(2023·全国甲卷)(多选)在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是()

A．气体的体积不变，温度升高

B．气体的体积减小，温度降低

C．气体的体积减小，温度升高

D．气体的体积增大，温度不变

E．气体的体积增大，温度降低

1.[热力学第一定律的应用]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°的过程中，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

2．[气体实验定律与热力学第一定律的综合应用](多选)一定质量的理想气体，初始温度为300K，压强为1×105Pa.经等容过程，该气体吸收400J的热量后温度上升100K；若经等压过程，需要吸收600J的热量才能使气体温度上升100