高考物理总复习 选考部分 第3讲 热力学定律与能量守恒课件 新人教版选修3-3
地面附近有一正在上升的空气团， 它与外界 的热交换忽略不计． 已知大气压强随高度增加而降低， 则该气团 在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)( A．体积减小，温度降低 C．体积增大，温度降低 )
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 .
(1)改变内能的两种方式的比较
方式名称 比较项目 做功 热传递
区 别
外界对物体做功， 物体吸收热量，内能增加 内能变 物体的内能增加； ；物体放出热量，内能减 化情况 物体对外界做功， 少 物体的内能减少 热传递则是通过分子之间 从运动 做功是宏观的机械 的相互作用，使同一物体 形式 运动向物体的微观 的不同部分或不同物体间 上看 分子热运动的转化 的分子热运动发生变化， 是内能的转移
【解析】
M 向下滑动的过程中，气体体积减小，故外界
对气体做功，W>0，下滑过程不与外界发生热交换， Q＝0，由 热力学第一定律 ΔU＝W＋Q 可知内能增大，A 正确，B、C、D 错误．
【答案】 A
在温度均匀的液体中， 一个小气泡由液体的 底层缓慢地升到液面， 上升过程中气泡的体积不断地增大， 如将 泡内气体看作理想气体，则气泡在浮起的过程中( A．放出热量 C．不吸热也不放热 B．吸收热量 D．无法判断 )
【思维启迪】
(1)热量传递的自发过程具有方向性．
(2)压缩机将热量从低温物体传递到高温物体要消耗电能， 并同时产生热量． (3)能量在转移和转化过程中总和不变．
【尝试解答】
(1)热力学第一定律是热现象中内能与其他
形式能的转化规律， 是能的转化和守恒定律的具体表现， 适用于 所有的热学过程，故 C 正确，D 错误；由热力学第二定律可知， 热量不能自发地从低温物体传到高温物体， 除非有外界的影响或 帮助． 电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部， 需要压缩机 的帮助并消耗电能，故应选 B、C. (2)由能量守恒定律可知，制冷系统从冰箱内吸收了热量， 同时消耗了电能，释放到外界的热量比从冰箱内吸收的热量多．
三、能量守恒定律、能源和环境 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． 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、水流能等)．
1．做功和热传递的实质是相同的( 答案：× 2．绝热过程就是等温过程( 答案：× )
)
3．热量不能从低温物体传递到高温物体( 答案：×
)
4．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变( 答案：√
)
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( )
答案：×
6． 自由摆动的秋千摆动幅度越来越小， 能量正在消失( 答案：×
2．热力学过程方向性实例： 热量Q能自发传给 (1)高温物体 低温物体 热量Q不能自发传给 能自发地完全转化为 (2)功 热 不能自发地且不能完全转化为 能自发膨胀到 (3)气体体积 V1 ――→ 气体体积 V2(较大) 不能自发收缩到 (4)不同气体 A 和 B 能自发混合成 混合气体 AB 不能自发分离成
3．热力学第一、第二定律的比较
定律名称 比较项目
热力学第一定律 热力学第一定律说 明，在任何过程中 能量一定守恒，它 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，是普遍 意义下的能量守恒 定律的一种特殊形 式
热力学第二定律 热力学第二定律则反映 了自然过程进行的方向 性和条件．它指出自然 界中出现的过程是有方 向性的，某方向的过程 可以实现，而另一方向 的过程则不一定能实 现．指明并非所有遵守 能量守恒的过程都能实 现
)
7．做成一条船利用河水的能量逆水航行的设想，符合能量 守恒定律(
答案：√
)
考向一
热力学第一定律的理解和应用
1.当做功和热传递两种过程同时发生时，内 能的变化就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．
答案：B
考向二
热力学第二定律的理解及应用
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．
热力学第二定律的微观意义 系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化过程． (1)在机械能通过做功转化为热的过程中，自然过程是大量 分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程， 但其逆过程却 不能自发地进行， 即不可能由大量分子无规则的热运动自发转变 为有序运动．
(2)热传递的过程中，自然过程是大量分子从无序程度小的 运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程， 其逆过程不能自 发进行． (3)大量分子无序运动状态变化的方向总是向无序性增大的 方向进行， 即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，这就是热力学第二定律的微观意义．
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 (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．
如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图， M、N 两筒间密闭了一定质量的气体，M 可沿 N 的内壁上下滑 动，设筒内气体不与外界发生热交换，在 M 向下滑动的过程中 ( A．外界对气体做功，气体内能增大 B．外界对气体做功，气体内能减小 C．气体对外界做功，气体内能增大 D．气体对外界做功，气体内能减小 )
解析：本题选择气泡为研究对象．一定质量的理想气体，其 内能由温度决定． 在温度均匀的液体中， 一个小气泡由液体的底 层缓慢地升到液面的过程中，小气泡温度不变，其内能增量 ΔU ＝0.上升过程中，由于气泡内的压强不断减小 (气泡内的压强等 于上部液体产生的压强与外界大气压之和 )，所以气泡体积不断 增大，气体要对外做功，即 W<0.根据热力学第一定律 ΔU＝Q＋ W，可知 Q>0.所以气泡在浮起过程中，吸收热量．选项 B 正确．
方式名称 比较项目
做功
热传递
区 别
Байду номын сангаас
从能量 做功是其他形式的 不同物体间或同一物体 的角 能与内能相互转化 不同部分之间内能的转 度看 的过程 移
能的性 能的性质发生了变 能的性质不变 质变化 化 情况 做一定量的功或传递一定量的热量在改变内 能的效果上是相同的
相互联系
(2)ΔU＝W＋Q 中正、负号法则
一、易错点：缺乏综合分析能力，不会全面分析气体状态变 化问题 如图所示， 水平放置的密封气缸内的气体被一竖 直隔板分隔为左右两部分， 隔板可在气缸内无摩擦滑动， 右侧气 体内有一电热丝．气缸壁和隔板均绝热．初始时隔板静止，左右 两边气体温度相等．
现给电热丝提供一微弱电流， 通电一段时间后切断电源． 当 缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比( A．右边气体温度升高，左边气体温度不变 B．左右两边气体温度都升高 C．左边气体压强增大 D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量 )
【答案】 (1)BC (2)释放到外界的热量多．
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．
根据热力学第二定律， 下列说法中正确的是 ( 传到高温物体 B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体 传到高温物体 C．机械能可以全部转化为内能，但内能不可能全部转化为 机械能 D．机械能可以全部转化为内能，内能也可能全部转化为机 械能 ) A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体
物理量 意义 符号 ＋ －
W
Q
ΔU
外界对物体 物体吸收 内能增 做功 热量 加 物体对外界 物体放出 内能减 做功 热量 少
(3)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．
两定律揭 示的问题
定律名称 比较项目
热力学第一定律
热力学第二定律 内能不可能在不引起 其他变化的情况下完 全变成机械能 热力学第二定律说明 热量不能自发地从低 温物体传向高温物体 热力学第二定律有多 种表述形式 告诫人们：第二类永 动机不可能制成
机械能和内 当摩擦力做功时，机械能 能的转化情 可以全部转化为内能 况 热量的传递 热量可以从高温物体自发 情况 传向低温物体 两定律的表 热力学第一定律只有一种 述形式种类 表述形式，即ΔU＝W＋Q 定律告诫情 告诫人们：第一类永动机 况 不可能制成
解析： 根据热传递的规律可知热量能够从高温物体传到低温 物体； 当外界对系统做功时， 可以使系统从低温物体吸取热量传 到高温物体上去，制冷机(如冰箱和空调)就是这样的装置．但是 热量不能自发地从低温物体传到高温物体．选项 A 错误，B 正 确．一个运动的物体，克服摩擦阻力做功，最终停止，在这个过 程中机械能全部转化为内能． 外界条件发生变化时， 内能也可以 全部转化为机械能， 如在等温膨胀过程中， 系统吸收的热量全部 转化为对外界做的功，选项 C 错误，D 正确．综上所述，该题 的正确答案是 B、D. 答案：BD
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高考备考指南物理课件选修3-3第3讲热力学定律与能量守恒
考点 各个击破
03
核心 素养改造
04
配套训练
高考备考指南
1
选修3－3 热学(选考)
理科综合 物理
知识 梳理回顾
栏目索引
高考备考指南
理科综合 物理
一 热力学第一定律与能量守恒定律
1．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.
由 U＝kT 可知 ΔU＝kΔT，此处 ΔT 仅为数值．根据盖—吕萨克定律可得hT00S＝
h0－ΔhS T0－ΔT
解得 Q＝p0S－mg＋khT00Δh.
栏目索引
选修3－3 热学(选考)
高考备考指南
理科综合 物理
练 1 在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先
后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态 A 到状态
【答案】ABE
选修3－3 热学(选考)
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理科综合 物理
【解析】气体经历过程 1，压强减小，体积变大，膨胀对外做功，内能减小，故
温度降低，选项 A、B 正确．气体在过程 2 中，根据理想气体状态方程pTV＝C，刚开
始时，体积不变，压强减小，则温度降低，对外放热；然后压强不变，体积变大，
膨胀对外做功，温度升高，吸热，选项 C、D 错误．无论是经过 1 过程还是 2 过程，
初、末状态相同，故内能改变量相同，选项 E 正确．
栏目索引
选修3－3 热学(选考)
高考备考指南
理科综合 物理
思路 根据绝热既不吸热，也不放热，结合热力学第一定律 ΔU＝Q＋W， 即可判定．根据理想气体状态方程pTV＝C，结合过程 2 中，压强与体积的变化情况， 从而即可求解．依据初末状态的温度相同，从而确定内能改变量也相同．
高考物理(人教版)一轮课件：选修3-3 热学 第3讲 热力学定律与能量守恒
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
物体内所有分子动能和势能的总 内能 和，它是由大量分子的热运动和 （热能） 分子的相对位置所决定的能
状 态 量
含
义
特 点
热
量
是热传递过程中内能的改变量， 热量用来量度热传递过程中内能 转移的多少 做功过程是机械能或其他形式的 过
（4）做成一条船利用河水的能量逆水航行的设想，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。( ) 分析:做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但本质不同， 做功是将其他形式的能转化为内能或将内能转化为其他形式的 能；热传递是将一个物体的内能转移到另一个物体,（1）错。
普遍规律
知识点 3 热力学第二定律 Ⅰ 1.热力学第二定律的三种表述 （1）克劳修斯表述：热量不能_______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_______________。或表述为“_______永动机是不可 自发地 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_____。
如果物体吸收热量的同时又对外做功，且吸收的 热量与对外做的功在数值上相等，此时物体的内能不发生变 化，（2）对。给自行车轮胎打气时，人要不断地把空气压入
轮胎内，其实是通过压缩不停地对气体做功，使气体的内能增
大，气体及打气筒的温度也随之升高，（3）错。让船先静止在 水中，设计一台水力发电机使船获得足够的电能，然后把电能 转化为船的动能可使船逆水航行，（4）对。根据热力学第二定 律可知，机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变为机械 能而不引起其他变化，（5）错。
高考物理总复习课件人教版高中物理选修三热学热力学定律与能量守恒定律专题讲解PPT课件
工地内堆放材料的地面及行车路段全 部硬底 化，工 地大门 口设立 洗车槽 。保证 车辆出 入方便 安全， 也有利 于文明 施工。 基础土 方开挖 时，安 排专人 轮班在 工地出 入口冲 洗土方 运输车 辆的轮 胎，避 免运输 车辆轮 胎的淤 泥污染 校院路 面。
1．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多， 就说这个“宏观态”是比较 无序 的．
2．自发的过程总是倾向于出现与 较多微观态 对应的宏观态，因此自发的过程总是从 有序 向
着 无序 发展的． 3．一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，这就是热力学第二定律
的微观意义．
第五模块 选修3-3
工地内堆放材料的地面及行车路段全 部硬底 化，工 地大门 口设立 洗车槽 。保证 车辆出 入方便 安全， 也有利 于文明 施工。 基础土 方开挖 时，安 排专人 轮班在 工地出 入口冲 洗土方 运输车 辆的轮 胎，避 免运输 车辆轮 胎的淤 泥污染 校院路 面。
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第三单元 热力学定律与能量守恒 定律
1．内能 任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自 身状态的物理量，这个物理量在 两个状态 的 差 别 与 外界在绝热过程中对系统所做的功相联系．鉴于功是能量 转化的量度，所以这个物理量必定是系统的一种
能量 ，我们称它是系统的内能．
第五模块 选修3-3
工地内堆放材料的地面及行车路段全 部硬底 化，工 地大门 口设立 洗车槽 。保证 车辆出 入方便 安全， 也有利 于文明 施工。 基础土 方开挖 时，安 排专人 轮班在 工地出 入口冲 洗土方 运输车 辆的轮 胎，避 免运输 车辆轮 胎的淤 泥污染 校院路 面。
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2020届高考物理总复习热学3热力学定律与能量守恒课件新人教版选修3_3
C.电冰箱工作时不违反热力学第一定律，但违反了热 力学第二定律 D.第二类永动机不能造成的根本原因是其违反了热力 学第二定律 E.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动 无序性减小的方向进行
【解析】选A、B、D。根据热力学第二定律可知，热量 不能自发地从低温物体传到高温物体，故A项正确；热 力学第二定律表明，能量的转移和转化具有方向性， 故B项正确；电冰箱工作时既不违反热力学第一定律， 也不违反热力学第二定律，故C项错误；第二类永动机
=0；根据热力学第一定律Δ U=Q+W，可解得：Q= 0.4 J，故A项错误、B项正确；由题可知气泡从水下上 升到水面过程对外界做功0.4 J；气泡达到水面后，再 根据热力学第一定律解得： W=-0.2 J，即气体对外界
做功0.2 J，因此全过程气泡对外界做功0.6 J，故C项 正确；气泡到达水面后没有破掉是因为水的表面张力 的作用，故D项正确；理想气体的内能大小与体积无关， 也就是说理想气体的内能永远等于零，故E项错误。
错误；气体对器壁的压强是由于大量气体分子频繁碰 撞器壁产生的，气体对器壁的压强等于大量气体分子 作用在器壁单位面积上的平均作用力，故D项正确；一 定质量的理想气体，先等温膨胀，压强减小，再等压 压缩时，温度一定降低，根据理想气体状态方程可得， 理想气体最后的体积不一定小于起始体积，故E项错误。
考点2 对热力学第二定律的理解和应用 【题组通关】 1.(多选)下列关于热力学第二定律的理解正确的 是( ) A.热量不能自发地从低温物体传到高温物体 B.热力学第二定律表明，能量的转移和转化具有方向 性
第3讲 热力学定律与能量守恒
【秒判正误】 (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)热量不可能从低温物体传到高温物体。 ( × )
高考物理总复习 第3节 热力学定律 能量守恒定律课件(选修33)
2．由气体体积变化情况分析做功情况，气体体积增大，气体 对外做功；气体体积减小，外界对气体做功。然后由热力学第一 定律 ΔU＝Q＋W 确定热量 Q 的正、负，判断出是吸热还是放热。
3．吸、放热不能直接确定时，则要放在最后，根据热力学第 一定律来确定，在判断内能变化时，还必须结合物态变化以及能 的转化与守恒来进行。
判定物体内能变化的方法 (1)当做功和热传递两种过程同时发生时，内能的变化就要用 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。
[典题例析] (2014·全国卷Ⅰ)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 图像如图 3－4 所示。下列
判断正确的是
()
图 3－4
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
图 3－3 解析：气室中的气体与外界无热交换，内能增加，同时外界对气 体做功，故密闭气体的温度升高，气体分子的平均动能增大。根 据热力学第一定律 ΔU＝Q＋W 可知，Q＝0，W＝ΔU，所以活塞 对该气体所做的功等于 3.4×104 J。 答案：增大 等于
气体实验定律与热力学定律的综合应用
[必备知识] 1．在理想气体状态变化过程中，三个状态参量(p、V、T)遵 循理想气体状态方程pT1V1 1＝pT2V2 2(或pTV＝C)，气体的内能变化只需 分析气体的温度，温度升高(或降低)，内能增大(或减小)。
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．
高考物理一轮复习 第3讲 热力学定律与能量守恒课件 新课标选修33
教室内用截面积为0.2 m2的绝热活塞，将一定质量的理想气体封闭在圆柱汽缸内，活塞与汽缸之间无摩擦．a状态是汽缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，活塞离汽缸底部的高度为0.6 m；b状态是汽缸从容器中移出后达到的平衡状态，活塞离汽缸底部的高度为0.65 m．设室内大气压强始终保持1.0×105 Pa，忽略活塞质量．
解析 分析题意得：车胎在阳光下暴晒，爆裂前内能增加，气体的温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强变大，所以选项B和C是正确的，易知选项A是错误的．当车胎突然爆裂的瞬间，气体膨胀对外做功，温度也会有所下降，所以气体内能减少，选项D正确． 答案 A
2．(2010·重庆)给旱区送水的消防车停于水平地面上，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( )． A．从外界吸热 B．对外界做负功 C．分子平均动能减小 D．内能增加 解析 胎内气体经历了一个温度不变、压强减小、体积增大的过程．温度不变，分子平均动能和内能不变．体积增大气体对外界做正功．根据热力学第一定律，气体一定从外界吸热．A正确． 答案 A
2．一定量气体，吸热200 J，内能减少20 J，下列说法中正确的是( )． A．气体对外做功180 J B．气体对外做功220 J C．外界对气体做功180 J D．外界对气体做功220 J 解析 根据ΔU＝Q＋W，Q＝200 J，ΔU＝－20 J．所以W＝－220 J，即对外做功220 J，B项正确． 答案 B
解析 (1)由热力学第一定律可得 ΔU＝W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J 气体的内能增加了160 J. (2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从②状态回到①状态的过程中内能的变化应等于从①状态到②状态的过程中内能的变化，则从②状态到①状态的内能应减少160 J 即ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J，根据热力学第一定律得：ΔU′＝W′＋Q′， 所以W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界对气体做功80 J. 答案 (1)增加了160 J (2)外界对气体做功 80 J
解析 分析题意得：车胎在阳光下暴晒，爆裂前内能增加，气体的温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强变大，所以选项B和C是正确的，易知选项A是错误的．当车胎突然爆裂的瞬间，气体膨胀对外做功，温度也会有所下降，所以气体内能减少，选项D正确． 答案 A
2．(2010·重庆)给旱区送水的消防车停于水平地面上，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( )． A．从外界吸热 B．对外界做负功 C．分子平均动能减小 D．内能增加 解析 胎内气体经历了一个温度不变、压强减小、体积增大的过程．温度不变，分子平均动能和内能不变．体积增大气体对外界做正功．根据热力学第一定律，气体一定从外界吸热．A正确． 答案 A
2．一定量气体，吸热200 J，内能减少20 J，下列说法中正确的是( )． A．气体对外做功180 J B．气体对外做功220 J C．外界对气体做功180 J D．外界对气体做功220 J 解析 根据ΔU＝Q＋W，Q＝200 J，ΔU＝－20 J．所以W＝－220 J，即对外做功220 J，B项正确． 答案 B
解析 (1)由热力学第一定律可得 ΔU＝W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J 气体的内能增加了160 J. (2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从②状态回到①状态的过程中内能的变化应等于从①状态到②状态的过程中内能的变化，则从②状态到①状态的内能应减少160 J 即ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J，根据热力学第一定律得：ΔU′＝W′＋Q′， 所以W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界对气体做功80 J. 答案 (1)增加了160 J (2)外界对气体做功 80 J
【与名师对话】高考物理总复习 第十一章 第三讲 热力学定律与能量守恒课件 新人教选修33
[答案] B
题型二 热学问题与能量观点的结合 例2 (12分)如右图所示，内壁光滑的圆柱形汽缸竖直固定在水 平地面上，汽缸开口向上，一面积为0.01 m2的活塞密封了一定的空气， 在活塞的上方竖直固定一支架，在支架的O点通过细线系一质量为m＝8 kg的球，球心到O点的距离为L＝2 m．活塞与支架的总质量为M＝12 kg， 已知当地的重力加速度g＝10 m/s2，大气压强p0＝1.0×105 Pa，汽缸和 活塞都是绝热的．现将细线拉直到水平，稳定后由静止释放球，当球第 一次运动到最低点时，活塞下降了h＝0.2 m且恰好速度为零，此时细线 中的拉力为F＝252 N．求球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中 汽缸中的气体增加的内能ΔE.
下列说法中正确的是( ) A．热量不能由低温物体传递到高温物体 B．外界对物体做功，物体的内能必定增加 C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律 D．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引 起其他变化
[解析] 根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物体传 递到高温物体，但在一定条件下，热量可以由低温物体传向高温物体， 例如电冰箱的工作过程，故选项A错误；根据热力学第一定律，物体内 能的变化取决于吸收或放出的热量和做功的正负两个因素，所以选项B 错误；第二类永动机不违反能量守恒定律，而违反了热力学第二定律， 选项C错误；选项D是热力学第二定律的表述形式之一，是正确的．
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 变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．
题型二 热学问题与能量观点的结合 例2 (12分)如右图所示，内壁光滑的圆柱形汽缸竖直固定在水 平地面上，汽缸开口向上，一面积为0.01 m2的活塞密封了一定的空气， 在活塞的上方竖直固定一支架，在支架的O点通过细线系一质量为m＝8 kg的球，球心到O点的距离为L＝2 m．活塞与支架的总质量为M＝12 kg， 已知当地的重力加速度g＝10 m/s2，大气压强p0＝1.0×105 Pa，汽缸和 活塞都是绝热的．现将细线拉直到水平，稳定后由静止释放球，当球第 一次运动到最低点时，活塞下降了h＝0.2 m且恰好速度为零，此时细线 中的拉力为F＝252 N．求球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中 汽缸中的气体增加的内能ΔE.
下列说法中正确的是( ) A．热量不能由低温物体传递到高温物体 B．外界对物体做功，物体的内能必定增加 C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律 D．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引 起其他变化
[解析] 根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物体传 递到高温物体，但在一定条件下，热量可以由低温物体传向高温物体， 例如电冰箱的工作过程，故选项A错误；根据热力学第一定律，物体内 能的变化取决于吸收或放出的热量和做功的正负两个因素，所以选项B 错误；第二类永动机不违反能量守恒定律，而违反了热力学第二定律， 选项C错误；选项D是热力学第二定律的表述形式之一，是正确的．
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 变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．
2020版高考物理总复习第3节热力学定律与能量守恒课件(选修3_3)
2.(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
解析:改变内能的方法有做功和热传递两种,所以为了增加物体的内能,必须 对物体做功或向它传递热量,选项A正确;对物体做功的同时向外界放热,则物 体的内能可能不变或减小,选项B错误;根据热力学第二定律可知,在对外界有 影响的前提下,可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功,选项C正确;在有 外界做功的条件下,可以使热量从低温物体传递到高温物体,选项D错误;根据 热力学第二定律可知,选项E正确.
Ta
Tb
知,Tb>Ta,即气体的温度一直升高,选项 A 错误;而理想气体的内能只与温度有关,则
气体的内能增加,选项 B 正确;气体体积增大,则气体对外做功,选项 C 正确;根据热
力学第一定律ΔU=Q+W,得 Q=ΔU-W,由于ΔU>0,W<0,故 Q>0,气体吸热,且吸收的热
量一部分用来对外做功,一部分用来增加气体的内能,选项 D 正确,E 错误.
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.
2.两类永动机
【典例1】 (2018·全国Ⅰ卷,33)(多选)如图,一定质量的理想气体从状态a开始, 经历过程①,②,③,④到达状态e.对此气体,下列说法正确的是( BDE ) A.过程①中气体的压强逐渐减小 B.过程②中气体对外界做正功 C.过程④中气体从外界吸收了热量 D.状态c,d的内能相等 E.状态d的压强比状态b的压强小
高考物理总复习 第3讲 热力学定律与能量守恒课件 新人教版选修33
第二十九页，共52页。
根据热力学第二 (dì èr)定律，下列说法中正确的是
()
A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温
物体传到高温物体
B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温
物体传到高温物体
C．机械能可以全部转化为内能，但内能不可能全部转
化为机械能
D．机械能可以全部转化为内能，内能也可能全部转化
第十六页，共52页。
在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地
升到液面，上升过程中气泡的体积不断地增大(zēnɡ dà)，如将
泡内气体看作理想气体，则气泡在浮起的过程中 ( )
A．放出热量
B．吸收
热量
C．不吸热也不放热 D．无法判断
第十七页，共52页。
[解析] 本题选择气泡为研究对象．一定质量的理想气 体，其内能由温度决定．在温度均匀(jūnyún)的液体中，一个 小气泡由液体的底层缓慢地升到液面的过程中，小气泡温度不 变，其内能增量ΔU＝0.上升过程中，由于气泡内的压强不断减 小(气泡内的压强等于上部液体产生的压强与外界大气压之 和)，所以气泡体积不断增大，气体要对外做功，即W<0.根据 热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知Q>0.所以气泡在浮起过程 中，吸收热量．选项B正确．
(2)由能量守恒定律可知，制冷系统从冰箱内吸收了热 量，同时消耗了电能，释放到外界的热量比从冰箱内吸收的热 量多．
[答案] (1)BC (2)释放到外界的热量多．
第二十八页，共52页。
熟练记住热力学第二定律的两种表述，并透彻理解(lǐjiě) 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．
功，最终停止，在这个过程中机械能全部转化为内能．外界
根据热力学第二 (dì èr)定律，下列说法中正确的是
()
A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温
物体传到高温物体
B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温
物体传到高温物体
C．机械能可以全部转化为内能，但内能不可能全部转
化为机械能
D．机械能可以全部转化为内能，内能也可能全部转化
第十六页，共52页。
在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地
升到液面，上升过程中气泡的体积不断地增大(zēnɡ dà)，如将
泡内气体看作理想气体，则气泡在浮起的过程中 ( )
A．放出热量
B．吸收
热量
C．不吸热也不放热 D．无法判断
第十七页，共52页。
[解析] 本题选择气泡为研究对象．一定质量的理想气 体，其内能由温度决定．在温度均匀(jūnyún)的液体中，一个 小气泡由液体的底层缓慢地升到液面的过程中，小气泡温度不 变，其内能增量ΔU＝0.上升过程中，由于气泡内的压强不断减 小(气泡内的压强等于上部液体产生的压强与外界大气压之 和)，所以气泡体积不断增大，气体要对外做功，即W<0.根据 热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知Q>0.所以气泡在浮起过程 中，吸收热量．选项B正确．
(2)由能量守恒定律可知，制冷系统从冰箱内吸收了热 量，同时消耗了电能，释放到外界的热量比从冰箱内吸收的热 量多．
[答案] (1)BC (2)释放到外界的热量多．
第二十八页，共52页。
熟练记住热力学第二定律的两种表述，并透彻理解(lǐjiě) 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．
功，最终停止，在这个过程中机械能全部转化为内能．外界