热力学三大定律（解析版）-2025年高考物理二轮复习

专题21热力学三大定律

考点愿型归纳

专题一判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况....2

专题二理解热力学第一定律的表述和表达式............5

专题三热力学第二定律两种表述......................7

专题四热力学第三定律..............................11

1

专题一判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况

5.（2024・重庆・高考真题）某救生手环主要由高压气罐密闭。气囊内视为理想气体。密闭气

囊与人一起上浮的过程中。若气囊内气体温度不变，体积增大，则（）

A.外界对气囊内气体做正功B.气囊内气体压强增大

C.气囊内气体内能增大D.气囊内气体从外界吸热

【答案】D

【详解】AB.气囊上浮过程，密闭气体温度不变，由玻意耳定律

PV=C

可知，体积变大，则压强变小，气体对外做功，故AB错误；

CD.气体温度不变，内能不变，气体对外做功，W＜0,由热力学第一定律

AU=Q+W

则。＞0,需要从外界吸热，故C错误，D正确。

故选D。

6.（2024•海南•高考真题）一定质量的理想气体从状态a开始经06、be、ca三个过程回到原

状态，已知仍垂直于T轴，be延长线过。点，下列说法正确的是（）

B.ca过程气体压强不变

C.成过程气体放出热量D.ca过程气体内能减小

【答案】AC

【详解】A.由理想气体状态方程

T

化简可得

P

由图像可知，图像的斜率越大，压强越小，故

□＜外=小儿过程为等压变化，体积减小，外界对气体做功，故A正确;

2

B.由理想气体状态方程

”=C

T

化简可得

C

V=--T

P

由图像可知，图像的斜率越大，压强越小，故

P<Ph=Pcca过程气体压强减小，故B错误;

C.仍过程为等温变化，内能不变，故

AU=Q

根据玻意耳定律可知，体积减小，压强增大，外界对气体做功，故

W>0

根据热力学第一定律

KU=Q+W

解得

过程气体放出热量，故C正确；

D.ca过程，温度升高，内能增大，故D错误。

故选Co

7.（2024•新疆河南•高考真题）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1-2为

绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2-3为等压过程，3-4为绝热过程，4-1为

等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（）

A.1i2过程中，气体内能增加B.2T3过程中，气体向外放热

C.3T4过程中，气体内能不变D.4—1过程中，气体向外放热

【答案】AD

【详解】A.1-2为绝热过程，根据热力学第一定律△"=◊+少可知此时气体体积减小,

外界对气体做功，故内能增加，故A正确；

3

B.2-3为等压过程，根据盖吕萨克定律可知气体体积增大时温度增加，内能增大，此时气

体体积增大，气体对外界做功用＜0,故气体吸收热量，故B错误；

C.3-4为绝热过程，此时气体体积增大，气体对外界做功臣＜0,根据热力学第一定律可

知气体内能减小，故C错误；

D.4Tl为等容过程，根据查理定律可知压强减小时温度减小，故内能减小，由于体积不变

W=0,故可知气体向外放热，故D正确。

故选ADo

8.（2024・北京•高考真题）一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想

气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变。在上浮过程中气泡内气体（）

A.内能变大B.压强变大C.体积不变D.从水中吸热

【答案】D

【详解】A.上浮过程气泡内气体的温度不变，内能不变，故A错误；

B.气泡内气体压强故上浮过程气泡内气体的压强减小，故B错误；

C.由玻意耳定律知，气体的体积变大，故C错误；

D.上浮过程气体体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律AU=Q+少知，气体从水

中吸热，故D正确。

故选D。

9.（2024・山东・高考真题）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a-6过程是等压过

程，6-C过程中气体与外界无热量交换，c-a过程是等温过程。下列说法正确的是（）

A.过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功

B.6-c过程，气体对外做功，内能增加

C.a-b-c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功

D.过程，气体从外界吸收的热量等于CT。过程放出的热量

【答案】C

【详解】A.a-b过程压强不变，是等压变化且体积增大，气体对外做功平＜0,由盖-吕萨

克定律可知

4

Tb>Ta

即内能增大，A^ft>0,根据热力学第一定律AU=Q+沙可知af6过程，气体从外界吸

收的热量一部分用于对外做功，另一部分用于增加内能，A错误；

B.方法一：6一c过程中气体与外界无热量交换，即

以=0

又由气体体积增大可知%c<0,由热力学第一定律AU=0+用可知气体内能减少。

方法二：cfa过程为等温过程，所以

4=4

结合年>（分析可知

Tb>Tc

所以6到c过程气体的内能减少。故B错误；

C.。过程为等温过程，可知

Tc=Ta,\Uac=O

根据热力学第一定律可知afbfc过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正

确；

D.根据热力学第一定律结合上述解析可知：。一b-cfa一整个热力学循环过程AU=O,

整个过程气体对外做功，因此热力学第一定律可得

\U=Qab-Qca-W=Q

故af6过程气体从外界吸收的热量Qab不等于era过程放出的热量-。皿，D错误。

故选C。

【点睛】

专题二理解热力学第一定律的表述和表达式

10.（2022・北京•高考真题）如图所示，一定质量的理想气体从状态。开始，沿图示路径先

后到达状态6和c。下列说法正确的是（）

5

A.从a到6,气体温度保持不变B.从。到6,气体对外界做功

C.从6到c,气体内能减小D.从6到c,气体从外界吸热

【答案】D

【详解】AB.一定质量的理想气体从状态a开始，沿题图路径到达状态b过程中气体发生

等容变化，压强减小，根据查理定律器=C,可知气体温度降低，再根据热力学第一定律

=Q+W,由于气体不做功，内能减小，则气体放热，AB错误；

CD.一定质量的理想气体从状态6沿题图路径到达状态。过程中气体发生等压变化，体积

增大，根据，=C,可知气体温度升高，内能增大，再根据热力学第一定律公。=0+区可

知6到C过程吸热，且吸收的热量大于功值，C错误、D正确。

故选D。

11.（2022•辽宁・高考真题）一定质量的理想气体从状态。变化到状态6,其体积厂和热力学

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

【答案】A

【详解】A.理想气体从状态。变化到状态"体积增大，理想气体对外界做正功，A正确;

B.由题图可知

V=Vo+kT

根据理想气体的状态方程有

6

联立有

C

P=­左+匕F

T

可看出T增大,p增大,B错误;

D.理想气体从状态。变化到状态6,温度升高，内能增大，D错误;

C.理想气体从状态a变化到状态6,由选项AD可知，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向外界吸收热量，C错误。

故选Ao

12.（2021・广东江门•二模）如图所示的实验装置，把浸有乙醛的一小块棉花放在厚玻璃筒

内底部，快速压下活塞时，棉花燃烧起来，此实验说明（）

A.做功使管内气体热量增加

B.热传递不能改变物体的内能

C.做功改变了管内气体的内能

D.热传递改变了管内气体的热量

【答案】C

【详解】快速压下活塞时，外界对管内气体做功，棉花燃烧起来，是因为气体内能增大，温

度升高，所以此实验说明做功改变了管内气体的内能。

故选C。

专题三热力学第二定律两种表述

13.（2024・浙江•高考真题）如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积

7

均为匕=750cm3的左右两部分。面积为S=100cn?的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为

真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度4=300K、压强夕|=2.04乂10*2的状态1。抽

取隔板A,右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B,同时施加

水平恒力尸，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体

达到温度%=350K的状态3,气体内能增加AU=63.8J。已知大气压强％=1.0k1032,

隔板厚度不计。

（1）气体从状态1到状态2是（选填“可逆”或“不可逆”）过程，分子平均动能（选

填“增大,,、“减小,，或“不变,,）；

（2）求水平恒力下的大小；

（3）求电阻丝C放出的热量0。

【答案】（1）气体从状态1到状态2是不可逆过程，分子平均动能不变；（2）10N；（3）89.3J

【详解】（1）根据热力学第二定律可知，气体从状态1到状态2是不可逆过程，由于隔板A

的左侧为真空，可知气体从状态1到状态2,气体不做功，又没有发生热传递，所以气体的

内能不变，气体的温度不变，分子平均动能不变。

（2）气体从状态1到状态2发生等温变化，则有

P7i=12匕

解得状态2气体的压强为

5

p2=^-=1.02xl0Pa

解锁活塞B,同时施加水平恒力R仍使其保持静止，以活塞B为对象，根据受力平衡可得

p2S=p0S+F

解得

55

F=（p2-p0）S=（1.02x10-1.01x10）xlOOx10«N=ION

8

（3）当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度4=350K的状态

3,可知气体做等压变化，则有

更=匕

可得状态3气体的体积为

T350

K=二•2匕=—x2x750cm3=1750an3

31

Tx300

该过程气体对外做功为

56

W=p.NV=p2（r3-2T1）=1.02xl0x（1750-2x750）xl0-J=25.5J

根据热力学第一定律可得

^=-W+Q'

解得气体吸收的热量为

Q'=NU+W=63.8J+25.5J=89.3J

可知电阻丝C放出的热量为

Q=0=89.3J

14.（2022・广东•高考真题）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境,

这个过程（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到

室外环境的热量__________（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。

【答案】不是大于

【详解】［1］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；

［2］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。

15.（2023・浙江•高考真题）下列说法正确的是（）

A.热量能自发地从低温物体传到高温物体

B.液体的表面张力方向总是跟液面相切

C.在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的

D.当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率

【答案】BD

【详解】A.根据热力学第二定律可知热量能不可能自发地从低温物体传到高温物体，故A

错误;

9

B.液体的表面张力方向总是跟液面相切，故B正确；

C.由狭义相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的,

故C错误；

D.根据多普勒效应可知当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动

的频率，故D正确。

故选BDo

16.（2022・湖南•高考真题）利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离

装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡

流室中，然后以螺旋方•式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集

到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达

分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从N端流出，边缘部位气流从8端

B./端流出的气体分子热运动平均速率一定小于3端流出的

C./端流出的气体内能一定大于8端流出的

D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律

E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律

【答案】ABE

【详解】A.依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板相作用后反弹，从/端流

出，而边缘部分热运动速率较高的气体从2端流出；同种气体分子平均热运动速率较大、

其对应的温度也就较高，所以N端为冷端、5端为热端，故A正确；

B.依题意，/端流出的气体分子热运动速率较小，2端流出的气体分子热运动速率较大，

所以从/端流出的气体分子热运动平均速度小于从8端流出的，故B正确；

C./端流出的气体分子热运动速率较小，2端流出的气体分子热运动速率较大，则从/端

流出的气体分子平均动能小于从2端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有

10

关；依题意，不能得出从/端流出的气体内能一定大于从3端流出的气体内能，故c错误;

DE.该装置将冷热不均气体的进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非

是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从/端出、较高的从2端出，也符

合能量守恒定律，故D错误，E正确。

故选ABE。

专题四热力学第三定律

17.（2023・四川成都•二模）下列说法正确的是（）

A.当液体温度一定时，液体中悬浮的固体小颗粒越大，布朗运动越明显

B.当分子间表现为斥力时，分子势能总是随分子间距离的减小而增大

C.随着科技的进步，我们可以将气体的温度降到绝对零度

D.物体的温度越低，分子热运动的平均动能越小

E.一定质量的理想气体，如果在某个过程中温度升高，内能一定增加，气体可能对外

做功

【答案】BDE

【详解】A.当液体温度一定时，液体中悬浮的固体小颗粒越小，布朗运动越明显，选项A

错误；

B.当分子间表现为斥力时，分子距离减小时，分子力做负功，分子势能增加，即分子势能

总是随分子间距离的减小而增大，选项B正确；

C.绝度零度是低温的极限，即使随着科技的进步，也永远不可能达到，选项C错误；

D.温度是分子平均动能的标志，物体的温度越低，分子热运动的平均动能越小，选项D正

确；

E.一定质量的理想气体，如果在某个过程中温度升高，内能一定增加，气体体积可能增加，

即可能对外做功，选项E正确。

故选BDE-

18.（2021•内蒙古呼和浩特•二模）下列说法正确的是（）

A.浮在水中的花粉微粒的布朗运动，反映了花粉分子的热运动

B.空气的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果

C.物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加

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D.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的

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

【答案】BCE

【详解】A.悬浮在水中的花粉微粒的布朗运动反映了水分子的无规则运动，故A错误；

B.空气的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，故B正确；

C.物体吸收热量，同时对外做功，当吸收的能量较大时，其内能可能增加，故C正确；

D.液体中的扩散现象是由于液体分子无规则热运动造成的，故D错误；

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，说明三个系统的温度一定相等,

那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，故E正确。

故选BCEo

19.（2020•黑龙江•二模）关于热力学定律，下列说法中错误的是二

A.对物体持续降温冷却后