2023年高中物理知识点总结热力学基础

一.教学内容：热力学基础

（一）变化物体内能H勺两种方式：做功和热传递

1.做功：其他形式口勺能与内能之间互相转化的过程，内能变化了多少用做功的

数值来量度，外力对物体做功，内能增长,物体克服外力做功，内能减少。

2.热传递：它是物体间内能转移H勺过程，内能变化/多少用传递H勺热量H勺数值

来量度，物体吸取热量，物体的内能增长,放出热量，物体口勺内能减少，热传

递的方式有：传导、对流、辐射.热传递的条件是物体间有温度差C

（二）热力学第一定律

1.内容：物体内能U勺增量回回AU等于外界对物体做的功W和物体吸取H勺

热量Q『、J总和。

2.体现式：叵［w+Q=AU。

3.符号法则：外界对物体做功，W取正值，物体对外界做功，W取鱼值，吸取

热量Q取正值，物体放出热量Q取负值；物体内能增长叵IAU取正值，物体

内能减少回AU取鱼值。

（三）能的转化和守恒定律

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另一种

形式或从一种物体转移到另一种物体。在转化和转移的过程中，能的总量不

变，这就是能量守恒定律.

（四）热力学第二定律

两种表述:（1）不也许使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他

变化C

（2）不也许从单一热源吸取热量，并把它所有用来做功,而不引起其他变

化。

热力学第二定律揭示了波及热现象的宏观过程均有方向性。

（3）热力学第二定律的I微观实质是：与热现象有关日勺自发的J宏观过程，总

是朝着分子热运动状态无序性增长的方向进行的。

（4）摘是用来描述物体的I无序程度的物理量。物体内部分子热运动无序程

度越高，物体H勺燧就越大.

（五）阐明H勺问题

1.第一类永动机是永远无法实现H勺，它违反了能的转化和守恒定律。

2.第二类永动机也是无法实现的，它虽然不违反能的转化和守恒定律,但却违

反了热力学第二定律。

(六)能源和可持续发展

1.能量与环境

(1)温室效应:化石燃料燃烧放出的大量二氧化碳，使大气中二氧化碳的

含量大量提高，导致“温室效应”，使得地面温度上升，两极H勺冰雪融化，海

平面上升，沉没沿海地区等不良影响。

(2)酸雨污染:排放到大气中的大量二氧化硫和氮氧化物等在降水过程中

溶入雨水，使其形成酸雨，酸雨进入地表、江河、破坏土壤，影响农作物生

长，使生物死亡，破坏生态平衡，同步腐蚀建筑构造、工业装备、动力和通讯

设备等，还直接危害人类健康。

2.能量耗散和能量降退

(1)能量耗散:在能量转化过程中，一部分机械能转变成内能，而这些内

能最终流散到周围H勺环境中，我们没有措施把这些流散的内能重新搜集起来加

以运用，这种现象叫做能量日勺耗散。

（2）能量降退:从可被运用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一

种低品质的能量。能量耗散不会使能的总量减少，却会导致能量品质口勺减少。

二.重点、难点

（一）热力学第一定律

热力学第一定律阐明了做功和热传递是物体内能变化的量度，没有做功和

热传递就不也许实现能口勺转化和转移。

按照符号法则将“”“一”号代入回AU・W+Q计算或分析问题，假

如事先不便确定其正负，可以先假定它为正，在计算出成果后来再作判断。若

不小于零，阐明与原假设一致，若成果为负，则阐明与原假设相反。

热力学第一定律的应用i般环节是：

1.根据符号法则写出各已知量（队回AU）的I正负。

2.根据方程回AU=W+Q求出未知量

3.再根据未知量口勺正负判断该量的变化。

例1.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了回A.回B.Be.

5

解析：根据热力学第一定律的符号法则,Q=-2.0X10J,因

此选项B对於J。

答案：B

（二）对H勺运用能量守恒定律计算内能和机械能互相转化H勺问题

物体内能对分子而言，它是构成物体所有分子热运动的动能和分子热能的

总和，它是状态量，它日勺大小与温度、体积以及物体所含分子数有关。机械能

是对物体整体而言，它是物体整体的动能和势能（包括重力势能和弹性势能）

的统称，虽然静止物体口勺动能为零，重力势能和弹性势能也不变，物体仍具有

内能。

物体的机械能与内能之间可以发生互相转化，例如“摩擦生热”，但能的

总量不变。在分析此类问题时，一要注意能量转化的方向，二要考虑到转化的

快慢导致的效果上H勺不一样。

例2.如图所示容器中，A、B各有一种可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上

为空气，大气压恒定。A、B底部由带有阀门KH勺管道相连，整个装置与外界绝

热，原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中水逐渐向B流，最终到达平

衡。在这个过程中，下面哪个说法对欧I（）

A.大气压对水做功，水的内能增长

B.水克服大气压力做功，水的）内能减少

C.大气压对水不做功，水的内能不变

D.大气压对水不做功，水的内能增长

解析：本题重要考察能量转化与守恒定律和大气压力做功口勺“算，打开阀

门后，A中的水逐渐流入B中，最终到达平衡，即稳定下来。这一过程中，水

的重心一定减少，更力势能一定减少，根据能的转化与守恒定律，减少口勺重力

势能所有转化为整个系统H勺内能，水的内能增长（容器H勺内能也增长）。A、B

液面大气压强相等，设为回

W=PA-AV-PBAV=P0-

回答案：D

例3.如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热卧J,中间有一导热时固定隔

板B,B的两边分别盛有气体甲和气体乙，现将活塞P缓慢地向B移动一段距

离，已知气体的温度随其内能口勺增长而升高，则在移动P的过程中（）

甲乙

A.外力对乙做功，甲的I内能增长

B.外力对乙做功，乙於I内能不变

C.乙传递热量给甲，乙的内能增长

D.乙口勺内能增长，甲的内能不变

解析：以气体乙为研究对象，外力对气体乙做功，内能增长，因而气体的

温度随其内能的增长而升高。B是固定的导热隔板，通过热传递，乙传递热量

给甲，甲的内能增大。固定容器及可动活塞都是绝热rJ,以系统为研究对象，

由热力学第一定律也AU・Q+W得，叵J答案：AC

例4.如图所示,直立容器内部有被隔板隔开H勺A、B两部分气体,AH勺密度

小，BU勺密度较大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过

程中气体吸热为Q,气体内能增长为回AU,则（）

解析：A、B气体开始的合重心在中线下，混合均匀后在中线，因此系统重

力势能增大，由能量守恒知，吸取热量一部分增长气体内能，一部分增长重力

势能。故叵1答案：B

（三）热力学第二定律

1.（1）热力学第二定律符合能量守恒定律；（2）热力学第二定律口勺两种表述

是等价的J,可以以其中一种表述推导出另一种表述。对任何一类宏观自然过程

进行方向的阐明，都可以作为热力学第二定律的表述。（3）第二类永动机不违

反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律。因此是不也许制成依J。（4）热力

学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，使得它们成为独立于

热力学第一定律的自然规律。

2.热力学第一定律和热力学第二定律是热力学知识的基础理论。热力学第一定

律指出任何热力学过程中能昂:守恒，而对过程没有其他限制。热力学第二定律

指明哪些过程可以发生，哪些不也许发生，如：第二类永动机不也许实现，热

机效率不也许是100%,热现象过程中能量耗散是不可防止口勺，宏观的实际的热

现象过程是不可逆的等等，

3.热力学第一定律反应了功、热量跟内能变化之间的定量关系；热力学第二定

律的实质是：自然界中进行的波及热现象的宏观过程都具有方向性，都是不可

逆的。违反该定律日勺第二类永动机是无法实现的。

例5.下列说法对的的是（）

A.热量不能由低温物体传速到高温物体

B.外界对物体做功，物体的J内能必然增长

C.第二类永动机不也许制成，是由于违反了能量守恒定律

D.不也许从单一热源吸取热量并把它所有用来做功，而不引起其他变化

解析：由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传递到高温物

体，但可借助于外在动力实现，如冰箱、空调等设施，A选项不对的。又由热

力学第一定律可知，物体内能的变化由做功和热传递两种方式共同决定，因此

B选项不确切。第二类永动机违反了热力学第二定律，因此C选项错误。由机

械能与内能转化过程口勺方向性（热力学第二定律表述2）可知，D选项对口勺。

答案：D

例6.有关永动机和热力学定律的讨论，下列论述对卧卅0是（）

A.第二类永动机违反能量守恒定律

B.假如物体从外界吸取了热量，则物体日勺内能一定增长

C.外界对物体做功，则物体的I内能一定增长

D.做功和热传递都可以变化物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看

这两种变化方式是有区别的

解析：第二类永动机违反热力学第二定律并不违反能量守恒定律，故A

错据热力学第一定律回AU=Q+W知内能的变化由做功可和热传递Q两个

方面共同决定，只懂得做功状况或只懂得传热状况就无法确定内能H勺变化状

况，故B、C项错误。做功和热传递都可变化物体内能,但做功是不一样形式能

的转化，而热传递是同种形式能间的转移，这两种方式是有区别H勺，故D对

的。

答案：D

【模拟试题

1.如下说法中对口勺口勺是()

A.勺水结成0℃H勺冰.由于体积增大.分子势能增大

B.将铁块烧热，铁块中分子平均动能增大，分子势能增大

C.物态发生变化时，分子势能一定变化

D.物体的机械能和内能都也许为零

2.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最终停下：流星在夜空中坠落并发出明

亮的I光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线

圈中产生电流。上述不一样现象中所包括的相似的物理过程是()

①物体克服阻力做功

②物体口勺动能转化为其他形式的能量

③物体H勺势能转化为其他形式的能量

④物体口勺机械能转化为其他形式的能量

A.①@B.@@C.①④D.③④

3.高为h（ni）的瀑布，设落到瀑饵底部的水损失的重力势能所有转化为内

能，且被水自身所吸取，则瀑布顶部的水与底部时水的温度差为（）

A.叵］C.回9的（©D.叵L.在一种原则大包压下，设100℃H勺1g水

具有rJ内能为叵L.回Q-E?E】

c.叵］Q>E「EI

5.在温度均匀的液体中，一种小气泡由液体的底层缓慢地浮至液面，则气泡在

浮起的过程中（）

A.放出热量B.吸取热帚

C.不吸热也不放热D.无法判断

6.若热机从热源吸取热量为Q,对外做功为W,定义回I石为热机效率回

n值为（）

A.可以是100%B.可以不小于100%

C.可以不小于或等于100%D.一定不不小于100%

7.有关热力学第二定律H勺微观意义，下列说法对内的是（）

A.大量分子无规则的热运动，可以自发转变为有