2027物理步步高 大一轮复习第十五章　第79课时　热力学定律与能量守恒定律

第十五章热学热力学定律与能量守恒定律第79课时1.理解热力学第一定律，能用热力学第一定律解决相关问题。2.理解热力学第二定律，知道热现象的方向性。3.知道热力学第一定律和气体实验定律的结合点，能综合应用解决相关问题。目标要求考点一热力学第一定律考点二热力学第一定律与图像的综合应用内容索引考点三热力学第一定律与气体实验定律的综合应用课时精练考点四热力学第二定律热力学第一定律考点一1.改变物体内能的两种方式(1)

；(2)传热。2.热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的

与外界对它所做的功的和。(2)表达式：ΔU=

。做功热量Q+W(3)表达式中的正、负号法则：符号WQΔU+

对

做功物体

热量内能______-

对

做功物体

热量内能_____外界物体吸收增加物体外界放出减少(4)解题时特殊字眼“翻译”：①绝热：

(

=0)；②等容：

(

=0)；③膨胀：

(W

0)；④等温：

(理想气体

=0)；⑤等压，体积变化ΔV：外界对物体做的功W=

。没有传热Q体积不变，不做功W体积变大，物体对外界做功<分子平均动能不变，理想气体内能不变ΔU-pΔV3.能量守恒定律(1)内容能量既不会凭空

，也不会凭空消失，它只能从一种形式

为其他形式，或者从一个物体

到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量

。(2)第一类永动机是不可能制成的，它违背了

。产生转化转移保持不变能量守恒定律讨论交流1.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。此过程中气体内能如何变化？答案不变。因为A中气体膨胀过程中不做功，即W=0，绝热Q=0，故内能不发生变化。2.如图，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1。如果让活塞可以自由滑动(活塞与汽缸间无摩擦、不漏气)，也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2。则Q1和Q2哪个大些？答案Q2大些

把活塞和汽缸固定，使空气升温，属于等容升温过程，W=0，空气内能的变化等于吸收的热量Q1，即ΔU=Q1。如果让活塞可以自由滑动，汽缸内空气做等压升温变化，气体体积增加，气体对外界做功，W<0，由热力学第一定律知ΔU=Q2+W，由于空气升高相同的温度，两种情况中内能增量相同，则Q2=ΔU-W>Q1(W<0)。

(2025·江西省二模)两位小朋友分别画了一条小鱼，妹妹画的小鱼如图甲所示，哥哥画的小鱼如图乙所示，都画出了小鱼在水中吐泡泡的神韵。若气泡内气体可视为理想气体，忽略温度变化，从物理视角分析，则

A.图甲中画的气泡合理，图乙中画的气泡不合理B.小鱼吐的气泡上升时，泡内气体从外界吸热C.小鱼吐的气泡上升时，泡内气体压强增大D.小鱼吐的气泡上升时，水对气泡做正功√

根据液体压强公式p=p0+ρgh(p0为大气压强，ρ为液体密度，h为深度)气泡在上升过程中深度h减小，气泡内压强p减小。由玻意耳定律pV=C可知压强减小则体积增大，所以气泡应该越往上越大，题图乙合理，题图甲不合理，故A、C错误；气泡上升过程中，体积增大，气体对外界做功(即水对气泡做负功)，即W<0

。因为忽略温度变化，内能不变(ΔU=0)，根据热力学第一定律ΔU=Q+W可得Q>0，这表明泡内气体从外界吸热，故B正确，D错误。针对训练(2025·江苏卷·6)如图所示，取装有少量水的烧瓶，用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口，并向瓶内打气。当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后，瓶内气体

A.内能迅速增大

B.温度迅速升高C.压强迅速增大

D.体积迅速膨胀√

(多选)如图所示，导热性能良好的汽缸竖直放置在水平地面上，用一定质量的活塞封闭了一定体积的理想气体。环境温度恒定，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。下列操作中，说法正确的是

A.若将汽缸倾斜一定角度，封闭气体的分子数密度减小B.若将汽缸倾斜一定角度，外界对封闭气体做正功C.若将少许细沙缓慢倒在活塞上，封闭气体向外界放出热量D.若将少许细沙缓慢倒在活塞上，单位时间撞击到器壁单位面积上的分

子数减少√√

将少许细沙缓慢倒在活塞上，可知活塞缓慢下滑，气体体积减小，外界对气体做功，由于环境温度恒定，所以气体温度不变，则气体内能不变，根据热力学第一定律可知，封闭气体向外界放出热量，C正确；由于气体温度不变，气体体积减小，根据玻意耳定律pV=C，可知气体的压强增大。由于气体分子的平均动能不变，根据压强微观意义可知，单位时间撞击到器壁单位面积上的分子数增多，D错误。返回热力学第一定律与图像的综合应用考点二

(2)由温度变化判断气体内能变化：温度升高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小。(3)由热力学第一定律ΔU=W+Q判断气体是吸热还是放热。(4)在p-V图像中，图像与横轴所围面积表示气体对外界或外界对气体整个过程中所做的功。

(2022·湖北卷·3)一定质量的理想气体由状态a变为状态c，其过程如p-V图中a→c直线段所示，状态b对应该线段的中点。下列说法正确的是

A.a→b是等温过程B.a→b过程中气体吸热C.a→c过程中状态b的温度最低D.a→c过程中外界对气体做正功√

拓展

1.从例3图像中可知，a→c的过程中，气体对外界做的功为

，气体

(填“吸收”或“放出”)的热量为

。

4p0V0吸收4p0V0

2.若气体经历从a→b→c→d→a的过程，如图所示，则整个过程中气体

(填“吸收”或“放出”)的热量为

。

吸收

2p0V0

(多选)(2024·海南卷·11)一定质量的理想气体从状态a开始经ab、bc、ca三个过程回到原状态，已知ab垂直于T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是A.bc过程外界对气体做功B.ca过程气体压强不变C.ab过程气体放出热量D.ca过程气体内能减小√√

返回热力学第一定律与气体实验定律的综合应用考点三解决热力学第一定律与气体实验定律的综合问题的思维流程

(1)再次平衡时容器内气体的温度；

(2)此过程中容器内气体吸收的热量。

(2025·浙江6月选考·15)“拔火罐”是我国传统医学的一种疗法。治疗时，医生将开口面积为S的玻璃罐加热，使罐内空气温度升至t1，然后迅速将玻璃罐倒扣在患者皮肤上(状态1)。待罐内空气自然冷却至室温t2，玻璃罐便紧贴在皮肤上(状态2)。从状态1到状态2过程中罐内气体向外界放出热量7.35J。已知S=1.6×10-3m2，t1=77℃，t2=27℃。忽略皮肤的形变，大气压强p0=1.05×105Pa。求：(1)状态2时罐内气体的压强；答案9×104Pa

(2)状态1到状态2罐内气体内能的变化；答案减少7.35J

根据热力学第一定律ΔU=W+Q气体做等容变化，外界对气体不做功，W=0，气体向外界放出热量，Q=-7.35

J解得ΔU=-7.35

J，即气体内能减少7.35

J。(3)状态2时皮肤受到的吸力大小。答案24N

罐内外的压强差Δp=p0-p2=1.5×104

Pa状态2皮肤受到的吸力大小F=ΔpS=24

N。返回热力学第二定律考点四1.热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：

。(2)开尔文表述：________________________________________________

或表述为“

永动机是不可能制成的”。(3)说明：①“自发地”指明了传热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。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能。热量不能自发地从低温物体传到高温物体不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响第二类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的宏观过程的方向性，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。(1)高温物体

低温物体。(2)功

热。(3)气体体积V1

气体体积V2(较大)。(4)不同气体A和B

混合气体AB。3.两类永动机的比较

第一类永动机第二类永动机设计要求不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器不可能制成的原因违背能量守恒定律不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律

(多选)(2025·福建三明市检测)下列说法正确的是A.冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵循热力学第二定律B.自发的热传导是不可逆的C.可以通过给物体加热而使它运动起来，但不产生其他影响D.气体向真空膨胀具有方向性√√

有外界的帮助和影响，热量可以从低温物体传递到高温物体，仍遵循热力学第二定律，A错误；由热力学第二定律可知，自发的热传导是不可逆的，B正确；不可能通过给物体加热而使它运动起来但不产生其他影响，这违背了热力学第二定律，C错误；气体可自发地向真空膨胀，具有方向性，D正确。返回课时精练精练高频考点提升关键能力对一对题号123456答案ABABDACD(1)3.3×105Pa

(2)6.6×104J题号78910答案ADCBC答案123456789101.(2025·安徽卷·3)在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体(可视为理想气体)温度不变，则气球上升过程中，球内气体A.对外做功，内能不变B.向外放热，内能减少C.分子的平均动能变小D.吸收的热量等于内能的增加量12345678910答案基础落实练√12345678910答案

根据题意可知，气球缓慢上升的过程中，气体温度不变，则气体的内能不变，分子的平均动能不变，B、C错误；气体的压强减小，由pV=C知气体体积变大，则气体对外做功，由热力学第一定律ΔU=W+Q=0可知，吸收的热量与气体对外做的功相等，A正确，D错误。2.日常生活中使用的燃油汽车，其动力来源于发动机内部的汽缸，在汽缸内，通过气体燃烧将气体的内能转化为机械能，下列说法正确的是A.现代汽车技术已经非常先进，能够使气体燃烧释放的热量全部转化成

机械能B.气体燃烧过程符合热力学第二定律，内能无法全部用来做功以转化成

机械能C.气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能，故该过程不符合热力学

第一定律D.发动机工作时，若没有漏气和摩擦，也没有发动机的热量损失，则燃

料产生的热量能够完全转化成机械能12345678910答案√12345678910答案

根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，现代汽车技术已经非常先进，但也不能够使气体燃烧释放的热量全部转化成机械能，A错误；气体燃烧过程符合热力学第二定律，内能无法全部用来做功以转化成机械能，B正确；气体燃烧释放的热量没有全部转化为机械能，该过程符合热力学第一定律，C错误；根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，发动机工作时，就算没有漏气和摩擦，也没有发动机的热量损失，燃料产生的热量也不能完全转化成机械能，D错误。3.(多选)(2026·辽宁省七校协作体联考)如图所示为净水器的压力桶，压力桶分为储水室和气室，气室内密封有一定质量的理想气体。当净水器制水时，水迅速进入压力桶，气体被压缩；当用户用水时，气体缓慢膨胀将水推出。假设制水过程气体与外界无热量交换，用水过程气体温度保持与环境温度相同，下列说法正确的是A.制水过程中，气体被压缩，内能增加B.用水过程中，气体膨胀对外做功，从外界吸收热量C.制水过程中，气体分子的平均动能减小D.用水过程中，单位时间内桶壁单位面积上受到气体分子碰撞的次数增加12345678910答案√√12345678910答案

制水过程中，气体与外界无热量交换，气体被压缩，外界对气体做功，根据热力学第一定律ΔU=Q+W，可得气体内能增加，故A正确；用水过程中，气体温度保持与环境温度相同，内能不变，气体膨胀对外做功，根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知气体必须吸收热量，故B正确；制水过程中，气体内能增加，温度升高，气体分子的平均动能增大，故C错误；用水过程中，气体发生等温变化，可得体积增大时，压强降低，故单位时间内桶壁单位面积上受到气体分子碰撞的次数减小，故D错误。4.(2025·四川成都市检测)常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。罐内气体可视为理想气体。现将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水快速喷出的过程中，罐内气体来不及与外界进行热交换，则喷水时

A.气体压强变大

B.外界对气体做正功C.气体内能不变

D.气体内能减小12345678910答案√12345678910答案

5.(多选)(2025·甘肃卷·9)如图，一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高而增大。下列说法正确的是

A.A→B过程为吸热过程B.B→C过程为吸热过程C.状态A压强比状态B的小D.状态A内能比状态C的小12345678910答案√√√12345678910答案

6.(2025·陕晋青宁卷·13)某种卡车轮胎的标准胎压范围为2.8×105~3.5×105

Pa。卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度T1为300K时，体积V1和压强p1分别为0.528m3、3.0×105Pa；当胎内气体温度升高到T2为350K时，体积增大到V2为0.560m3，气体可视为理想气体。(1)求此时胎内气体的压强p2；12345678910答案答案3.3×105Pa12345678910答案

(2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q为7.608×104J，求胎内