第3讲热力学三定律原卷版

热力学三定律

热力学第一定律I

热力学定律

能量守恒定律I★★★★

与能量守恒

热力学第二定律I

型

热力字第一定律的内容

一:热力学第一定律

(1)定义：一个热力学系统内能的增量等于外界对它做的功与外界向它传递的热量的和；

⑵公式：A/W+Q

若外界对系统做功,则W>0,若系统对外界做功，则W<0；

若外界向系统传热，则Q>0,若系统向外界传热，则。<0.

(3)第一类永动机

不消耗任何动力或燃料,却能源源不断地对外做功的机器称为第一类永动机，第一类永动机不可制成，原因就是

因为违背了能量守恒定律.

(4)两种常见模型

①绝热过程：即在此过程中既不对外放热也不吸热。

公式：AU=W

②恒温过程：在整个过程中温度不发生变化，即内能的变化量为零。

公式：O=W+Q

对热力学第一定律的理解

（多选）一个带活塞的气缸内封闭有一定量的气体，对气缸内的气体，下列说法正确的是（

A.气体吸收热量，气体温度一定升高

B.压缩气体，气体温度可能降低

C.压缩气体，同时气体向外界放热，气体温度可能不变

D.压缩气体，同时气体从外界吸热，气体温度可能不变

（2020?海淀区一模）容器内一定质量的理想气体，在温度保持不变的条件下，若气体体积减小，则（

A.气体分子热运动的平均动能增大

B.气体分子对器壁撞击的密集程度变大

C.气体中每个分子对器壁的撞击的作用力都变大

D.气体需要从外界吸收热量

有一种在超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示。图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如

图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向夕根出，使吸盘牢牢地被固定在墙壁上.若吸盘内气体可视为

理想气体，且温度始终保持不变。则此过程中（）

关于物体的内能，以下说法中不正确的是（）

A.物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能之和

B.物体不从外界吸收热量，其内能也可能增加

C.外界对物体做功，物体的内能一定增加

D.物体内能的多少，跟物体的温度和体积都有关系

下列说法正确的是（）

A.物体的温度升高，物体内所有分子热运动的速率都增大

B.物体的温度升高，物体内分子的平均动能增大

C.物体吸收热量，其内能一定增加

D.物体放出热量，其内能一定减小

（多选）如图所示，固定在水平面上的气缸内封闭一定质量的气体，气缸壁和活塞绝热性良好，汽缸内气体分子间相互作用力

不计.现使活塞向左移动，以下说法正确的是（）.

A.气缸内气体对外界做功，气体内能瀛少左右

B.外界对气缸内气体做功，气体内能增大

C.气缸内气体压强减小

D气缸内气体温度升高一11.

快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示.假设袋内气体与外界没有热交换，当充气袋四周被挤压时，袋

内气体（）

A.对外界做负功，内能增大

B.对外界做负功，内能减小

C,对外界做正功，内能增大

D.对外界做正功，内能减小

|热力学第一定律的计算

一定质量的气体，在保持压强恒等于1.（以］（）卬2的状况下，体积从20L膨胀到30L，这一过程中气体共向外界吸热

4x1炉J，则气体内能的变化为（

A.增加了5x10,JB.减少了5x10」

C.增加了3x10'JD.减少了3x10：J

压缩一定质量的气体，对气体做了800J的功，气体内能增加了350J.则此过程中气体（能•吸收”或•放出”）了J的热

量.

如图所示，将一个绝热的汽缸竖直放在Z〈平桌面上，在汽缸内用一个活塞封闭一定质量的气体.在活塞上面放置一个物体，活塞

和物体的总质量为m,活塞的横截面积为S.已知外界的大气压为小，不计活塞和汽缸之间摩擦.在汽缸内部有一阻值为R的

电阻丝，电源的电压为U,在接通电源：时间后，发现活塞缓慢上升h高度.已知重力加速度为g,求：

（I）外界对气体做多少功；

⑵在这一过程中气体的内能改变了多少？

|热力学定律与气体图像的综合应用

（2X7?新课标IH）如图，一定质量的理想气体从状态。出发，经过等容过程ab到达状态〃，再经过等温过程从到达状态

c,最后经等压过程（2回到状态。,下列说法正确的是（）

A.在过程（山中气体的内能增加

B.在过程馆中外界对气体做功

C.在过程ab中气体对外界做功

D.在过程从•中气体从外界吸收热量

E.在过程四中气体从外界吸收热量

一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、be、ca回到原状态，其〃-7图象如图所示，下列判断：E确的是（

）

A.过程/记中气体既不吸热也不放热

B.过程（疝中气体一定吸热

C.过程恒中外界对气体所做的功等于气体所放的热

D.〃、力和c三个状态中，状态。分子的平均动能最小

E.8和。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

（2。⑻新课标川?多选）如图，一定量的理想气体从状态“变化到状态人，其过程如〃-丫图中从“到的直线所示。在此过程中

（）

A.气体温度一直降低

B.气体内能一直增加

C.气体一直对9M故功

D.气体一直从外界吸热

E.气体吸收的热量一直全部用于对勺画功

一定质量的理想气体从状态八经过状态3变化到状态C,其V-7图象如图所示，下列说法正确的有（）

A.AT8的过程中，气体对外界做功

B.八T8的过程中，气体放出热量

C.BfC的过程中，气体压强变大

D.28TC的过程中，气体内能增加

如图所示，〃、/，、＜•为一^量的理想气体变化过程中的三个不同状态，下列说法IE确的是（）

A.三个状态的压强相等

B.从。到人，气体内每一个分子的无规则热运动都变剧烈

C.从〃到c,气体吸收的热量等于气体对外界做的功

D.从“到,气体对外界做功的数值小于从b到,•气体对外界做功的数值

（多选）某容器内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态八，第一次经过某一过程八8到达状态8,第二次再经过等压变化

过程AC到达状态C,如p-T图所示。设气体在状态B和状态C的体积分别为匕和力,在过程八8和AC中气体对外做功分别为

%和叫•，吸收的热量分别为以利丹，则下面说法正确的是（

A-匕〈匕，叱s=C，叱y＞。

B•%＞%，^=0,WAC＜0

C•%＜匕，QA/QAC，叫＜

D.W.＞0，W；c=。，QQQM

一定质量的某种理想气体的体积V与热力学温度T的关系图象如图所示，气体在状态4时压强外=1.0x105Pa、体积Vo=8OOcn?,

线段A8与Y轴平行，HC延长线过坐标原点O.

①求该气体状态8时的压强；

②已知该气体从状态8变化到状态C过程中，向外界放热60J，求该过程中气体内能的变化量•

题型二：热力学第二定律知识梳理：

1.宏观热现象的方向性(与热现象有关的宏观过程都是不可逆的)

红墨水滴入清水中，很快整杯滚动的足球因为受到摩擦作用

热咖啡倒入杯中，久置后温度

水就会变红，但不可能出现散逐渐停止，其机械能转化为内

会降至室温，但不可能出现室

在水中的红色颗粒自发地重新能，但不可能出现足球自发地

内温度自发地降!氐而咖啡温度

聚集成一滴红墨水、其余部分幽氐自身温度、使内能转化成

上升、重新变为热咖啡的现象

变成清水的现象机械能而重新运动的现象

2.热力学第二定律

(1)热传导的方向性:热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进行，但相反方向却不能自发地进行,

即热传导具有方向性，是一个不可逆过程.

说明：

①“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。

②热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。

③热量不是不可能从低温物体传向高温物体，在有“外界的影响或帮助下“，低温物体可以将热量传给高温物

体。

(2)热力学第二定律的两种表述

①克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。

②开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功而不弓I起其他变化。

(3)热机

①热机是把内能转化为机械能的装置，其原理是热机从高温热源吸收热量Qi,推动活塞做功W,然后向低温

热源(冷凝器)释放热量Q2(工作条件：需要两个热源)

②由能量守恒定律可得：QI=W+Q2

③我们把热机做的功和它从热源吸收的热量的比值叫做热机效率，用n表示，即n=w/Q1

④热机效率不可能达到100%/<J\

fa

热机-W

(4)第二类永动机▼”

①设想：只从单一热源吸收热量，使之完全住喻变为有用的功而不引起其他变化的热机。

②第二类永动机不可能制成不违反热力学\)第一定律或能量守恒定律，违反热力学第二定律。

原因：尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化；机械能和内能的

转化过程具有方向性c

(5)嫡和墉增加原理

①热力学第二定律微观意义：一切自然过程总是沿着分子热运动无序程度增大的方向进行。

②嫡：衡量系统无序程度的物理量,系统越混乱，无序程度越高，焙值越大。

③爆增加原理：在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着精增加的方向进行。热力学第二定律也叫做嫡增加原

理。

热力学第二定律

（多选）关于热力学第二定律，下列说法正确的是（）

A.自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性

B.有可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化

C.机械能可以全部转化为内能

D.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

图为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时，强迫致冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.在蒸发器中致冷剂

汽化吸收箱体内的热量，经过冷频器时致冷剂液化，放出热量到箱体外.下列说法正确的是（）

A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外

B.电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电

能

C.电冰箱的工作原理违反了热力学第一定律

D.电冰箱的工作原理违反了热力学第二定律

（多选）用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触2点插在冷水中，如图，所示，电流计

指针会发生偏转，这就是温差发电现象.关于这一现象，正确说法是（）

A.这一实验过程不违反热力学第二定律

B.在实验过程中，热水一定降温、冷水一定升温

C.在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能

D.在实验过程中,热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能

热力学综合应用

下列说法中正确的杲（）

A.热量不可能从低温物体向高温物体传递

B.物体吸收热量，其温度不一定升高

C.凡是不违反能量守恒定律的过程都一定能实现

D.常温下一定质量的气体，内能噌大，压强一定增大

（多选）下列说法正确的是（）

A.当分子间的距离增大时，分子间作用力的合力一定减小

B.温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大

C.第二类永动机违反了热传导的方向性

D.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用

根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（）

A.理想气体在等温变化时，内能不改变，因而与外界不发生热量交换

B.布朗运动就是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动

C.第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律

D.根据热力学第二定律可知热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体

（多选）关于分子动理论和热力学定律，下列说法正确的是（

A.布朗运动和扩散现象都可以证明分子在做无规则运动

B.知道某物体的摩尔质量和密度可求出阿伏伽德罗常数

C.物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变

D.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功

根据热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是（）

A.布朗运动是液体分子的运动,它说明了分子在永不停息地做无规则运动

B.密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大

C.根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体

D.某气体的摩尔质量为M、摩尔体积为K密度为"，用NA表示阿伏伽德罗常数，每个气体分子的质量m