05-第42讲 热力学定律与能量守恒定律

第十五章

热学第42讲

热力学定律与能量守恒定律1.知道热力学第一定律，并能用热力学第一定律解决相关问题.2.理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象.3.通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律.01温习

知识梳理02精讲

考点剖析03作业本温习

知识梳理

物理量外界对物体做功物体______热量内能______-物体对外界做功物体______热量内能______做功热传递热量

吸收增加放出减少2.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________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______热量，使之完全变成功，而不产生其他影响.（2）热力学第二定律的“熵”描述：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会______.自发地吸收减少3.能量守恒定律（1）内容：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其他形式，或者从一个物体______到别的物体，在转化或______的过程中，能量的总量保持不变.（2）普适性：能量守恒定律是自然界的普遍规律.（3）第一类永动机是不可能制成，它违背了______________.转移转移能量守恒定律基础自测判断下列说法是否正确（1）物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变.(

)√（2）做功改变物体内能的过程是内能与其他形式的能相互转化的过程.(

)√（3）自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，说明能量正在消失.(

)×【解析】自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，说明秋千的机械能正在转化为其他形式的能量.（4）可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功.(

)×【解析】根据热力学第二定律的开尔文表述知，这是不可能的.（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.(

)×【解析】由热力学第二定律可知，热机中，燃气的内能不可能全部变为机械能而不引起其他变化.（6）热量不可能从低温物体传给高温物体.(

)×【解析】由热力学第二定律可知热量不可能自发地从低温物体传给高温物体.（7）给自行车打气时，发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外界吸热.(

)×【解析】给自行车打气时，发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒对气体做功.精讲

考点剖析

2.三种特殊情况特殊情况结论分析过程是绝热的外界对物体做的功等于物体内能的增加量过程中不做功物体吸收的热量等于物体内能的增加量过程的始、末状态物体的内能不变物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量例1

[广东广州2025模拟]

“温泉水滑洗凝脂，冬浴温泉正当时”，在冬天里泡一泡温泉，不仅可以消除疲劳，还可以扩张血管，促进血液循环，加速人体新陈代谢.设水温恒定，温泉中有一水泡从池底缓慢上升，水泡内的气体可视为理想气体，则在水泡上升的过程中(

)CA.水泡内气体的压强增大B.水泡内气体的内能减小C.水泡内气体分子在单位时间内对单位面积水泡壁的碰撞次数减少D.水泡内气体对外界放热

变式

[河北2025·2]

某同学将一充气皮球遗忘在操场上，找到时发现因太阳曝晒皮球温度升高，体积变大.在此过程中若皮球未漏气，则皮球内封闭气体(

)AA.对外做功

B.向外界传递热量C.分子的数密度增大

D.每个分子的速率都增大【解析】选项分析结论A皮球体积变大，则皮球内封闭气体体积变大，气体对外做功√B×C在此过程中皮球未漏气，故气体分子数不变，气体体积变大，分子的数密度减小×D温度升高，气体分子的平均速率增大，但并非每个分子的速率都增大×1.对热力学第二定律的理解（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.（2）“不产生其他影响”的含义是指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.2.热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，即一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的.例2

[河北石家庄2025期末]

海底火山活跃的海域，火山附近的海水会受到加热形成水蒸气，从而产生气泡.当气泡浮上水面的过程中温度下降，压强减小，体积减小.该过程中水蒸气可视作理想气体.下列关于该过程的说法正确的是(

)CA.水蒸气上升过程中吸收热量

B.水蒸气分子的平均动能增大C.水蒸气放出的热量大于其减小的内能

D.该过程违反了热力学第二定律

变式

[黑龙江大庆中学2025期中]

如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热沸腾，又加热一段时间后，橡胶塞被推出.下列说法正确的是(

)CA.水沸腾前加热过程中试管内每个气体分子的速率都变大B.水蒸气推出橡胶塞导致水蒸气内能增加C.水被加热的过程中，其内能是通过吸热的方式改变的D.水蒸气推出橡胶塞的过程中，可以实现将吸收的热量全部转化为橡胶塞的机械能而不引起其他变化【解析】水沸腾前加热过程中,温度升高,不是每个分子的速率都变大，而是速率大的分子占的百分比变大，A错误；水蒸气推出橡胶塞，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，水蒸气内能减小，B错误；水被加热的过程中，其内能是通过热传递的方式改变的，C正确；不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，D错误.

角度1

热力学定律与气体图像

AC

方法点拨

角度2

热力学定律与理想气体状态方程的综合例5

[北京2025·1]

我国古代发明的一种点火器如图所示，推杆插入套筒封闭空气，推杆前端粘着易燃艾绒.猛推推杆压缩筒内气体，艾绒即可点燃.在压缩过程中，筒内气体(

)DA.压强变小

B.对外界不做功

C.内能保持不变

D.分子平均动能增大

角度3

热力学定律与气体实验定律的综合

（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.

方法点拨热力学定律与气体实验定律综合问题的解题思路作业本1.[江苏2025·6]

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(

)DA.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【解析】本题考查热力学定律.当橡胶塞跳出后，气体占据空间增大，瓶内气体的体积迅速膨胀，瓶内的气体对外做功且无热传递，故瓶内气体的内能迅速减小，温度迅速降低，使瓶内的气体液化成水，即出现白雾，A、B错误，D正确；瓶内气体的体积迅速膨胀且温度迅速降低，根据理想气体状态方程可知，瓶内气体的压强迅速减小，C错误.2.下列说法正确的是(

)CA.将来人们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能全部重新收集起来加以利用B.只要对热机不断进行革新，总有一天它可以把气体的内能全部转化为机械能C.第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律D.热量不可能由低温物体传给高温物体，绝对零度是不可能达到的【解析】本题考查热力学第二定律.能量转化过程中，存在能量耗散，不能将流散到周围环境中的内能全部重新收集起来加以利用，A错误；热机是把内能转化为机械能的装置，过程中一定有部分热量排放给低温物体（冷凝器或大气），即有能量耗损，所以不可能把气体的内能全部转化为机械能，B错误；第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律，C正确；热量不可能自发地由低温物体传给高温物体，但通过外界做功可以将热量由低温物体传给高温物体，D错误.

CA.压强变大

B.内能增加

C.向外界放热

D.分子数密度减小

D

5.[辽宁2026开学考]

（多选）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且环境温度不变，下列说法正确的是(

)ABA.制