13.3热力学定律与能量守恒-【桂冠物理】2024高三物理一轮复习题型归纳技巧点拨（新高考专用）

第十三章 热学 13.3热力学定律与能量守恒 【考点预测】 1. 热力学第一定律 2. 热力学第二定律和能量守恒定律（热学背景） 3. 热力学第一定律与图像的综合应用 4. 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 【方法技巧与总结】 一、热力学第一定律 1．改变物体内能的两种方式 (1)做功；(2)热传递． 2．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和． (2)表达式：ΔU＝Q＋W. (3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则： 物理量 意义 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 二、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：热量不能自发地从低温物体传到高温物体． (2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响． 2．用熵的概念表示热力学第二定律 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小． 3．热力学第二定律的微观意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行． 4．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律． 三、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另一种形式，或者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变． 2．条件性 能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的． 3．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律． 【题型归纳目录】 题型一：热力学第一定律 题型二：热力学第二定律和能量守恒定律（热学背景） 题型三：热力学第一定律与图像的综合应用 题型四：热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 【题型一】热力学第一定律 【典型例题】 例1．一定质量的理想气体从状态开始分别经过等温膨胀和绝热过程，到达状态和，、状态的体积相同，则（　　） A．状态的内能等于状态 B．状态的内能小于状态 C．与过程对外做功相等 D．过程吸收的热量大于过程对外做的功 练1．如图所示，一定质量的理想气体的图像从1→2→3的过程中，下列说法正确的是（    ）    A．状态1的压强大于状态2的压强 B．1→2过程中气体内能的减少量大于2→3过程内能的增加量 C．1→2过程外界对气体做的功大于气体放出的热量 D．2→3过程中气体分子单位时间内在器壁单位面积上撞击的次数减小 【题型二】热力学第二定律和能量守恒定律（热学背景） 【典型例题】 例2．根据热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．热量既能自发地从高温物体传递到低温物体，也能够自发地从低温物体传递到高温物体 B．一定质量的理想气体吸收了热量，则气体温度一定升高 C．对于一定质量的理想气体，如果体积增大，就会对外做功，所以内能一定减少 D．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 练2．压缩空气储能（CAES）是一种利用压缩空气来储存能量的新型储能技术，绝热压缩空气储能方式是压缩空气并将产生的热能储存在各种介质当中，比如混凝土、石头、矿洞矿石中等。需要发电的时候让压缩空气推动发电机工作，这种方式能够将压缩空气储能的效率提升。对于上述过程的理解，下列说法正确的是（　　） A．绝热压缩空气，分子平均动能不变 B．绝热压缩空气，温度升高，气体内能一定增大 C．该方式能够将压缩空气储能的效率提升到 D．压缩空气推动发电机工作，是气体对外做功，内能增大 【题型三】热力学第一定律与图像的综合应用 【典型例题】 例3．一定质量的理想气体从状态经过状态变化到状态再回到状态，其图像如图所示。三点在同一直线上，与纵轴平行，则下列说法不正确的是（　　）    A．过程中，单位时间内打到容器壁上单位面积的分子数增多 B．过程中，气体吸收热量 C．过程中，气体放出的热量比外界对气体做的功多 D．过程中，速率大的分子数增多 练3．一定质量理想气体的状态变化如图所示，为圆弧，为半径相同的圆弧。气体从状态经状态、、，最终回到状态，则（    ）    A．从状态到状态是等温膨胀过程 B．从状态到状态，气体吸收热量，内能不变 C．处于状态时气体分子单位时间撞击单位面积的次数一定比状态少 D．从状态经、、回到状态，气体吸收热量 【题型四】热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 【典型例题】 例4．一定质量的理想气体经历了如图所示的四个过程，其中的延长线通过坐标原点，四个状态气体的压强与温度如图所示，则（    ）    A．气体在过程中内能的增加量小于过程中内能的减少量 B．气体在过程中吸收的热量大于过程中放出的热量 C．气体在过程中体积的变化量小于过程中体积的变化量 D．气体在过程中体积的变化量