专题06 热学（考点清单）-2024-2025学年高二物理下学期期末考点大串讲（上海沪科版）

专题06 热学 考点清单（原卷版） 【思维导图】 1 【知识点讲解】 2 知识点1：分子动理论、内能 2 知识点2：固体、液体与气体 4 知识点3：气体的实验定律及理想气体状态方程 6 知识点4：热力学定律 8 知识点1：分子动理论、内能 1. 分子的两种模型 1）球模型：，得直径 (常用于固体和液体)． 2）立方体模型：，得边长 (常用于气体)． 【提分点拨】 分子总数：N=nNA=NA=NA。 特别提醒：对气体而言，V0=不等于一个气体分子的体积，而是表示一个气体分子占据的空间。 2. 分子热运动   1）分子热运动：分子做永不停息的无规则运动． 2）扩散现象:不同的物质互相接触时，可以彼此进入对方中去.温度越高，扩散越快. 扩散现象就是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间． 3）布朗运动:在显微镜下看到的悬浮在液体（或气体）中微小颗粒的无规则运动，是液体分子对微小颗粒撞击作用的不平衡造成的，是液体分子永不停息地无规则运动的宏观反映.颗粒越小，布朗运动越明显;温度越高，布朗运动越明显. 3. 物体的内能 【提分点拨】布朗运动不是分子的运动，但它反映了液体(或气体)分子的无规则运动． 1）分子动能:做热运动的分子具有动能，在热现象的研究中，单个分子的动能是无研究意义的，重要的是分子热运动的平均动能.温度是物体分子热运动的平均动能的标志. 2）分子势能:分子间具有由它们的相对位置决定的势能，叫做分子势能.分子势能随着物体的体积变化而变化.分子间的作用表现为引力时，分子势能随着分子间的距离增大而增大.分子间的作用表现为斥力时，分子势能随着分子间距离增大而减小.对实际气体来说，体积增大，分子势能增加;体积缩小，分子势能减小. 3）物体的内能:物体里所有的分子的动能和势能的总和叫做物体的内能.任何物体都有内能，物体的内能跟物体的温度和体积有关. 4）物体的内能和机械能有着本质的区别.物体具有内能的同时可以具有机械能，也可以不具有机械能. ①内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和． ②决定因素：温度、体积和物质的量． ③影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关． ④改变物体内能的两种方式：做功和热传递． 【提分点拨】分析物体内能问题的五点提醒 1）内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法． 2）内能的大小与温度、体积、物质的量和物态等因素有关． 3）通过做功或热传递可以改变物体的内能． 4）温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能都相同． 5）内能由物体内部分子微观运动状态决定，与物体整体运动情况无关．任何物体都具有内能，恒不为零． 4. 分子间的作用力、分子势能与分子间距离的关系 分子间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离增大而减小，但斥力的变化比引力的变化快，实际表现出来的是引力和斥力的合力. 分子间的作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep＝0)． 1）当r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，当r增大时，分子间的作用力做负功，分子势能增大． 2）当r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，当r减小时，分子间的作用力做负功，分子势能增大． 3）当r＝r0时，分子势能最小. 5. 温度与温标 1）一切达到热平衡的系统都具有相同的温度． 2）两种温标：摄氏温标和热力学温标．关系：. 【提分点拨】绝对零度为-273.15℃，它是低温的极限，只能接近不能达到. 知识点2：固体、液体与气体 1. 固体 1）分类：固体分为晶体和非晶体两类．晶体又分为单晶体和多晶体． 2）晶体和非晶体的比较 分类 比较 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 有规则的形状 无确定的几何形状 无确定的几何外形 熔点 确定 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 各向同性 典型物质 石英、云母、明矾、食盐 各种金属 玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青 转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化 2. 液体 1）液体的表面张力 ①作用效果：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形表面积最小． ②方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直． ③形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力． 【典例分析】 【例1】．（23-24高二下·上海长宁·期末）雨后的树叶上聚集了大量的水珠，则水珠表面层的水分子（　　） A．比内部密集，水分子势能小于在平衡位置时的势能 B．比内部密集，水分子势能大于在平衡位置时的势能 C．比内部稀疏，水分子势能小于在平衡位置时的势能 D．比内部稀疏，水分子势能大于在平衡位置时的势能 3. 液晶 1）液晶的物理性质 ①具有液体的流动性． ②具有晶体的光学各向异性． 2）液晶的微观结构：从某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的． 4. 气体的状态参量 1）气体的温度:宏观表现为物体的冷热程度，微观表现为气体分子平均动能的标志. 2）气体的体积:气体的体积不是气体分子自身体积的总和，而是指大量气体分子所能达到的整个空间的体积.封闭在容器内的气体，其体积等于容器的容积. 3）气体的压强:气体作用在器壁单位面积上的压力.数值上等于单位时间内器壁单位面积上受到气体分子的总冲量.   ①产生原因:大量气体分子无规则运动碰撞器壁，形成对器壁各处均匀的持续的压力.   ②决定因素:一定气体的压强大小，微观上决定于分子的运动速率和分子密度;宏观上决定于气体的温度和体积. Ⅰ、宏观上：决定于气体的温度和体积． Ⅱ、微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度． 5. 气体分子运动的特点 1）气体分子间有很大的空隙.气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍. 2）气体分子之间的作用力十分微弱.在处理某些问题时，可以把气体分子看作没有相互作用的质点. 3）气体分子运动的速率分布图像：气体分子间距离大约是分子直径的10倍，分子间作用力十分微弱，可忽略不计；分子沿各个方向运动的机会均等；分子速率的分布规律按“中间多、两头少”的统计规律分布，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大，如图所示． 知识点3：气体的实验定律及理想气体状态方程 1. 气体的变化——气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 表达式 拓展： 拓展： 微观解释 一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大 一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变 图像 2. 理想气体状态方程 1）理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． ①在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体． ②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定． 2）理想气体状态方程：或.(质量一定的理想气体) 【提分点拨】 1）解题基本思路 ①选对象：根据题意，选出所研究的某一部分一定质量的气体． ②找参量：分别找出这部分气体状态发生变化前后的p、V、T，其中压强的确定是关键． ③认过程：认清变化过程，正确选用物理规律． ④列方程：选用理想气体状态方程或某一气体实验定律列式求解，必要时讨论结果的合理性. 2）分析气体状态变化的问题要抓住三点 ①弄清一个物理过程分为哪几个阶段． ②找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的． ③明确哪个阶段应遵循什么实验定律． 【典例分析】 【例2】．（23-24高二下·上海浦东新·期末）（多选）一定质量的理想气体由状态a经状态b、c又回到状态a，其压强p与体积V的关系如图所示，变化过程有等容、等温和绝热过程，则下列说法正确的是（　　） A．① 过程可能为等温变化 B．全过程气体向外界放出的热量大于从外界吸收的热量 C．③过程气体分子单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增加 D．因为气体返回状态a时体积不变，所以外界对气体不做功 知识点4：热力学定律 1. 改变内能的两种方式 1）做功:其本质是其他形式的能和内能之间的相互转化. 2）热传递:其本质是物体间内能的转移. 3）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但有本质的区别. 2. 理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路 1）内能变化量ΔU ①由气体温度变化分析ΔU：温度升高，内能增加，ΔU>0；温度降低，内能减少，ΔU<0。 ②由公式ΔU=W+Q分析内能变化。 2）做功情况W：由体积变化分析气体做功情况：体积膨胀，气体对外界做功，W<0；体积被压缩，外界对气体做功，W>0。 3）气体吸、放热Q：一般由公式Q=ΔU-W分析气体的吸、放热情况：Q>0，吸热；Q<0，放热。 3.能量转化和守恒定律 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． 4. 热力学第一定律 1）内容:物体内能的增量（ΔU）等于外界对物体做的功（W）和物体吸收的热量（Q）的总和. 2）表达式: 3）符号法则: 物理量 ＋ － W 外界对物体做功 物体对外界做功 Q 物体吸收热量 物体放出热量 ΔU 内能增加 内能减少 【提分点拨】 1）热力学第一定律的理解 ①内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析． ②做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正． ③与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0. ④如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化． 2）三种特殊情况 ①若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加； ②若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加； ③若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量． 5. 热力学第一定律与气体实验定律综合问题的解题思路 1）确定研究对象：①气体②气缸、活塞、液柱等 2）两类分析： ①气体实验定律：状态量，初末态之间发生的变化 ②热力学定律：做功情况，吸、放热情况，内能变化情况 3）选择规律列方程求解：气体的三个实验定律，理想气体状态方程，热力学第一定律 【典例分析】 【例3】．（23-24高二下·上海浦东新·期末）如图所示，左侧封闭、右侧开口的粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左右两竖直管等长，长度均为65cm，底部长10cm，玻璃管横截面积，用20cm长的水银柱密封一段空气柱，管中两侧水银柱高度均为5cm，玻璃管导热良好，环境温度为27℃，若取大气压强，不考虑玻璃管拐角处的影响。 （1）环境的热力学温度为多少时，水银柱恰好全部在竖直管内? （2）当水银柱恰好全部在右侧竖直管内时，缓慢升高温度，直到水银柱上表面到达管口为止，此过程空气柱内能增加了10J，求空气柱吸收或放出的热量。 6. 热力学第二定律 1）热传导的方向性：热传递的过程是有方向性的，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而不会自发地从低温物体传给高温物体. 2）热力学第二定律的两种常见表述 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．或表述为“第二类永动机是不可能制成的”． 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度增大的方向进行． 【提分点拨】 1）热力学第二定律的含义 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． 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． 4）热力学过程的方向性实例 7. 永动机不可能制成   1）第一类永动机不可能制成:不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器被称为第一类永动机，这种永动机是不可能制造成的，它违背了能量守恒定律.   2）第二类永动机不可能制成:没有冷凝器，只有单一热源，并从这个单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机.第二类永动机不可能制成，它虽然不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律. 6 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题06 热学 考点清单（解析版） 【思维导图】 1 【知识点讲解】 2 知识点1：分子动理论、内能 2 知识点2：固体、液体与气体 4 知识点3：气体的实验定律及理想气体状态方程 6 知识点4：热力学定律 8 知识点1：分子动理论、内能 1. 分子的两种模型 1）球模型：，得直径 (常用于固体和液体)． 2）立方体模型：，得边长 (常用于气体)． 【提分点拨】 分子总数：N=nNA=NA=NA。 特别提醒：对气体而言，V0=不等于一个气体分子的体积，而是表示一个气体分子占据的空间。 2. 分子热运动   1）分子热运动：分子做永不停息的无规则运动． 2）扩散现象:不同的物质互相接触时，可以彼此进入对方中去.温度越高，扩散越快. 扩散现象就是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间． 3）布朗运动:在显微镜下看到的悬浮在液体（或气体）中微小颗粒的无规则运动，是液体分子对微小颗粒撞击作用的不平衡造成的，是液体分子永不停息地无规则运动的宏观反映.颗粒越小，布朗运动越明显;温度越高，布朗运动越明显. 3. 物体的内能 【提分点拨】布朗运动不是分子的运动，但它反映了液体(或气体)分子的无规则运动． 1）分子动能:做热运动的分子具有动能，在热现象的研究中，单个分子的动能是无研究意义的，重要的是分子热运动的平均动能.温度是物体分子热运动的平均动能的标志. 2）分子势能:分子间具有由它们的相对位置决定的势能，叫做分子势能.分子势能随着物体的体积变化而变化.分子间的作用表现为引力时，分子势能随着分子间的距离增大而增大.分子间的作用表现为斥力时，分子势能随着分子间距离增大而减小.对实际气体来说，体积增大，分子势能增加;体积缩小，分子势能减小. 3）物体的内能:物体里所有的分子的动能和势能的总和叫做物体的内能.任何物体都有内能，物体的内能跟物体的温度和体积有关. 4）物体的内能和机械能有着本质的区别.物体具有内能的同时可以具有机械能，也可以不具有机械能. ①内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和． ②决定因素：温度、体积和物质的量． ③影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关． ④改变物体内能的两种方式：做功和热传递． 【提分点拨】分析物体内能问题的五点提醒 1）内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法． 2）内能的大小与温度、体积、物质的量和物态等因素有关． 3）通过做功或热传递可以改变物体的内能． 4）温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能都相同． 5）内能由物体内部分子微观运动状态决定，与物体整体运动情况无关．任何物体都具有内能，恒不为零． 4. 分子间的作用力、分子势能与分子间距离的关系 分子间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离增大而减小，但斥力的变化比引力的变化快，实际表现出来的是引力和斥力的合力. 分子间的作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep＝0)． 1）当r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，当r增大时，分子间的作用力做负功，分子势能增大． 2）当r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，当r减小时，分子间的作用力做负功，分子势能增大． 3）当r＝r0时，分子势能最小. 5. 温度与温标 1）一切达到热平衡的系统都具有相同的温度． 2）两种温标：摄氏温标和热力学温标．关系：. 【提分点拨】绝对零度为-273.15℃，它是低温的极限，只能接近不能达到. 知识点2：固体、液体与气体 1. 固体 1）分类：固体分为晶体和非晶体两类．晶体又分为单晶体和多晶体． 2）晶体和非晶体的比较 分类 比较 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 有规则的形状 无确定的几何形状 无确定的几何外形 熔点 确定 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 各向同性 典型物质 石英、云母、明矾、食盐 各种金属 玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青 转化 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化 2. 液体 1）液体的表面张力 ①作用效果：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形表面积最小． ②方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直． ③形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力． 【典例分析】 【例1】．（23-24高二下·上海长宁·期末）雨后的树叶上聚集了大量的水珠，则水珠表面层的水分子（　　） A．比内部密集，水分子势能小于在平衡位置时的势能 B．比内部密集，水分子势能大于在平衡位置时的势能 C．比内部稀疏，水分子势能小于在平衡位置时的势能 D．比内部稀疏，水分子势能大于在平衡位置时的势能 【答案】D 【详解】水珠表面层，分子比较稀疏，水珠表面水分子间的距离r大于平衡时的距离，水分子在平衡位置时分子势能最小，因此水珠表面水分子势能大于水分子在平衡位置时的势能。 故选D。 3. 液晶 1）液晶的物理性质 ①具有液体的流动性． ②具有晶体的光学各向异性． 2）液晶的微观结构：从某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的． 4. 气体的状态参量 1）气体的温度:宏观表现为物体的冷热程度，微观表现为气体分子平均动能的标志. 2）气体的体积:气体的体积不是气体分子自身体积的总和，而是指大量气体分子所能达到的整个空间的体积.封闭在容器内的气体，其体积等于容器的容积. 3）气体的压强:气体作用在器壁单位面积上的压力.数值上等于单位时间内器壁单位面积上受到气体分子的总冲量.   ①产生原因:大量气体分子无规则运动碰撞器壁，形成对器壁各处均匀的持续的压力.   ②决定因素:一定气体的压强大小，微观上决定于分子的运动速率和分子密度;宏观上决定于气体的温度和体积. Ⅰ、宏观上：决定于气体的温度和体积． Ⅱ、微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度． 5. 气体分子运动的特点 1）气体分子间有很大的空隙.气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍. 2）气体分子之间的作用力十分微弱.在处理某些问题时，可以把气体分子看作没有相互作用的质点. 3）气体分子运动的速率分布图像：气体分子间距离大约是分子直径的10倍，分子间作用力十分微弱，可忽略不计；分子沿各个方向运动的机会均等；分子速率的分布规律按“中间多、两头少”的统计规律分布，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大，如图所示． 知识点3：气体的实验定律及理想气体状态方程 1. 气体的变化——气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 表达式 拓展： 拓展： 微观解释 一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大 一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变 图像 2. 理想气体状态方程 1）理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． ①在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体． ②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定． 2）理想气体状态方程：或.(质量一定的理想气体) 【提分点拨】 1）解题基本思路 ①选对象：根据题意，选出所研究的某一部分一定质量的气体． ②找参量：分别找出这部分气体状态发生变化前后的p、V、T，其中压强的确定是关键． ③认过程：认清变化过程，正确选用物理规律． ④列方程：选用理想气体状态方程或某一气体实验定律列式求解，必要时讨论结果的合理性. 2）分析气体状态变化的问题要抓住三点 ①弄清一个物理过程分为哪几个阶段． ②找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的． ③明确哪个阶段应遵循什么实验定律． 【典例分析】 【例2】．（23-24高二下·上海浦东新·期末）（多选）一定质量的理想气体由状态a经状态b、c又回到状态a，其压强p与体积V的关系如图所示，变化过程有等容、等温和绝热过程，则下列说法正确的是（　　） A．① 过程可能为等温变化 B．全过程气体向外界放出的热量大于从外界吸收的热量 C．③过程气体分子单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增加 D．因为气体返回状态a时体积不变，所以外界对气体不做功 【答案】BC 【详解】A．①过程若为等温变化，②过程为等容变化，温度升高，则③过程为绝热变化，外界对气体做功，气体温度升高，不可能回到初始状态，可知①为绝热过程，故A错误； BD．②过程外界没有对气体做功，根据图线和横轴所围面积表示气体和外界功的交换，③过程外界对气体做的功大于①过程气体对外界做的功，因此全过程外界对气体做正功，气体内能不变，故全过程气体向外界放出的热量大于从外界吸收的热量，故B正确，D错误； C．③过程为等温变化，气体压强增大，体积减小，分子平均动能不变，气体分子单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增加，故C正确。 故选BC。 知识点4：热力学定律 1. 改变内能的两种方式 1）做功:其本质是其他形式的能和内能之间的相互转化. 2）热传递:其本质是物体间内能的转移. 3）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但有本质的区别. 2. 理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路 1）内能变化量ΔU ①由气体温度变化分析ΔU：温度升高，内能增加，ΔU>0；温度降低，内能减少，ΔU<0。 ②由公式ΔU=W+Q分析内能变化。 2）做功情况W：由体积变化分析气体做功情况：体积膨胀，气体对外界做功，W<0；体积被压缩，外界对气体做功，W>0。 3）气体吸、放热Q：一般由公式Q=ΔU-W分析气体的吸、放热情况：Q>0，吸热；Q<0，放热。 3.能量转化和守恒定律 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． 4. 热力学第一定律 1）内容:物体内能的增量（ΔU）等于外界对物体做的功（W）和物体吸收的热量（Q）的总和. 2）表达式: 3）符号法则: 物理量 ＋ － W 外界对物体做功 物体对外界做功 Q 物体吸收热量 物体放出热量 ΔU 内能增加 内能减少 【提分点拨】 1）热力学第一定律的理解 ①内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析． ②做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正． ③与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0. ④如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化． 2）三种特殊情况 ①若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加； ②若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加； ③若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量． 5. 热力学第一定律与气体实验定律综合问题的解题思路 1）确定研究对象：①气体②气缸、活塞、液柱等 2）两类分析： ①气体实验定律：状态量，初末态之间发生的变化 ②热力学定律：做功情况，吸、放热情况，内能变化情况 3）选择规律列方程求解：气体的三个实验定律，理想气体状态方程，热力学第一定律 【典例分析】 【例3】．（23-24高二下·上海浦东新·期末）如图所示，左侧封闭、右侧开口的粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左右两竖直管等长，长度均为65cm，底部长10cm，玻璃管横截面积，用20cm长的水银柱密封一段空气柱，管中两侧水银柱高度均为5cm，玻璃管导热良好，环境温度为27℃，若取大气压强，不考虑玻璃管拐角处的影响。 （1）环境的热力学温度为多少时，水银柱恰好全部在竖直管内? （2）当水银柱恰好全部在右侧竖直管内时，缓慢升高温度，直到水银柱上表面到达管口为止，此过程空气柱内能增加了10J，求空气柱吸收或放出的热量。 【答案】（1）见解析；（2）吸收热量27.1J 【详解】（1）以密封气体为研究对象，状态1：，， 当水银柱恰好在左侧竖直管内时，状态2：， 由理想气体状态方程有 解得 当水银柱恰好在右侧竖直管内时，状态3， 由理想气体状态方程有 解得 （2）水银柱恰好全部在右侧竖直管内，升高温度，直到水银柱上表面到达管口为止，此过程空气柱发生等压变化，水银柱上升的位移 空气柱对外界做功 根据热力学第一定律有 解得 即空气柱吸收热量。 6. 热力学第二定律 1）热传导的方向性：热传递的过程是有方向性的，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而不会自发地从低温物体传给高温物体. 2）热力学第二定律的两种常见表述 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．或表述为“第二类永动机是不可能制成的”． 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度增大的方向进行． 【提分点拨】 1）热力学第二定律的含义 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． 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． 4）热力学过程的方向性实例 7. 永动机不可能制成   1）第一类永动机不可能制成:不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器被称为第一类永动机，这种永动机是不可能制造成的，它违背了能量守恒定律.   2）第二类永动机不可能制成:没有冷凝器，只有单一热源，并从这个单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机.第二类永动机不可能制成，它虽然不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律. 1 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $$