第3章 热力学定律 单元复习归纳-【重难点手册】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

第三章 热力学定律么 单元复习归纳 微专题1对热力学第一定律的理解和应用 其温度和物质的量，对于一定质量的气体，其 热力学第一定律揭示了热力学系统内能 内能仅仅与温度有关，温度升高，内能增大，温 的变化△U与外界对物体做功W的多少、物体 度降低，内能减小.除自由膨胀外，气体的体积 从外界吸收热量Q的多少之间的定量关系，即 增大，则气体对外界做功：气体的体积减小，则 △U=W十Q.在应用热力学第一定律时，明确研 外界对气体做功： 究对象是哪一个系统以及正确理解公式中各个 在等温过程中，气体内能不变，只要体积 物理量符号的正负是解决本类问题的关键， 发生变化（自由膨胀除外），必然对应与外界交 (1)系统内能增加，△U取正值：系统内能 换热量的过程.体积增大，气体从外界吸收热 减小，△U取负值 量：体积减小，气体向外界放出热量， (2)外界对系统做功，W取正值：系统对外 在等容过程中，气体体积不变，W=0,若温 界做功，W取负值. 度升高，气体从外界吸收热量：若温度降低，气 (3)系统从外界吸热，Q取正值：系统向外 体向外界放出热量。 界放热，Q取负值， 在等压过程中，需要结合盖一吕萨克定律 例①一气泡从湖底上升到湖面的过程中 进行分析.除自由膨胀，当气体体积增大时，气 温度保持不变，若将气泡内的气体视为理想气 体对外界做功，W<0,同时温度升高，内能增 体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界 大，所以气体必定从外界吸热：若气体体积减 做了0.6J的功，则此过程中气泡 (填 小，外界对气体做功，W>0,同时温度降低，内 “吸收”或“放出”)的热量是 J.气泡到 能减小，所以气体必定向外界放热 达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了 2.热力学第一定律△U=W十Q应用于理 0.1J的功，同时吸收了0.3J的热量，则此过 想气体时，各物理量的正负判断如下表。 程中，气泡内气体的内能增加了 J. 物理量 标志 正负判断 特例 解析气体视为理想气体，内能由温度决 系统的温度升温，U为正： 温度不变，面 △U 定，气泡上升时内能不变，△U=0,由热力学第 是否变化 降温，△U为负 =0,W=-Q 一定律△U=W十Q知，气泡吸收热量，Q 体积减小，W为 W=0.6J;到达湖面后，W=一0.1J,Q= 系统的体积 体积不变，W W 正：体积增大，W 0.3J,则△U=W十Q=0.2J. 是否变化 =0,Q=△U 为负 答案吸收：0.6：0.2. 容器的性质 微专题2理想气体状态变化过程中的内能 吸热时，Q为正：绝热，Q=0, Q 是绝热还是 放热时，Q为负 W=△U 变化 导热 1.一般情况下讨论气体状态变化时将气 3.外界对理想气体做功或理想气体对外 体按理想气体处理.理想气体的内能仅取决于 界做功时，若恒压膨胀，即压强不变时，功的计 81 国雕手册高中物理选择性必修第三册？) 算公式为W=p·△V(p为理想气体的压强， 由温度决定，根据图像可知气体在→b过程中 △V为理想气体体积的变化量). 温度的减少量等于b·℃过程中温度的增加量， 例2(2025·湖北华中师大一附中月考) 则气体在ab过程中内能的减少量等于b·c 一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、 过程中内能的增加量，D错误， b→c、c→a三个过程后回到初始状态a,其TV 答案C 图像如图所示.已知a(Vo,2Ta)、b(3Vo,T)、 微专题了对热力学第二定律的理解 c(3V,2T。),下列说法正确的是( 1,热力学第二定律的两种表述 41 2红 (1)按照热传递的方向性表述：热量不能 自发地从低温物体传到高温物体，这是热力学 第二定律的克劳修斯表述， (2)按照机械能与内能转化的方向性表 3V A.气体在→b过程中压强增大 述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变 B.气体在b·c过程中从外界吸收的热量 成功，而不产生其他影响.这是热力学第二定 小于增加的内能 律的开尔文表述 C.气体在c→a过程中外界对气体做的功 2.热力学第二定律的微观意义 等于气体向外界放出的热量 (1)一切自然过程总是沿着分子热运动无 D.气体在a→b过程中内能的减少量大于 序性增大的方向进行. bc过程中内能的增加量 (2)在任何自然过程中，一个孤立系统的 总熵不会减小. 解析根据理想气体状态方程pV=CT, 3.分析问题的方法 则有T=光V,可知气体在ab过程中，图像 (1)学握热力学第二定律时，要注意理解 中某点与坐标原，点连线的斜率能够间接表示 其本质，即热力学第二定律是对宏观自然过程 气体的压强，根据图像可知，在a→b过程中图 进行方向性的说明.本章对热力学第二定律的 像中某点与坐标原，点连线的斜率逐渐减小，则 表述很多，但这些不同形式的表述都是等 气体在a→b过程中压强减小，A错误；在b·C 价的。 过程中，气体发生等容变化，体积不变，气体与 (2)热传导具有方向性：两个温度不同的 外界之间做功为0，温度升高，内能增大，根据 物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传 热力学第一定律△U=W十Q,可知气体在bC 到低温物体，而低温物体不可能自发地将热量 过程中从外界吸收的热量等于增加的内能， 传给高温物体.要实现低温物体向高温物体传 B错误：c→a过程中，发生的是等温变化，温度 递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他 不变，气体内能不变，体积减小，外界对气体做 影响或引起其他变化， 负功，根据热力学第一定律△U=W十Q,可知 (3)气体的扩散现象具有方向性：两种不 气体在·a过程中，外界对气体做的功等于气 同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀 体向外界放出的热量，C正确：理想气体的内能的混合气体，但这种均匀的混合气体绝不会自 82 第三章热力学定律收组 发地分开，成为两种不同的气体 了能量守恒定律 (4)机械能和内能的转化过程具有方向 D.不可能从单一热源吸收热量并把它全 性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止 部用来做功，而不引起其他变化 下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去 [解析根据热力学第二定律，热量不能自 的热量后，在地面上重新运动起来， 发地由低温物体传递到高温物体，而不引起其 (5)气体向真空膨胀具有方向性：气体可 他变化，而在发生其他变化的前提下，热量可 自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体 以由低温物体传递到高温物体，例如电冰箱制 自发地从容器中流出，容器内变为真空， 冷时，压缩机工作，消耗了电能，同时热量由冰 4.热力学第二定律描述的是在自然过程 箱内的低温物体传递到冰箱外的高温物体，所 中宏观过程的方向性问题，若是在有其他外界 以A错误：外界对物体做功的同时，物体可能 影响的条件下，这些宏观过程的方向性可以改 放热，物体的内能不一定增加，所以B错误；第 变，如有压缩机做功时，能量可以从低温物体 二类永动机的效率为100%，并不违背能量守 传到高温物体。 恒定律，但它违背了热力学第二定律中热机效 例3下列说法正确的是(). 率必小于1的表述，因此它不可能制成，所以 A.热量不能由低温物体传递到高温物体 C错误：而D选项的表述就是热力学第二定律 B.外界对物体做功，物体的内能必定增加 的一种表述形式，所以D正确」 C.第二类永动机不可能制成，是因为违背 答秦D 83