第53讲 热力学定律与能量守恒定律（复习讲义）（天津专用）2026年高考物理一轮复习讲练测

第53讲 热力学定律与能量守恒定律 目录 01考情解码·命题预警 1 02体系构建·思维可视 3 03核心突破·靶向攻坚 4 考点一 热力学第一定律 4 知识点1 热力学第一定律 4 知识点2 热力学定律的理解 4 考向1 热力学第一定律的理解 4 考向2 热力学第一定律的应用 6 考点二 热力学第二定律 7 知识点1 热力学第二定律 7 知识点2 热力学第一、第二定律的比较 7 考向 热力学第二定律 8 考点三 与气体图像的综合应用 9 知识点 处理与气体图像的综合问题的思路 9 考向1 热力学第一定律与气体p-T图像的综合 9 考向2 热力学第一定律与气体V-T图像的综合 11 考向3 热力学第一定律与气体p-V图像的综合 12 考点三 与气体实验定律的综合应用 14 知识点 与气体实验定律的综合问题的思路 14 考向1 与气体实验定律的综合问题 15 04真题溯源·考向感知 16 考点 要求 考频 2025年 2024年 2023年 （1）热力学第一定律 （2）热力学第二定律 理解 高频 \ 2024.天津T2 2023•天津T2 考情分析： 1.命题形式：单选题非选择题 2.命题分析：高考对热力学定律的考查较为频繁，题目以选择题和计算题出现较多，选择题的难度较为简单，天津近三年考查以选择题为主。 3.备考建议：本讲内容备考时候，着重理解和掌握热力学第一定律和第二定律，注意概念的理解和易混概念的区别，能够熟练处理热力学第一定律与气体实验定律相结合的问题。 4.命题情境： ①生活实践类：解释摩擦生热/物体升温，解释冰箱/空调制冷原理，永动机不可能性等； ②学习探究类：制冷技术发展与应用，热力发电厂能量流程分析，热力学循环计算与分析。 5.常用方法：图像分析法 复习目标： 1.理解热力学第一定律，会用热力学第一定律分析有关问题。 2.理解热力学第二定律，知道热现象的方向性。 3.会分析热力学第一定律与气体实验定律的综合问题。 考点一 热力学第一定律 知识点1 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对它传递的热量和外界对它做功的和． (2)表达式：W＋Q＝ΔU. 3.能的转化和守恒定律 (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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，但在转化或转移的过程中其总量不变． (2)第一类永动机：违背能量守恒定律的机器被称为第一类永动机．它是不可能制成的． 知识点2 热力学定律的理解 1．对热力学第一定律的理解 (1)做功和热传递在改变系统内能上是等效的。 (2)做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能的相互转化。 (3)热传递过程是系统与外界之间内能的转移。 2．热力学第一定律的三种特殊情况 (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，则W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 (3)若过程的始、末状态物体的内能不变，则W＋Q＝0，即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。 考向1 热力学第一定律的理解 例1．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（　　） A．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 【答案】A 【详解】A．皮球体积变大，气体膨胀，对外界做功，故A正确。 B．太阳暴晒使气体温度升高，是外界对气体传热（气体吸热），而非气体向外界传递热量，故B错误。 C．皮球未漏气，分子总数不变，体积变大，分子的数密度减小，故C错误。 D．温度升高，分子平均动能增大，但并非每个分子速率都增大，只是“平均”情况，故D错误。 故选A。 【变式训练】（2025·天津河西·二模）如图甲所示是战国时期的竹节柄铜汲酒器。把汲酒器竖直放入水中，柄部在上、荷蕾形器在下，水由底部圆孔进入荷蕾形器中后，用拇指压住柄侧面的方孔，将汲酒器内的气体密封，如图乙所示。再把汲酒器缓慢提起并悬停在空中，如此便将水“汲”起，如图丙所示。汲酒器内封闭的气体视作理想气体，提起过程封闭气体体积不断增大，环境温度保持不变，则以下说法正确的是（　　） A．提起汲酒器的过程中，封闭气体的分子平均动能不断增大 B．提起汲酒器的过程中，封闭气体的压强不断减小 C．提起汲酒器的过程中，外界对封闭气体做功 D．提起汲酒器的过程中，封闭气体向外界放热 【答案】B 【详解】A．汲酒器内的气体被密封，环境温度保持不变，则该过程为等温变化，封闭气体的温度不变，则封闭气体的分子平均动能不变，故A错误； B．提起过程封闭气体体积不断增大，环境温度保持不变，根据公式，则封闭气体的压强不断减小，故B正确； C．提起汲酒器的过程中，气体体积增大，封闭气体对外界做功，故C错误； D．根据热力学第一定律 ，由于温度保持不变， ，气体对外做功，则 ，则 ，即气体从外界吸热，故D错误。 故选B。 考向2 热力学第一定律的应用 例2 （2025·天津河西·模拟预测）庆典活动中放飞的气球在空中缓慢上升，气球体积逐渐变大。将气球内的气体视为理想气体，忽略环境温度的变化，则球内气体（　　） A．压强不变 B．外界对气体做正功 C．内能变大 D．吸收热量 【答案】D 【详解】A．气体温度不变，体积变大，根据玻意耳定律 可知气体压强变小，故A错误； B．气体体积增大，则气体对外做功，故B错误； C．气体温度不变，则气体内能不变，故C错误； D．根据BC选项分析可知，外界对气体做负功，气体内能不变，根据热力学第一定律 可知 故气体吸收热量，故D正确。 故选D。 【变式训练】（24耀华二模）列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、汽缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时汽缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若汽缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（　　） A．上下乘客时，气体的内能变大 B．上下乘客时，气体从外界吸热 C．剧烈颠簸时，外界对气体做功 D．剧烈颠簸时，气体的温度不变 【答案】C 【详解】AB．上下乘客时汽缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换，可知气体温度保持不变，气体内能保持不变，在气体压缩的过程中，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体对外界放热，AB错误； CD．剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换，在气体压缩的过程中，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体内能增大，温度升高，C正确，D错误； 故选C。 考点二 热力学第二定律 知识点1 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引起其他变化。 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Q1，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： Q1=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η表示，即η= W / Q1 ④热机效率不可能达到100% 4.第二类永动机 ①设想：只从单一热源吸收热量，使之完全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。 知识点2 热力学第一、第二定律的比较 热力学第一定律 热力学第二定律 定律揭 示的 问题 从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系 自然界中出现的宏观过程是有方向性的 机械能 和内能 的转化 当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能 内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能 热量的 传递 热量可以从高温物体自发传向低温物体 说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体 两定律 的关系 在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础 考向 热力学第二定律 例1．下列关于热现象的描述正确的是（　　） A．根据热力学定律，热机的效率可以达到100% B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的 C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同 D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的 【答案】C 【详解】A．热机在工作过程中不可避免的要有能量耗散，其效率不可能达到100%，A错误； B．热传递是靠能量的转移改变系统内能的，B错误； C．系统达到热平衡的标志是温度相同，C正确； D．分子动理论告诉我们，物质是由分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，但大量分子的运动遵从一定的统计规律，如温度升高，所有分子的平均动能增大，D错误； 故选C。 【变式训练】（2024·天津滨海新·三模）下列说法中正确的是（　　） A．两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同 B．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是不可能的 C．当分子间的作用力表现为斥力时，随着分子间距离的增大，分子势能减小 D．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减小，气体的压强一定减小 【答案】C 【详解】A．两个不同的物体，如果物质的量不同，只有温度和体积相同，内能一般不相同。故A错误； B．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功而不引起其他变化是不可能的。故B错误； C．当分子间的作用力表现为斥力时，随着分子间距离的增大，分子力做正功，分子势能减小。故C正确； D．当温度不变时，单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减小，气体的压强才会减小。故D错误。 故选C。 考点三 与气体图像的综合应用 知识点 处理与气体图像的综合问题的思路 处理热力学第一定律与气体图像的综合问题的思路： (1)根据气体图像的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关系。 (2)在p­V图像中，图线与V轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。 (3)结合热力学第一定律判断有关问题。 考向1 热力学第一定律与气体p-T图像的综合 例1（2025·天津河东·二模）一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程、、回到原状态，其图像如图所示。下列判断正确的是（　　） A．、和三个状态中，状态分子的平均动能最大 B．过程中气体一定从外界吸收热量 C．过程中气体既不吸热也不放热 D．过程中气体一定对外界做功 【答案】B 【详解】A．由图可知，状态气体温度最低，则，状态分子的平均动能最小，故A错误； B．由图可知，过程中气体做等容变化，气体不做功，气体的温度升高，内能增加，由热力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量，故B正确； C．由图可知，过程中气体做等温变化，气体的内能不变，压强减小，体积变大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故C错误； D．由图可知，过程中气体做等压变化，气体温度降低，可知，气体体积减小，则外界一定对气体做功，故D错误。 故选B。 【变式训练】．一定质量的理想气体从a状态开始，经过a→b、b→c、c→d、d→a四个过程后回到初状态a，p-T图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a状态下，单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数比b状态下多 B．d状态下，单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数比b状态下多 C．b→c过程中气体与外界交换的热量小于气体d→a过程与外界交换的热量 D．a→b过程中气体吸收的热量小于气体c→d过程中向外界放出的热量 【答案】B 【详解】A．根据理想气体状态方程，得 可知p-T图像中图线上各点与原点的连线的斜率 则a→b过程中气体体积不变，分子数密度不变，温度升高，气体分子平均速率变大，分子撞击容器壁的时间间隔减小，次数增多，故A错误； B．设单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数为n，单个气体分子单次撞击容器壁的平均冲量为I，则气体压强 由题图可知 d状态下气体分子平均速率比b状态下的小 单次撞击冲量 而由题图知压强 因此 故B正确； C．b→c过程中气体温度不变，， 过程放热 d→a过程中气体温度不变，， 过程吸热 因为，， 所以 故C错误； D．a→b、c→d过程中气体体积不变，外界对气体不做功，又因为， 因此， 故D错误； 故选B。 考向2 热力学第一定律与气体V-T图像的综合 例2 （多选）（2024·天津蓟州·三模）如图为一定质量的理想气体的体积随温度变化的图像，气体从状态a出发，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，虚线ac过原点。则气体（　　） A．在a→b的过程中，气体的压强增大 B．在a→b的过程中，气体向外界放热 C．在b→c的过程中，气体向外界放热 D．气体在状态a的压强等于在状态c的压强 【答案】AD 【详解】A．在a→b的过程中为等容变化，温度升高，故气体压强增大，故A正确； B．在a→b的过程中为等容变化，温度升高，体积不变，外界对气体不做功，内能增大，根据热力学第一定律可知，气体吸热，故B错误； C．根据图像可知，在b→c的过程中为等温变化，则气体温度不变，内能不变，体积增大，气体对外做功，故气体吸热，故C错误； D．直线ac过原点，根据盖-吕萨克定律，可知ac为一条等压线，即气体在状态a的压强等于在状态c的压强，故D正确。 故选AD。 【变式训练】．一定质量的理想气体，从状态a经历ab、bc、ca三个过程回到状态a，其图像如图所示。已知气体在状态a时的压强为，下列说法正确的是（　　） A．过程a→b中，气体的压强变小 B．过程b→c中，外界对气体做负功 C．过程c→a中，每个气体分子的速率都减小 D．全过程中，气体向外界放热 【答案】B 【详解】A．过程a→b中，气体的温度不变，气体体积减小，根据可知，气体的压强增大，故A错误； B．过程b→c中，气体的体积增大，则外界对气体做负功，故B正确； C．过程c→a中，气体的温度降低，气体分子的平均动能减小，但不是每个气体分子的速率都减小，故C错误； D．过程a→b中，气体体积减小，压强增大，外界对气体做正功；过程b→c中，气体的体积增大，压强不变，外界对气体做负功；由于两个过程的体积变化量相等，且a→b过程的压强小于b→c过程的压强，所以全过程中，外界对气体做负功；气体初、末状态的温度相同，内能相同，即气体内能变化量为0，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故D错误。 故选B。 考向3 热力学第一定律与气体p-V图像的综合 例3 ．（2025·天津·滨海新模拟）一定质量的理想气体经历了A→B→C→A的循环，其p—V图像如图所示，其中A→B过程气体分子的平均动能不变，下列说法错误的是（　　） A．A→B过程，气体的压强与体积乘积是一个定值 B．B→C过程，气体放出的热量比外界对气体做功多 C．C→A过程，气体分子碰撞单位面积器壁的平均作用力减小 D．再次回到A状态时，气体内能不变 【答案】C 【详解】A．A→B过程，气体分子的平均动能不变，可知，此过程气体的温度不变，根据玻意耳定律可知，气体的压强与体积乘积是一个定值，故A正确，不符合题意； B．B→C过程，气体体积变小，外界对气体做功，气体的压强与体积乘积变小，根据玻意耳定律可知，气体的温度降低，则气体内能减小，根据热力学第一定律可知，气体放出的热量比外界对气体做功多，故B正确，不符合题意； C．C→A过程，气体体积变大，气体分子密度变小，但压强增大，气体分子碰撞单位面积器壁的平均作用力增大，故C错误，符合题意； D．再次回到A状态时，气体温度不变，则气体内能不变，故D正确，不符合题意。 故选C。 【变式训练1】（2025·天津·二模）涡轮增压器能提升内燃机的输出功率。将其工作过程简化为以下两个过程：一定质量的理想气体，在a→b的过程中与外界无热量交换，b→c的过程中压强不变，则（　　） A．a→b过程中，气体分子的平均动能减少 B．a→b→c过程中，气体的内能一直增大 C．b→c过程中，在单位时间单位面积上气体分子撞击器壁次数减少 D．a→b→c过程中，外界对气体做的总功等于气体放出的总热量 【答案】D 【详解】A．a→b过程中，无热量交换，体积减小，外界对气体做功，气体的内能增大，温度升高，气体分子的平均动能增大，A错误； B．a→b过程中，气体的内能增大；b→c过程中，根据理想气体状态方程，体积减小，温度降低，气体的内能减小，所以a→b→c过程中，气体的内能先增大后减小，B错误； C．b→c过程中，体积减小，分子的密集程度增大，在单位时间单位面积上气体分子撞击器壁次数增大，C错误； D．a→b→c过程中，因为 ，所以 ，初末状态气体的内能相等，气体的体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律，外界对气体做的总功等于气体放出的总热量，D正确。 故选D。 【变式训练2】（2025·天津河西·一模）卡诺循环是由法国工程师卡诺于1824年提出的。卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。如图为卡诺循环的p-V图像，一定质量的理想气体从状态A开始沿循环曲线ABCDA回到初始状态，其中AB和CD为两条等温线，BC和DA为两条绝热线。下列说法正确的是（　　） A．A→B过程中，气体分子的数密度增大 B．C→D过程中，气体从外界吸热，内能不变 C．B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功 D．在一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量 【答案】C 【详解】A．由图可知，A→B过程中，气体的体积增大，则气体的分子数密度减小，故A错误； B．由图示图像可知，C→D过程气体体积减小，外界对气体做功，即 C到D过程气体温度不变，气体内能不变，即 根据热力学第一定律 可知 即气气体向外界放出热量，故B错误； C．由图知， 故B→C过程和D→A过程，温度变化量的大小相等，内能变化量的大小相等，且，可知W大小也必然相等，即B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功，故C正确； D．一次循环过程中气体的温度不变，内能不变。p﹣V图像中图线与坐标轴围成的面积表示功。由图知，在一次循环过程中，气体对外界做功，为确保气体的内能不变，则气体一定从外界吸收热量，故一次循环过程中气体吸收的热量大于放出的热量，故D错误。 故选C。 考点三 与气体实验定律的综合应用 知识点 与气体实验定律的综合问题的思路 求解热力学定律与气体实验定律的综合问题的思路： 考向1 与气体实验定律的综合问题 例1（多选）云南省具有独特立体的气候，水果品质高、错季优势明显，既是水果产业大省，又是水果产业强省。有一批水果要从昆明空运到北京，为了在长途运输中保护水果，人们会选择泡沫箱、珍珠棉、瓦楞纸或充气袋等材料，减少碰撞和挤压。已知昆明的气温为27°C，压强为80kPa，北京气温是37°C，压强是101kPa。有一个比较薄的塑料充气袋，在昆明密封时不受挤压时恰好处于充饱状态，袋内气体可视为理想气体。这个充气袋空运到北京后发生的现象是（      ） A．充气袋将会变瘪 B．充气袋将会更加饱满 C．充气袋内气体内能将会减小 D．充气袋内气体内能将会增大 【答案】AD 【详解】AB．根据理想气体状态方程 解得 气体体积缩小，充气袋将会变瘪，A正确，B错误； CD．气体温度升高，内能增大，C错误，D正确。 故选AD。 【变式训练】某同学为家长煮饭，蒸锅（带通气小孔）内的温度从升高到。不计蒸锅的容积变化，蒸锅内气体可视为理想气体，外界大气压保持不变。下列说法中正确的是（　　） A．蒸锅内每个气体分子热运动的速率都增大 B．蒸锅内气体对外界做正功 C．蒸锅内气体的内能不一定增大 D．蒸锅内气体的密度变为原来的三分之一 【答案】C 【详解】A．温度升高，分子平均动能增大，但并非每个分子速率都增大，故A错误； B．蒸锅容积不变，气体体积未变化，故做功，故B错误； C．理想气体的内能仅由物质的量和温度决定，虽然温度升高但由于气体质量减小，则内能不一定增大，故C正确； D．气体的质量m与物质的量n成正比，密度，因气体体积不变，所以密度与物质的量n成正比； 根据理想气体状态方程有，其中 此过程中气体的压强和体积都不变，故温度升高导致物质的量减小，即物质的量与温度成反比； 综上分析可知密度与温度成反比，则密度比 故密度未变为，故D错误。 故选C。 1．（2023·天津·高考真题）如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（　　）      A．对外做功 B．内能减小 C．吸收热量 D．压强不变 【答案】B 【详解】A．由于爬山过程中气体体积不变，故气体不对外做功，故A错误； B．爬山过程中温度降低，则气体内能减小，故B正确； C．根据热力学第一定律可知 爬山过程中气体不做功，但内能减小，故可知气体放出热量，故C错误； D．爬山过程中氧气瓶里的气体容积质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程有 可知气体压强减小，故D错误； 故选B。 2．（2025·重庆·高考真题）易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。若某次撞击过程中，气袋被压缩（无破损），不计袋内气体与外界的热交换，则该过程中袋内气体（视为理想气体）（　　） A．分子热运动的平均动能增加 B．内能减小 C．压强减小 D．对外界做正功 【答案】A 【详解】气袋被压缩且绝热（无热交换），视为理想气体。 AB．绝热压缩时外界对气体做功，内能增加，温度升高，分子平均动能由温度决定，分子热运动的平均动能增加，故A正确，B错误； C．根据理想气体状态方程，体积减小，温度升高，可知压强增大，故C错误； D．气体体积减小，外界对气体做功，气体对外界做负功，故D错误。 故选A。 3．（2025·河北·高考真题）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（　　） A．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 【答案】A 【详解】A．皮球体积变大，气体膨胀，对外界做功，故A正确。 B．太阳暴晒使气体温度升高，是外界对气体传热（气体吸热），而非气体向外界传递热量，故B错误。 C．皮球未漏气，分子总数不变，体积变大，分子的数密度减小，故C错误。 D．温度升高，分子平均动能增大，但并非每个分子速率都增大，只是“平均”情况，故D错误。 故选A。 1 / 30 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第53讲 热力学定律与能量守恒定律 目录 01考情解码·命题预警 1 02体系构建·思维可视 3 03核心突破·靶向攻坚 4 考点一 热力学第一定律 4 知识点1 热力学第一定律 4 知识点2 热力学定律的理解 4 考向1 热力学第一定律的理解 4 考向2 热力学第一定律的应用 5 考点二 热力学第二定律 6 知识点1 热力学第二定律 6 知识点2 热力学第一、第二定律的比较 6 考向 热力学第二定律 7 考点三 与气体图像的综合应用 7 知识点 处理与气体图像的综合问题的思路 7 考向1 热力学第一定律与气体p-T图像的综合 8 考向2 热力学第一定律与气体V-T图像的综合 8 考向3 热力学第一定律与气体p-V图像的综合 9 考点三 与气体实验定律的综合应用 10 知识点 与气体实验定律的综合问题的思路 10 考向1 与气体实验定律的综合问题 11 04真题溯源·考向感知 12 考点 要求 考频 2025年 2024年 2023年 （1）热力学第一定律 （2）热力学第二定律 理解 高频 \ \ 2023•天津T2 考情分析： 1.命题形式：单选题非选择题 2.命题分析：高考对热力学定律的考查较为频繁，题目以选择题和计算题出现较多，选择题的难度较为简单，天津近三年考查以选择题为主。 3.备考建议：本讲内容备考时候，着重理解和掌握热力学第一定律和第二定律，注意概念的理解和易混概念的区别，能够熟练处理热力学第一定律与气体实验定律相结合的问题。 4.命题情境： ①生活实践类：解释摩擦生热/物体升温，解释冰箱/空调制冷原理，永动机不可能性等； ②学习探究类：制冷技术发展与应用，热力发电厂能量流程分析，热力学循环计算与分析。 5.常用方法：图像分析法 复习目标： 1.理解热力学第一定律，会用热力学第一定律分析有关问题。 2.理解热力学第二定律，知道热现象的方向性。 3.会分析热力学第一定律与气体实验定律的综合问题。 考点一 热力学第一定律 知识点1 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对它传递的热量和外界对它做功的和． (2)表达式：W＋Q＝ΔU. 3.能的转化和守恒定律 (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另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，但在转化或转移的过程中其总量不变． (2)第一类永动机：违背能量守恒定律的机器被称为第一类永动机．它是不可能制成的． 知识点2 热力学定律的理解 1．对热力学第一定律的理解 (1)做功和热传递在改变系统内能上是等效的。 (2)做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能的相互转化。 (3)热传递过程是系统与外界之间内能的转移。 2．热力学第一定律的三种特殊情况 (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，则W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 (3)若过程的始、末状态物体的内能不变，则W＋Q＝0，即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。 考向1 热力学第一定律的理解 例1．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（　　） A．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 【变式训练】（2025·天津河西·二模）如图甲所示是战国时期的竹节柄铜汲酒器。把汲酒器竖直放入水中，柄部在上、荷蕾形器在下，水由底部圆孔进入荷蕾形器中后，用拇指压住柄侧面的方孔，将汲酒器内的气体密封，如图乙所示。再把汲酒器缓慢提起并悬停在空中，如此便将水“汲”起，如图丙所示。汲酒器内封闭的气体视作理想气体，提起过程封闭气体体积不断增大，环境温度保持不变，则以下说法正确的是（　　） A．提起汲酒器的过程中，封闭气体的分子平均动能不断增大 B．提起汲酒器的过程中，封闭气体的压强不断减小 C．提起汲酒器的过程中，外界对封闭气体做功 D．提起汲酒器的过程中，封闭气体向外界放热 考向2 热力学第一定律的应用 例2 （2025·天津河西·模拟预测）庆典活动中放飞的气球在空中缓慢上升，气球体积逐渐变大。将气球内的气体视为理想气体，忽略环境温度的变化，则球内气体（　　） A．压强不变 B．外界对气体做正功 C．内能变大 D．吸收热量 【变式训练】（24耀华二模）列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、汽缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时汽缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若汽缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（　　） A．上下乘客时，气体的内能变大 B．上下乘客时，气体从外界吸热 C．剧烈颠簸时，外界对气体做功 D．剧烈颠簸时，气体的温度不变 考点二 热力学第二定律 知识点1 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引起其他变化。 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Q1，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： Q1=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η表示，即η= W / Q1 ④热机效率不可能达到100% 4.第二类永动机 ①设想：只从单一热源吸收热量，使之完全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。 知识点2 热力学第一、第二定律的比较 热力学第一定律 热力学第二定律 定律揭 示的 问题 从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系 自然界中出现的宏观过程是有方向性的 机械能 和内能 的转化 当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能 内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能 热量的 传递 热量可以从高温物体自发传向低温物体 说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体 两定律 的关系 在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础 考向 热力学第二定律 例1．下列关于热现象的描述正确的是（　　） A．根据热力学定律，热机的效率可以达到100% B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的 C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同 D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的 【变式训练】（2024·天津滨海新·三模）下列说法中正确的是（　　） A．两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同 B．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是不可能的 C．当分子间的作用力表现为斥力时，随着分子间距离的增大，分子势能减小 D．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减小，气体的压强一定减小 考点三 与气体图像的综合应用 知识点 处理与气体图像的综合问题的思路 处理热力学第一定律与气体图像的综合问题的思路： (1)根据气体图像的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关系。 (2)在p­V图像中，图线与V轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。 (3)结合热力学第一定律判断有关问题。 考向1 热力学第一定律与气体p-T图像的综合 例1（2025·天津河东·二模）一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程、、回到原状态，其图像如图所示。下列判断正确的是（　　） A．、和三个状态中，状态分子的平均动能最大 B．过程中气体一定从外界吸收热量 C．过程中气体既不吸热也不放热 D．过程中气体一定对外界做功 【变式训练】．一定质量的理想气体从a状态开始，经过a→b、b→c、c→d、d→a四个过程后回到初状态a，p-T图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a状态下，单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数比b状态下多 B．d状态下，单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数比b状态下多 C．b→c过程中气体与外界交换的热量小于气体d→a过程与外界交换的热量 D．a→b过程中气体吸收的热量小于气体c→d过程中向外界放出的热量 考向2 热力学第一定律与气体V-T图像的综合 例2 （多选）（2024·天津蓟州·三模）如图为一定质量的理想气体的体积随温度变化的图像，气体从状态a出发，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，虚线ac过原点。则气体（　　） A．在a→b的过程中，气体的压强增大 B．在a→b的过程中，气体向外界放热 C．在b→c的过程中，气体向外界放热 D．气体在状态a的压强等于在状态c的压强 【变式训练】．一定质量的理想气体，从状态a经历ab、bc、ca三个过程回到状态a，其图像如图所示。已知气体在状态a时的压强为，下列说法正确的是（　　） A．过程a→b中，气体的压强变小 B．过程b→c中，外界对气体做负功 C．过程c→a中，每个气体分子的速率都减小 D．全过程中，气体向外界放热 考向3 热力学第一定律与气体p-V图像的综合 例3 ．（2025·天津·滨海新模拟）一定质量的理想气体经历了A→B→C→A的循环，其p—V图像如图所示，其中A→B过程气体分子的平均动能不变，下列说法错误的是（　　） A．A→B过程，气体的压强与体积乘积是一个定值 B．B→C过程，气体放出的热量比外界对气体做功多 C．C→A过程，气体分子碰撞单位面积器壁的平均作用力减小 D．再次回到A状态时，气体内能不变 【变式训练1】（2025·天津·二模）涡轮增压器能提升内燃机的输出功率。将其工作过程简化为以下两个过程：一定质量的理想气体，在a→b的过程中与外界无热量交换，b→c的过程中压强不变，则（　　） A．a→b过程中，气体分子的平均动能减少 B．a→b→c过程中，气体的内能一直增大 C．b→c过程中，在单位时间单位面积上气体分子撞击器壁次数减少 D．a→b→c过程中，外界对气体做的总功等于气体放出的总热量 【变式训练2】（2025·天津河西·一模）卡诺循环是由法国工程师卡诺于1824年提出的。卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。如图为卡诺循环的p-V图像，一定质量的理想气体从状态A开始沿循环曲线ABCDA回到初始状态，其中AB和CD为两条等温线，BC和DA为两条绝热线。下列说法正确的是（　　） A．A→B过程中，气体分子的数密度增大 B．C→D过程中，气体从外界吸热，内能不变 C．B→C过程气体对外界做的功等于D→A过程外界对气体做的功 考点三 与气体实验定律的综合应用 知识点 与气体实验定律的综合问题的思路 求解热力学定律与气体实验定律的综合问题的思路： 考向1 与气体实验定律的综合问题 例1（多选）云南省具有独特立体的气候，水果品质高、错季优势明显，既是水果产业大省，又是水果产业强省。有一批水果要从昆明空运到北京，为了在长途运输中保护水果，人们会选择泡沫箱、珍珠棉、瓦楞纸或充气袋等材料，减少碰撞和挤压。已知昆明的气温为27°C，压强为80kPa，北京气温是37°C，压强是101kPa。有一个比较薄的塑料充气袋，在昆明密封时不受挤压时恰好处于充饱状态，袋内气体可视为理想气体。这个充气袋空运到北京后发生的现象是（      ） A．充气袋将会变瘪 B．充气袋将会更加饱满 C．充气袋内气体内能将会减小 D．充气袋内气体内能将会增大 【变式训练】某同学为家长煮饭，蒸锅（带通气小孔）内的温度从升高到。不计蒸锅的容积变化，蒸锅内气体可视为理想气体，外界大气压保持不变。下列说法中正确的是（　　） A．蒸锅内每个气体分子热运动的速率都增大 B．蒸锅内气体对外界做正功 C．蒸锅内气体的内能不一定增大 D．蒸锅内气体的密度变为原来的三分之一 1．（2023·天津·高考真题）如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（　　）      A．对外做功 B．内能减小 C．吸收热量 D．压强不变 2．（2025·重庆·高考真题）易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。若某次撞击过程中，气袋被压缩（无破损），不计袋内气体与外界的热交换，则该过程中袋内气体（视为理想气体）（　　） A．分子热运动的平均动能增加 B．内能减小 C．压强减小 D．对外界做正功 3．（2025·河北·高考真题）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（　　） A．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 1 / 30 学科网（北京）股份有限公司 $$