暑假闯关复习作业12 热力学定律 -2026-2027学年高二物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 以热力学定律为核心，通过“概念-方法-综合”三层架构，结合符号法则、特殊条件翻译等实用技巧，系统培养能量观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |热力学第一定律|3例|符号法则+特殊条件翻译（绝热Q=0等）|从改变内能方式到ΔU=Q+W表达式，结合能量守恒形成应用体系| |热力学第二定律|3例|两类永动机对比+方向性判断|从两种表述到宏观过程方向性，构建热现象本质认知| |定律与气体规律综合|3例|状态分析+能量转化模型|以p-V图像为载体，融合气体实验定律与热力学第一定律| |限时训练|10题（单选3、多选3、解答4）|综合应用+定量计算|覆盖概念辨析、过程分析、定量求解，强化科学论证能力|

暑假闯关复习作业12 热力学定律 目录： 学习目标 考点解析和例题 限时训练 学习目标　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　热力学第一定律与能量守恒定律 1.改变物体内能的两种方式 (1)做功;(2)传热。 2.热力学第一定律 (1)内容:一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 (2)表达式:ΔU=Q+W。 (3)表达式中的正、负号法则: 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 (4)解题时特殊字眼翻译: ①绝热:没有传热(Q=0); ②等容:体积不变,不做功(W=0); ③膨胀:体积变大,物体对外界做功(W<0); ④等温:分子平均动能不变,理想气体内能不变(理想气体ΔU=0); ⑤等压,体积变化ΔV:做功W=pΔV。 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)第一类永动机是不可能制成的,它违背了能量守恒定律。 1．（25-26高二下·广西河池·期末）如图，用绝热材料制成的密闭容器被隔板K分成A、B两部分，一定量的某理想气体处于A中，B内为真空。抽取隔板K，气体进入B中，最终整个容器均匀地分布了这种气体。则此过程，该气体系统（　　） A．对外做功，体积膨胀 B．对外不做功，压强减小 C．内能减少，温度降低 D．体积增大，内能减少 【答案】B 【详解】绝热容器内的气体与外界没有热交换，则 气体向真空扩散，没有对外界做功，则 根据热力学第一定律 可知气体的内能不变，温度不变，气体体积变大，根据理想气体状态方程 可知压强减小。 故选B。 2．（25-26高二下·河南洛阳·期末）空气压缩引火仪底部放置少量硝化棉，如图所示，推杆插入套筒封闭空气，猛推推杆压缩筒内气体，硝化棉即可点燃。在压缩过程中，筒内气体（     ） A．对外界做正功，内能增大 B．分子密集程度增大，分子平均动能增大 C．气体分子对套筒壁单位面积的平均作用力变小 D．每个分子的运动速率均增大，无规则热运动变剧烈 【答案】B 【详解】A．气体体积减小，外界对气体做功，A错误； B．一定质量的气体，体积减小，分子密集程度增大； 硝化棉被点燃可知气体温度升高，气体分子平均动能增大，B正确； C．由理想气体方程 ，气体温度升高、体积减小时压强增大，则气体分子对套筒壁单位面积的平均作用力变大，C错误； D．分子平均动能增大，是一种宏观表现，并非每个分子的动能都增大，D错误； 故选B。 3．（25-26高二下·河南信阳·期末）斯特林循环是由英国工程师罗伯特・斯特林提出的一种闭式热力学理想循环，它由两个等温过程和两个等容过程组成。如图所示是一种热机的斯特林循环，和均为等温过程，和均为等容过程。一定质量的理想气体经完成一个循环过程，下列说法正确的是（     ） A．温度 B．的过程中，每个气体分子的速率均增大，所以气体分子撞击汽缸的力增大 C．的过程中外界对气体做了功，同时放出了热量 D．气体经完成一个斯特林循环，因气体又回到了原状态，所以在一个循环过程中气体吸收和放出的热量相等 【答案】C 【详解】A．为等容过程，根据可知压强变大，温度升高，可知，故A错误； B．的过程中，压强变大，温度升高，平均速率增大，但不是每个气体分子的速率均增大，单个分子的速率不断变化，撞击汽缸的力不断变化，故B错误； C．的过程中体积变小，可知外界对气体做功，但是温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可得，放出了热量，故C正确； D．和均为等容过程，气体不对外做功。气体经完成一个斯特林循环，因气体又回到了原状态，内能变化为零。根据图像的面积表示功，可知气体对外做功的值大于外界对气体做功的值，所以在一个循环过程中气体表现为对外做功，可知气体吸收和放出的热量不相等，表现为吸热，故D错误。 故选C。 考点二　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。或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。 (3)说明: ①“自发地”指明了传热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。 (1)高温物体低温物体。 (2)功热。 (3)气体体积V1气体体积V2(较大)。 (4)不同气体A和B混合气体AB。 总结提升　两类永动机的比较 第一类永动机 第二类永动机 设计 要求 不需要任何动力或燃料,却能不断地对外做功的机器 从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响的机器 不可能制 成的原因 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律,违背热力学第二定律 4．（25-26高二下·安徽淮南·期末）关于热力学现象和规律的说法正确的是（     ） A．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故 B．当温度升高时，组成它的所有分子的热运动速率都增大 C．凡是不违背能量守恒定律的实验构想，都是能够实现的 D．随着科学的发展，降温技术的提高，绝对零度是可以接近的，但无法达到 【答案】D 【详解】A．压缩气体时表现出的抗拒压缩的力是大量气体分子频繁碰撞器壁产生的压强导致的，气体分子间距远大于分子平衡距离，分子间斥力几乎可以忽略，故A错误； B．温度是分子平均动能的标志，温度升高时分子的平均热运动速率增大，这是统计规律，不是所有分子的热运动速率都增大，存在部分分子速率减小的情况，故B错误； C．实验构想能否实现不仅要符合能量守恒定律，还要满足热力学第二定律等其他热力学规律，例如第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，无法实现，故C错误； D．根据热力学第三定律，绝对零度是低温的极限，只能无限接近，无法达到，故D正确。 故选D。 5．（25-26高二下·山东潍坊·期末）冰箱工作原理如图所示，制冷剂在压缩机（通电）的压缩下，成为高温高压气体，并为全过程提供动力；高温高压气体进入冷凝器中，向空气散出热量并液化为低温高压液体；高压液体途经毛细管泄压，转变为低温低压液体；最后进入蒸发器，通过蒸发器吸收箱体中热量，变为气体后进入压缩机进行下一循环。下列说法正确的是（     ） A．冰箱制冷系统违反热力学第一定律 B．冰箱工作效率可以达到 C．上述过程热量从低温冰箱内传递到高温冰箱外，违反热力学第二定律 D．冰箱箱体内吸收的热量小于冷凝器向外释放的热量 【答案】D 【详解】A．冰箱制冷系统通过消耗电能，将热量从低温区搬运到高温区，整个过程能量守恒，遵循热力学第一定律，故A错误； B．根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助外界做功，且任何热力学过程都伴随着能量耗散，工作效率不可能达到，故B错误； C．热力学第二定律指出热量不能自发地从低温物体传到高温物体。冰箱通过压缩机做功，消耗了电能，引起了外界的变化，从而实现了热量从低温冰箱内传递到高温冰箱外，这并不违反热力学第二定律，故C错误； D．制冷剂在循环过程中，从冰箱箱体内吸收热量，同时压缩机对制冷剂做功，最终向冷凝器释放热量。根据热力学第一定律得 由于压缩机做功，所以，即冰箱箱体内吸收的热量小于冷凝器向外释放的热量，故D正确。 故选D。 6．（25-26高二下·江苏扬州·期末）如图所示是制冷机和热机工作时的能流分配示意图，下列说法正确的是（     ） A． B． C．可以为0 D．一定不为0 【答案】D 【详解】A．对制冷机，由能量守恒得 因此，故A错误； B．对热机，由能量守恒得 因此，故B错误； C．根据热力学第二定律，热量不可能自发从低温热库转移到高温热库，制冷机必须依靠外界做功才能工作，因此 不可能为0，故C错误； D．根据热力学第二定律，热机不可能从单一高温热库吸热，全部转化为功而不引起其他变化，必然有部分热量排放给低温热库，因此 一定不为0，故D正确。 故选D。 考点三　热力学第一定律与气体实验定律的综合 解题思维过程 7．（25-26高二下·江苏南京·期末）如图所示，一定质量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程，2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（     ） A．1→2过程，气体分子数密度逐渐减小 B．气体在3状态的分子平均动能小于2状态 C．3→4过程，气体内能增大 D．2→3过程的吸热量大于4→1过程的放热量 【答案】D 【详解】A．过程中，由图可知气体体积减小，一定质量的气体总分子数不变，单位体积内的分子数（分子数密度）逐渐增大，故A错误； B．是等压过程，根据理想气体状态方程，压强不变，体积增大，因此温度升高。温度是分子平均动能的标志，温度越高分子平均动能越大，因此状态的分子平均动能大于状态，故B错误； C．是绝热过程，则 过程中气体体积增大，气体对外做功，则 根据热力学第一定律 可得，气体内能减小，故C错误； D．整个循环过程气体回到初始状态，总内能变化 两个绝热过程没有热量交换，因此总满足 图中循环围成的面积为气体对外做的功，该循环气体对外界做功，则有，因此 即过程的吸热量大于过程的放热量，故D正确。 故选D。 8．（25-26高二下·四川遂宁·期末）小鱼在湖底的水中吐泡泡，假设湖水温度恒定，气泡内气体可视为理想气体。某个气泡由湖底缓慢上升到湖面的过程中（　　） A．气泡内气体压强增大 B．气泡内气体分子的平均动能增大 C．气泡的体积不变 D．气泡内气体从外界吸收热量 【答案】D 【详解】A．湖水温度恒定，气泡内为理想气体，上升过程中温度保持不变，外部水的压强满足（为气泡所处深度） 气泡上升时深度减小，外部压强减小，气泡内压强最终与外部压强平衡，故气泡内气体压强减小，故A错误； B．温度是分子平均动能的唯一标志，气体温度恒定，故分子平均动能不变，故B错误； C．理想气体温度不变时，满足玻意耳定律，压强减小则体积增大，故C错误； D．理想气体内能仅与温度有关，温度不变则内能变化 气泡体积增大，气体对外做功，故外界对气体做的功 根据热力学第一定律 代入得 即气泡内气体从外界吸收热量，故D正确。 故选D。 9．（25-26高二下·四川达州·期末）气压升降椅简化结构如图所示，升降椅下方是导热良好的气缸，气缸开口向上，内部封闭一定质量的理想气体；若封闭气体不泄漏且外界环境温度恒定。则（     ） A．缓慢下压座椅时，压强增大，气体向外界放热 B．缓慢下压座椅时，压强不变，气体对外界做功 C．缓慢升高座椅时，压强减小，气体向外界放热 D．缓慢升高座椅时，压强不变，外界对气体做功 【答案】A 【详解】A B．环境温度恒定，因此整个过程中汽缸内的气体发生的是等温变化，温度不变。理想气体的内能与温度有关，因此封闭气体的内能不变，即。缓慢下压座椅，汽缸内气体被压缩，体积变小，根据玻意耳定律，压强增大。由于体积减小，因此外界对封闭气体做功，即，根据热力学第一定律，则（气体向外界放热），故B错误、A正确； CD．缓慢升高座椅时，汽缸内气体体积变大，外界对封闭气体做负功（即），根据玻意耳定律，压强减小。根据热力学第一定律，则（气体向外界吸热），故CD错误。 故选A。 限时训练 一、单选题 1．（25-26高二下·河南·期末）如图所示密闭隔热汽缸被隔热活塞分为左右两侧，汽缸左侧密闭有一定质量的理想气体，右侧为真空，初始时活塞被锁定在汽缸中央不能自由移动，小组甲的同学选择抽走活塞让左侧气体向右侧扩散，小组乙的同学选择解除活塞锁定，让活塞可以自由移动，不计一切摩擦，关于两小组的实验方案，下列说法正确的是（     ） A．两小组的方案中，气体的分子数密度均不变 B．两小组的方案中，气体的内能均不发生改变 C．按小组甲的方案，气体在扩散过程中做等温变化 D．按小组乙的方案，在活塞向右运动过程中，气体做等压变化 【答案】C 【详解】A．两种方案中，气体最终体积都比初始体积大，分子总数不变，因此分子数密度（单位体积分子数）减小，故A错误； B．甲方案：气体向真空自由扩散，不需要克服外力做功，气体对外做功；汽缸和活塞均隔热，传热，由热力学第一定律得，内能不变。 乙方案：气体膨胀推动活塞向右运动，气体对活塞做功，，且，因此，内能减小。 因此两方案内能不是都不变，故B错误； C．理想气体的内能仅与温度有关，甲方案中气体内能不变，因此温度不变，扩散过程为等温变化，故C正确； D．乙方案中，气体体积增大，温度降低，根据理想气体状态方程，气体压强一定减小，不是等压变化，故D错误。 故选C。 2．（25-26高二下·宁夏石嘴山·期末）关于以下图片，下列说法正确的是（     ） A．图甲中分子间距离小于时分子间作用力表现为斥力 B．图乙中云母片上石蜡熔化区域的形状呈椭圆形，表明云母片是非晶体 C．图丙中现象产生的原因是液体的表面张力 D．图丁中电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律 【答案】A 【详解】A．图甲中，为平衡位置，分子间距离小于时分子间作用力表现为斥力，分子间距离大于时分子间作用力表现为引力，故A正确； B．图乙中从云母片上石蜡熔化区域的形状呈椭圆形，可以知道云母片在导热上具有各向异性，则表明云母片是晶体，故B错误； C．图丙中测力计的示数大于玻璃板的重力，是因为此时液体与玻璃板间分子力表现为引力，而不是因为液体的表面张力，故C错误； D．电冰箱工作时消耗电能（对外界做功），将热量从低温箱内传到高温箱外，该过程引起了外界变化，并不违背热力学第二定律，故D错误。 故选A。 3．（25-26高二下·北京昌平·期末）如图所示，烧瓶通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱，使烧瓶内封闭一定质量的气体。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向左移动。将瓶内的气体视为理想气体，在这一过程中，（     ） A．气体的体积增大，压强减小 B．气体的温度升高，每个气体分子的动能都增大 C．气体分子的数密度减小，压强减小 D．气体的压强不变，内能增大 【答案】D 【详解】A．烧瓶内封闭一定质量的气体，水柱缓慢移动时始终受力平衡，瓶内气体压强等于大气压，因此整个过程中瓶内气体压强保持不变，故A错误； B．手捂住烧瓶时，气体吸热温度升高，根据理想气体状态方程，不变、升高，因此气体体积增大，对应题中水柱向左移动的现象。温度升高仅说明气体分子的平均动能增大，并非每个气体分子的动能都增大，故B错误； C．气体体积增大，分子总数不变，因此分子数密度减小，但压强不变，故C错误； D．过程中压强不变，理想气体内能仅由温度决定，温度升高，因此内能增大，故D正确。 故选D。 二、多选题 4．（25-26高二下·四川资阳·期末）周末，小华在家里观察新安装的某品牌净水器，其压力桶内部结构如图所示。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。当净水器开始制水时，纯净水迅速进入储水室，压缩气室内的气体——由于过程很快，气体与外界几乎来不及发生热交换；当小华打开水龙头用水时，气室内的气体缓慢膨胀，将储水室内的水推出，此过程中气体温度始终与室内环境温度相同，保持不变。根据以上情境，下列说法正确的是（　　） A．制水过程中，气体温度增加 B．制水过程中，单位时间内缸壁单位面积上受到气体分子碰撞的次数减少 C．用水过程中，气体膨胀对外做功，从外界吸收热量 D．用水过程中，气体分子的平均动能减小 【答案】AC 【详解】A．制水过程气体几乎不与外界换热，是绝热过程（），水压缩气体，外界对气体做功（），根据热力学第一定律可得 得，理想气体内能仅与温度有关，因此气体温度升高，故A正确； B．制水过程气体体积减小，分子数密度增大；同时温度升高，平均速率增大，因此单位时间内缸壁单位面积受到气体分子碰撞的次数增加，故B错误； C．用水过程气体温度不变，因此理想气体内能不变（）；气体膨胀对外做功（），根据热力学第一定律可得 得，即气体从外界吸收热量，故C正确； D．温度是分子平均动能的标志，用水过程气体温度不变，因此气体分子的平均动能不变，故D错误。 故选AC。 5．（25-26高二下·河北沧州·期末）如图所示，有一竖直绝热汽缸，其绝热活塞的质量，横截面积。当活塞处于静止状态时，封闭气体的高度。在活塞上轻置一个质量的物块，当活塞重新达到平衡状态时封闭气体的高度。已知大气压强，重力加速度取，可认为物块的下降过程是缓慢的，气体视为理想气体。关于上述过程，下列说法正确的是（　　） A．内部气体的温度降低 B．内部气体的内能增加了 C．单位时间碰撞单位面积器壁的气体分子数不变 D．放置物块后稳定时内部气体的压强比放置物块前气体的压强大 【答案】BD 【详解】D．初状态，以活塞为研究对象，受力平衡 解得 末状态，活塞和物块整体受力平衡 解得 压强差，故D正确； AB．汽缸绝热、活塞绝热，且活塞缓慢下移，系统与外界无热交换，即 初态体积 末态体积 因此，气体体积减小，外界对气体做功。对于缓慢压缩过程，外界对气体做的功等于 由热力学第一定律，绝热过程， 因此内能增加 理想气体内能只与温度有关，内能增加说明温度升高，故A错误，B正确； C．末态压强，温度 温度升高，分子平均动能增大，平均速率增大。同时体积减小，分子数密度增大。 单位时间碰撞单位面积器壁的分子数 和均增大，故必然增大，故C错误。 故选BD。 6．（25-26高二下·甘肃庆阳·期末）如图所示，在图像中，一定质量的理想气体从状态依次经过状态、和后再回到状态，整个过程由两个等温和两个等容过程组成。下列说法正确的是（     ） A．从到，气体的温度一定升高 B．从到，气体与外界无热量交换 C．从到，气体从外界吸热 D．从到，单位体积中的气体分子数目增大 【答案】AD 【详解】A．由题意及图像可知，整个过程由两个等温和两个等容过程组成，从到气体发生等容变化，体积不变，压强增大，根据理想气体状态方程有 由于压强增大，可知气体的温度一定升高，故A正确； B．从到气体发生等温变化，温度不变，气体内能的变化量为零，气体体积变大，对外做功，根据热力学第一定律有 其中，，推导得 可知气体从外界吸热，故B错误； C．从到气体发生等容变化，体积不变，气体不做功，压强减小，温度降低，气体内能减小，根据热力学第一定律有 其中，，推导得 可知气体向外界放热，故C错误； D．从到气体发生等温变化，气体的体积减小，由于气体质量一定，总分子数不变，则单位体积中的气体分子数目增大，故D正确。 故选AD。 三、解答题 7．（25-26高二下·云南文山·期末）一定质量的理想气体从状态A开始，经历A→B→C的过程，其p-V图像如图所示。已知理想气体在状态A和状态C的温度均为300K。求： (1)理想气体在状态B的温度； (2)理想气体在状态C的压强； (3)若状态A到状态B的过程，气体吸收了400J的热量，则在该过程中气体内能变化了多少？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）过程中，压强不变，根据盖-吕萨克定律得 解得 （2）过程中，体积不变，根据查理定律得 解得 （3）过程中，体积增大，气体对外做功 根据热力学第一定律得 该过程中气体内能增加了。 8．（25-26高二下·浙江宁波·期末）如图所示，上端开口，下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置内。玻璃管导热性能良好，管内横截面积为，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压强为，活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为，等于最大静摩擦力。调温装置对封闭气体缓慢加热，时，气柱高度为，活塞开始缓慢上升；继续缓慢加热至时停止加热，活塞不再上升，气体从到内能变化。，，，求： (1)初始状态时，活塞封闭理想气体的压强； (2)时，气柱高度； (3)在整个过程中，封闭气体吸收的热量。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）活塞刚开始上升时，滑动摩擦力方向向下，由受力平衡 解得 （2）等压膨胀，由盖-吕萨克定律 解得 （3）等压膨胀，外界对气体做功 由热力学第一定律 解得 9．（25-26高二下·四川内江·期末）如图甲所示，在静止的电梯内，带加热丝的汽缸水平放置，活塞封闭一定质量的理想气体，气柱长为L0，温度为T0；现将汽缸翻转开口竖直向上放置，电梯以向上匀加速，气体等温变化，稳定后气柱长为，如图乙所示。已知大气压为，活塞横截面积为S，不计活塞与汽缸间的摩擦，气体内能变化，为常数，重力加速度为g。求： (1)活塞的质量； (2)若在如图乙所示的状态下，对气体加热，使活塞缓慢上升，在空气柱长度变为1.2L0的过程中，气体吸收的热量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设活塞的质量为，由图甲，可知封闭气体初态的压强 对图乙中的活塞进行受力分析，根据牛顿第二定律，有 依题意，气体等温变化，从初态到末态，根据玻意耳定律，有 得， （2）在如图乙所示的状态下，对气体加热，气体的压强保持不变，则在活塞缓慢上升过程中，气体对外做功 得 根据盖-吕萨克定律，有 得 根据热力学第一定律，有，其中 得 【点睛】 10．（25-26高二下·河南新乡·期末）如图，汽缸中封闭一定质量的理想气体，物块放置在水平支撑物上，物块与活塞用轻杆连在一起。物块的质量为，活塞的质量不计，横截面积为。初始状态轻杆弹力为零，封闭气体的温度为。缓慢加热汽缸中的气体，直至物块刚好对支撑物没有压力。大气压强，重力加速度取，活塞与汽缸之间摩擦力不计。 (1)物块刚好对支撑物没有压力时，求封闭气体的温度； (2)若继续加热汽缸中的气体，使物块缓慢升高，在该过程中气体吸收的热量为，求该过程中封闭气体内能的增加量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意初始状态的气体压强为，物块A刚好对支撑物无压力时，则气体的压强 根据理想气体状态方程有 代入数据解得 （2）活塞上升过程中外界对气体做功 根据热力学第一定律有 代入数据解得内能增量 学科网（北京）股份有限公司 $ 暑假闯关复习作业12 热力学定律 目录： 学习目标 考点解析和例题 限时训练 学习目标　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　热力学第一定律与能量守恒定律 1.改变物体内能的两种方式 (1)做功;(2)传热。 2.热力学第一定律 (1)内容:一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 (2)表达式:ΔU=Q+W。 (3)表达式中的正、负号法则: 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 (4)解题时特殊字眼翻译: ①绝热:没有传热(Q=0); ②等容:体积不变,不做功(W=0); ③膨胀:体积变大,物体对外界做功(W<0); ④等温:分子平均动能不变,理想气体内能不变(理想气体ΔU=0); ⑤等压,体积变化ΔV:做功W=pΔV。 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)第一类永动机是不可能制成的,它违背了能量守恒定律。 1．（25-26高二下·广西河池·期末）如图，用绝热材料制成的密闭容器被隔板K分成A、B两部分，一定量的某理想气体处于A中，B内为真空。抽取隔板K，气体进入B中，最终整个容器均匀地分布了这种气体。则此过程，该气体系统（　　） A．对外做功，体积膨胀 B．对外不做功，压强减小 C．内能减少，温度降低 D．体积增大，内能减少 2．（25-26高二下·河南洛阳·期末）空气压缩引火仪底部放置少量硝化棉，如图所示，推杆插入套筒封闭空气，猛推推杆压缩筒内气体，硝化棉即可点燃。在压缩过程中，筒内气体（     ） A．对外界做正功，内能增大 B．分子密集程度增大，分子平均动能增大 C．气体分子对套筒壁单位面积的平均作用力变小 D．每个分子的运动速率均增大，无规则热运动变剧烈 3．（25-26高二下·河南信阳·期末）斯特林循环是由英国工程师罗伯特・斯特林提出的一种闭式热力学理想循环，它由两个等温过程和两个等容过程组成。如图所示是一种热机的斯特林循环，和均为等温过程，和均为等容过程。一定质量的理想气体经完成一个循环过程，下列说法正确的是（     ） A．温度 B．的过程中，每个气体分子的速率均增大，所以气体分子撞击汽缸的力增大 C．的过程中外界对气体做了功，同时放出了热量 D．气体经完成一个斯特林循环，因气体又回到了原状态，所以在一个循环过程中气体吸收和放出的热量相等 考点二　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。或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。 (3)说明: ①“自发地”指明了传热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。 (1)高温物体低温物体。 (2)功热。 (3)气体体积V1气体体积V2(较大)。 (4)不同气体A和B混合气体AB。 总结提升　两类永动机的比较 第一类永动机 第二类永动机 设计 要求 不需要任何动力或燃料,却能不断地对外做功的机器 从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响的机器 不可能制 成的原因 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律,违背热力学第二定律 4．（25-26高二下·安徽淮南·期末）关于热力学现象和规律的说法正确的是（     ） A．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故 B．当温度升高时，组成它的所有分子的热运动速率都增大 C．凡是不违背能量守恒定律的实验构想，都是能够实现的 D．随着科学的发展，降温技术的提高，绝对零度是可以接近的，但无法达到 5．（25-26高二下·山东潍坊·期末）冰箱工作原理如图所示，制冷剂在压缩机（通电）的压缩下，成为高温高压气体，并为全过程提供动力；高温高压气体进入冷凝器中，向空气散出热量并液化为低温高压液体；高压液体途经毛细管泄压，转变为低温低压液体；最后进入蒸发器，通过蒸发器吸收箱体中热量，变为气体后进入压缩机进行下一循环。下列说法正确的是（     ） A．冰箱制冷系统违反热力学第一定律 B．冰箱工作效率可以达到 C．上述过程热量从低温冰箱内传递到高温冰箱外，违反热力学第二定律 D．冰箱箱体内吸收的热量小于冷凝器向外释放的热量 6．（25-26高二下·江苏扬州·期末）如图所示是制冷机和热机工作时的能流分配示意图，下列说法正确的是（     ） A． B． C．可以为0 D．一定不为0 考点三　热力学第一定律与气体实验定律的综合 解题思维过程 7．（25-26高二下·江苏南京·期末）如图所示，一定质量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程，2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（     ） A．1→2过程，气体分子数密度逐渐减小 B．气体在3状态的分子平均动能小于2状态 C．3→4过程，气体内能增大 D．2→3过程的吸热量大于4→1过程的放热量 8．（25-26高二下·四川遂宁·期末）小鱼在湖底的水中吐泡泡，假设湖水温度恒定，气泡内气体可视为理想气体。某个气泡由湖底缓慢上升到湖面的过程中（　　） A．气泡内气体压强增大 B．气泡内气体分子的平均动能增大 C．气泡的体积不变 D．气泡内气体从外界吸收热量 9．（25-26高二下·四川达州·期末）气压升降椅简化结构如图所示，升降椅下方是导热良好的气缸，气缸开口向上，内部封闭一定质量的理想气体；若封闭气体不泄漏且外界环境温度恒定。则（     ） A．缓慢下压座椅时，压强增大，气体向外界放热 B．缓慢下压座椅时，压强不变，气体对外界做功 C．缓慢升高座椅时，压强减小，气体向外界放热 D．缓慢升高座椅时，压强不变，外界对气体做功 限时训练 一、单选题 1．（25-26高二下·河南·期末）如图所示密闭隔热汽缸被隔热活塞分为左右两侧，汽缸左侧密闭有一定质量的理想气体，右侧为真空，初始时活塞被锁定在汽缸中央不能自由移动，小组甲的同学选择抽走活塞让左侧气体向右侧扩散，小组乙的同学选择解除活塞锁定，让活塞可以自由移动，不计一切摩擦，关于两小组的实验方案，下列说法正确的是（     ） A．两小组的方案中，气体的分子数密度均不变 B．两小组的方案中，气体的内能均不发生改变 C．按小组甲的方案，气体在扩散过程中做等温变化 D．按小组乙的方案，在活塞向右运动过程中，气体做等压变化 2．（25-26高二下·宁夏石嘴山·期末）关于以下图片，下列说法正确的是（     ） A．图甲中分子间距离小于时分子间作用力表现为斥力 B．图乙中云母片上石蜡熔化区域的形状呈椭圆形，表明云母片是非晶体 C．图丙中现象产生的原因是液体的表面张力 D．图丁中电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律 3．（25-26高二下·北京昌平·期末）如图所示，烧瓶通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱，使烧瓶内封闭一定质量的气体。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向左移动。将瓶内的气体视为理想气体，在这一过程中，（     ） A．气体的体积增大，压强减小 B．气体的温度升高，每个气体分子的动能都增大 C．气体分子的数密度减小，压强减小 D．气体的压强不变，内能增大 二、多选题 4．（25-26高二下·四川资阳·期末）周末，小华在家里观察新安装的某品牌净水器，其压力桶内部结构如图所示。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。当净水器开始制水时，纯净水迅速进入储水室，压缩气室内的气体——由于过程很快，气体与外界几乎来不及发生热交换；当小华打开水龙头用水时，气室内的气体缓慢膨胀，将储水室内的水推出，此过程中气体温度始终与室内环境温度相同，保持不变。根据以上情境，下列说法正确的是（　　） A．制水过程中，气体温度增加 B．制水过程中，单位时间内缸壁单位面积上受到气体分子碰撞的次数减少 C．用水过程中，气体膨胀对外做功，从外界吸收热量 D．用水过程中，气体分子的平均动能减小 5．（25-26高二下·河北沧州·期末）如图所示，有一竖直绝热汽缸，其绝热活塞的质量，横截面积。当活塞处于静止状态时，封闭气体的高度。在活塞上轻置一个质量的物块，当活塞重新达到平衡状态时封闭气体的高度。已知大气压强，重力加速度取，可认为物块的下降过程是缓慢的，气体视为理想气体。关于上述过程，下列说法正确的是（　　） A．内部气体的温度降低 B．内部气体的内能增加了 C．单位时间碰撞单位面积器壁的气体分子数不变 D．放置物块后稳定时内部气体的压强比放置物块前气体的压强大 6．（25-26高二下·甘肃庆阳·期末）如图所示，在图像中，一定质量的理想气体从状态依次经过状态、和后再回到状态，整个过程由两个等温和两个等容过程组成。下列说法正确的是（     ） A．从到，气体的温度一定升高 B．从到，气体与外界无热量交换 C．从到，气体从外界吸热 D．从到，单位体积中的气体分子数目增大 三、解答题 7．（25-26高二下·云南文山·期末）一定质量的理想气体从状态A开始，经历A→B→C的过程，其p-V图像如图所示。已知理想气体在状态A和状态C的温度均为300K。求： (1)理想气体在状态B的温度； (2)理想气体在状态C的压强； (3)若状态A到状态B的过程，气体吸收了400J的热量，则在该过程中气体内能变化了多少？ 8．（25-26高二下·浙江宁波·期末）如图所示，上端开口，下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置内。玻璃管导热性能良好，管内横截面积为，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压强为，活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为，等于最大静摩擦力。调温装置对封闭气体缓慢加热，时，气柱高度为，活塞开始缓慢上升；继续缓慢加热至时停止加热，活塞不再上升，气体从到内能变化。，，，求： (1)初始状态时，活塞封闭理想气体的压强； (2)时，气柱高度； (3)在整个过程中，封闭气体吸收的热量。 9．（25-26高二下·四川内江·期末）如图甲所示，在静止的电梯内，带加热丝的汽缸水平放置，活塞封闭一定质量的理想气体，气柱长为L0，温度为T0；现将汽缸翻转开口竖直向上放置，电梯以向上匀加速，气体等温变化，稳定后气柱长为，如图乙所示。已知大气压为，活塞横截面积为S，不计活塞与汽缸间的摩擦，气体内能变化，为常数，重力加速度为g。求： (1)活塞的质量； (2)若在如图乙所示的状态下，对气体加热，使活塞缓慢上升，在空气柱长度变为1.2L0的过程中，气体吸收的热量。 10．（25-26高二下·河南新乡·期末）如图，汽缸中封闭一定质量的理想气体，物块放置在水平支撑物上，物块与活塞用轻杆连在一起。物块的质量为，活塞的质量不计，横截面积为。初始状态轻杆弹力为零，封闭气体的温度为。缓慢加热汽缸中的气体，直至物块刚好对支撑物没有压力。大气压强，重力加速度取，活塞与汽缸之间摩擦力不计。 (1)物块刚好对支撑物没有压力时，求封闭气体的温度； (2)若继续加热汽缸中的气体，使物块缓慢升高，在该过程中气体吸收的热量为，求该过程中封闭气体内能的增加量。 学科网（北京）股份有限公司 $