PAGEPAGE7熱力學定律和能量守恒定律一、熱力學第零定律1．熱平衡定律：假如兩個系統分別與第三個系統達到熱平衡，則這兩個系統也肯定處于熱平衡。2．意義：兩個系統熱平衡由溫度表示，故熱力學第零定律給出了溫度的定義和測量方法。二、熱力學第肯定律1．定義：一個熱力學系統的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。2．公式：ΔU=Q+W內能變更量/ΔU熱量/Q做功/W符號內能增加汲取熱量外界對系統做正功+內能削減放出熱量系統對外界做正功–3．熱力學第肯定律事實上是涉及熱現象的能量守恒定律。4．能量守恒定律：能量既不會憑空產生，也不會憑空消逝，只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持不變。5．其他表述：第一類永動機不行能制成。三、熱力學其次定律1．克勞修斯表述：熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體。2．開爾文表述：不行能從單一熱庫汲取熱量，使之完全變勝利，而不產生其他影響。3．其他表述：（1）氣體向真空的自由膨脹是不行逆的。（2）其次類永動機不行能制成。4．宏觀意義：闡述了傳熱的方向性；闡述了機械能與內能轉化的方向性：機械能可以全部轉化為內能，而內能無法全部用來做功以轉換成機械能；熱機的效率總是小于100%。5．微觀意義：一切自發過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行。6．熵增加原理（熱力學其次定律）：在任何自然過程中，一個孤立系統的總熵不會減小。四、熱力學第三定律1．定義：不行能通過有限的過程把一個物體冷卻到肯定零度。2．意義：肯定零度不行能達到。關于永動機和熱力學定律的探討，下列敘述正確的是A．其次類永動機違反能量守恒定律B．假如物體從外界汲取了熱量，則物體的內能肯定增加C．外界對物體做功，則物體的內能肯定增加D．做功和熱傳遞都可以變更物體的內能，但從能量轉化或轉移的觀點看這兩種變更方式是有區分的【參考答案】D【具體解析】其次類永動機沒有違反能量守恒定律，但卻不能勝利制成，A錯誤；假如物體從外界汲取了熱量，且又對外做功，則物體的內能不肯定增加，B錯誤；外界對物體做功，若與外界無熱量交換，則物體的內能肯定增加，C錯誤；做功和熱傳遞都可以變更物體的內能，但從能量轉化或轉移的觀點來看這兩種變更方式是有區分的，D正確。【名師點睛】對熱力學定律的考查主要有兩點：熱力學第肯定律中兩類變更內能的方式、熱力學其次定律的理解和應用。1．（2024·上海市師范高校附屬中學高二期末）下列說法正確的是A．物體汲取熱量，其溫度肯定上升B．熱量只能從高溫物體向低溫物體傳遞C．氣體自由膨脹的過程是可逆的D．目前，人類消耗的能量主要來自常規能源【答案】D【解析】依據熱力學第肯定律，ΔE=W+Q，物體的內能的變更與外界做功和物體的汲取熱量有關，物體汲取熱量，同時物體對外做功，物體的內能可能減小，溫度可能降低，故A錯誤；熱量也能由低溫物體傳遞到高溫物體，但此過程會引起其他的變更，故B錯誤；氣體自由膨脹的過程是不行逆的，選項C錯誤；目前，人類消耗的能量主要來自常規能源，例如煤、石油等，選項D正確。2．關于其次類永動機，下列說法中正確的是A．沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源汲取的熱量全部用來做功，而不引起其他變更的熱機叫做其次類永動機B．其次類永動機違反了能量守恒定律，所以不行能制成C．其次類永動機不行能制成，說明機械能可以全部轉化為內能，內能卻不能全部轉化為機械能D．其次類永動機不行能制成，說明機械能可以全部轉化為內能，內能卻不能全部轉化為機械能，同時不引起其他變更【答案】AD【解析】沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源汲取的熱量全部用來做功，而不引起其他變更的熱機叫做其次類永動機，A正確；其次類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學其次定律，所以不行能制成，B錯誤；其次類永動機不行能制成，說明機械能可以全部轉化為內能，內能卻不能全部轉化為機械能，同時不引起其他變更，C錯誤，D正確。（2024·陜西省西安中學高二期末）如圖，肯定質量的志向氣體從狀態a動身，經過等容過程ab到達狀態b，再經過等溫過程bc到達狀態c，最終經等壓過程ca回到初態a，下列說法正確的是A．在過程ab中氣體的外界對氣體做功B．在過程ab中氣體對外界做功C．在過程ca中氣體從外界汲取熱量D．在過程bc中氣體從外界汲取熱量【參考答案】D【具體解析】在過程ab中氣體體積不變，依據W=pΔV可知，氣體對外界做功為零，外界也不對氣體做功，故AB錯誤；在過程ca中壓強不變，體積減小，溫度降低，所以外界對氣體做功，內能減小，依據熱力學第肯定律ΔU=W+Q可知，氣體放出熱量，故C錯誤；在過程bc中，屬于等溫變更，氣體膨脹對外做功，而氣體的溫度不變，則內能不變；依據熱力學第肯定律ΔU=W+Q可知，氣體從外界汲取熱量，故D正確；故選D。【名師點睛】本題主要是考查了志向氣體的狀態方程和熱力學第肯定律的學問，要能夠依據熱力學第肯定律推斷氣體內能的變更與哪些因素有關（功和熱量）；熱力學第肯定律在應用時肯定要留意各量符號的意義；ΔU為正表示內能變大，Q為正表示物體吸熱；W為正表示外界對物體做功。1．肯定質量的志向氣體分別在T1、T2溫度下發生等溫變更，相應的兩條等溫線如圖所示，T2對應的圖線上A、B兩點表示氣體的兩個狀態，則A．溫度為T1時氣體分子的平均動能比T2時大B．A到B的過程中，氣體內能增加C．A到B的過程中，氣體從外界汲取熱量D．A到B的過程中，氣體分子單位時間內對器壁單位面積上的碰撞次數削減【答案】ACD【解析】由圖可知，當體積相同時，有，依據查理定律，可得，A正確；對于志向氣體，其內能僅由溫度確定，A到B的過程是等溫變更的過程，所以氣體的溫度不變，內能不變，B錯誤；A到B的過程中，氣體體積增大，對外做功而內能不變，由熱力學第肯定律可知，氣體肯定從外界汲取熱量，C正確；A到B的過程中，氣體壓強減小，則氣體分子單位時間內對器壁單位面積上的碰撞次數削減，D正確。2．（2024·寧夏育才中學高二期末）如圖所示，肯定質量的氫氣(可看作志向氣體)由狀態A經狀態B變更到狀態C，設由A到B、由B到C的過程外界對氣體做的功分別為W1、W2，氣體從外界汲取的熱量分別為Q1、Q2，則A．，B．，C．D．【答案】B【解析】氣體由A經狀態B變更到狀態C過程中，圖象上的點與原點連線的斜率p/T減小，由氣態方程pV/T=c知，氣體的體積不斷增大，氣體對外界做功，所以W1<0，W2<0，所以A錯誤；在AB過程中，氣體的溫度不斷上升，同時對外做功，要吸熱，所以Q1>0，在BC過程中，氣體的溫度不變，內能不變，但同時對外做功，要吸熱，所以Q2>0，所以B正確；在全程中，溫度上升，內能增大，依據熱力學第肯定律△U=Q+W得知，氣體汲取的熱量大于氣體對外做功，即有|W1|+|W2|<|Q1|+|Q2|，所以CD錯誤。故選B。【名師點睛】本題要知道AO、BO、CO連線可表示等容變更，依據斜率分析對應的體積大小，并駕馭熱力學第肯定律，能用來分析能量的變更。較好的考查了應用圖象解決物理問題的實力。如圖所示，質量不計的活塞把肯定質量的志向氣體封閉在上端開口的直立圓筒形氣缸中，活塞上堆放細沙，活塞處于靜止狀態。現在對氣體緩慢加熱，同時不斷取走細沙，使活塞緩慢上升，直到細沙全部取走，則在此過程中A．氣體壓強增大，內能可能不變B．氣體溫度可能不變，氣體對外做功C．氣體的體積增大，壓強削減，對外不做功D．氣體對外做功，內能肯定增加【參考答案】B【具體解析】漸漸取走細沙，直到細沙全部取走，依據活塞的受力平衡，可以推斷氣缸內的氣體壓強肯定減小，A錯誤；對氣體緩慢加熱，氣缸內的氣體肯定汲取熱量，據熱力學第肯定律ΔU=W+Q，Q為正數，因體積增大，氣體對外做功，W為負數，所以ΔU可能為零，溫度可能不變，B正確，CD錯誤。【易錯警示】解氣缸–活塞問題要留意豎直放置的氣缸中活塞是否有質量，計算氣體壓強時不要漏算。1．（2024·江蘇省蘇州新區一中高二期末復習）如圖所示，用細繩將一個導熱良好且開口向下的氣缸懸掛在天花板上，氣缸內有肯定質量的氣體（不計氣體分子之間的相互作用力），氣缸內活塞可以自由滑動且不漏氣，活塞下掛個沙桶，當沙桶裝滿細沙時，活塞恰好靜止，外部環境溫度恒定給沙桶底部開一小孔，細沙緩慢漏出，則在此過程中A．氣缸內氣體體積減小，溫度降低【名師點睛】由圖示圖象推斷氣體的狀態變更過程，應用氣態方程推斷氣體體積如何變更，然后應用熱力學第肯定律答題。5．A【解析】充氣過程中，儲氣室內氣體溫度不變，氣體的平均動能不變，氣體的質量增大，故氣體內能增大，A正確，B錯誤；噴水過程中，氣體對外做功，W<0，氣體溫度不變，，依據可知Q>0，氣體吸熱，C錯誤；噴水過程中，儲氣室內氣體體積增大，溫度不變，依據可知，壓強減小，D錯誤。6．B【解析】由可知，p–V圖象中雙曲線表示1到2溫度不變，，氣體體積增大，對外做功，，由可得，氣體吸熱，A錯誤；p–V圖象中過原點的直線上，與原點距離越大，溫度越高，從1到2溫度降低，，氣體體積減小，外界對氣體做功，，可得，氣體放熱，B正確；由可知，V–T圖象中過原點的直線上壓強不變，從1到2溫度上升，內能增加，，氣體體積增大，氣體對外界做功，，可得，氣體吸熱，C錯誤；由V–T圖象中氣體體積不變，可知，溫度上升，內能增加，，可得，氣體吸熱，D錯誤。8．D【解析】隨著金屬筒緩慢下降，金屬筒內外液面差增大，金屬筒內氣體會被壓縮，體積減小，壓強增大，單位時間內碰撞單位面積的氣體分子數增多，A錯誤；由于不計氣體分子間相互作用，所以氣體是志向氣體，內能只與溫度有關，而外界溫度不變，所以氣體溫度不變，分子平均動能不變，但并不是每一個分子的分子動能都不變，B錯誤；氣體體積減小，外界對氣體做功，W>0，氣體溫度不變，ΔU=0，由熱力學第肯定律可知Q<0，氣體向外界放熱，C錯誤，D正確。18．CDE【解析】質量和溫度都相同的氣體分子平均動能相同，但可能是不同的氣體，摩爾質量不同，分子數不同，所以分子動能不肯定相同，且分子勢能不肯定相同，故內能不肯定相同，A錯誤；宏觀運動動能大，微觀運動的分子平均動能不肯定大，內能不肯定大，B錯誤；氣體被壓縮時，外界對氣體做功，假如