专题35 热力学定律与能量守恒定律——【人教】备战2023年高考物理一轮重难点复习（解析版）.docx

专题35 热力学定律与能量守恒定律
1.理解热力学第一定律，知道改变内能的两种方式，并能用热力学第一定律解决相关问题.
2.理解热力学第二定律，知道热现象的方向性.
3.知道第一类永动机和第二类永动机不可能制成．
考点一　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：
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
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)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．
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．
【典例1】（2022·天津·模拟预测）如图，一定质量的理想气体从状态出发，经过等容过程到达状态，再经过等温过程到达状态，直线过原点。则气体（　　）
A．在状态的压强等于在状态的压强 B．在状态的压强小于在状态的压强
C．在的过程中内能减小 D．在的过程对外做功
【答案】A
【解析】AB．根据
可知，因直线ac过原点，可知在状态c的压强等于在状态a的压强，b点与原点连线的斜率小于c点与原点连线的斜率，可知在状态b的压强大于在状态c的压强，选项A正确，B错误；
C．在的过程中温度不变，则气体的内能保持不变，选项C错误；
D．在的过程中，气体的体积不变，则气体不对外做功，选项D错误。
故选A。
【典例2】（2022·山东临沂·三模）2022年伊始，奥密克戎变异毒株较以往新型冠状病毒传播更快，危害更大，特别是疫情区快件也会携带新冠病毒，勤消毒是一个很关键的防疫措施。如图所示是某种家庭便携式防疫消毒用的喷雾消毒桶及其原理图，内部可用容积为，工作人员装入稀释过的药液后旋紧壶盖，关闭喷水阀门，拉动压柄打气，每次打入压强为，体积为的气体，此时大气压强为，当壶内压强增大到时，开始打开喷阀消杀，假设壶内温度保持不变，若不计管内液体体积．下列说法正确的是（　　）
A．工作人员共打气9次
B．打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为
C．打开阀门，当壶内不再喷出消毒液时，壶内剩余消毒液的体积为
D．消毒液喷出过程，气体对外做功，对外做功大于从外界吸收热量
【答案】B
【解析】A．设工作人员共打气n次，根据玻意耳定律有
解得
故A错误；
BC．打开阀门后，根据玻意耳定律有
解得，壶内不再喷出消毒液时，壶内气体的体积为1.6L，则壶内剩余消毒液的体积为，故B正确，C错误；
D．由于壶内温度保持不变，则壶内气体的内能不变，则根据热力学第一定律
可知气体对外做功的多少等于从外界吸收热量的多少，故D错误。
故选B。
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”．
2．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．
3．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律．
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