易错点32 热力学定律和能量守恒（原卷版）-备战2023年高考物理考试易错题

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易错点 32 热力学定律和能量守恒

例题 1. 　(多选)(2021·湖南卷·15(1)改编)如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻

质绝热活塞(截面积分别为 S1和S2)封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦．在

左端活塞上缓慢加细沙，活塞从 A下降 h高度到 B位置时，活塞上细沙的总质量为 m.在此

过程中，用外力 F作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变．整个过程环境温度和大气压

强p0保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为 g.下列说法正确的是(　　)

A．整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变

B．整个过程，理想气体的内能增大

C．整个过程，理想气体向外界释放的热量小于(p0S1h＋mgh)

D．左端活塞到达 B位置时，外力 F等于

例题 2. 　(多选)(2021·全国乙卷·33(1)改编)如图，一定量的理想气体从状态 a(p0，V0，T0)经

热力学过程 ab、bc、ca 后又回到状态 a.对于 ab、bc、ca 三个过程，下列说法正确的是(

)

A．ab 过程中，气体始终吸热

B．ca 过程中，气体始终放热

C．ca 过程中，气体对外界做功

D．bc 过程中，气体的温度先降低后升高

一、热力学第一定律

1．改变内能的两种方式：做功与传热．两者对改变系统的内能是等价的．

2．热力学第一定律：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．

3．热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W.

4．热力学第一定律的应用：

(1)W的正负：外界对系统做功时，W取正值；系统对外界做功时，W取负值．(均选填

“正”或“负”)

(2)Q的正负：外界对系统传递的热量 Q取正值；系统向外界传递的热量 Q取负值．(均选

填“正”或“负”)

二、能量守恒定律

1．探索能量守恒的足迹

2．能量守恒定律

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．

3．永动机不可能制成

(1)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器．

(2)第一类永动机由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成．

一、热力学第二定律

1．定义：在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律．

2．热力学第二定律的克劳修斯表述：

热量不能自发地从低温物体传到高温物体．阐述的是传热的方向性．

3．热力学第二定律的开尔文表述：

(1)热机

① 热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能；

第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能．

② 热机用于做功的热量一定小于它从高温热库吸收的热量，即 W<Q.

(2)热力学第二定律的开尔文表述：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．(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)．

4．热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是等价的．(选填“等价”或“不等价”)

三、热力学第一定律和热力学第二定律的比较

1．两定律的比较

热力学第一定律热力学第二定律

区别是能量守恒定律在热力学中的表现，否

定了创造能量和消灭能量的可能性，从

而否定了第一类永动机

是关于在有限空间和时间内，一切和热

现象有关的物理过程、化学过程具有不

可逆性的经验总结，从而否定了第二类

永动机

联系两定律分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者既相互

独立，又相互补充，都是热力学的理论基础

2.两类永动机的比较

第一类永动机第二类永动机

设计要求

不消耗任何能量，可以不断做功(或只

给予很少的能量启动后，可以永远运

动下去)

将内能全部转化为机械能，而不引起

其他变化(或只有一个热库，实现内能

向机械能的转化)

不可能制

成的原因违背了能量守恒定律违背了热力学第二定律

易混点：

1．做功和热传递的实质是不相同的．

2．绝热过程中，外界压缩气体做功 20 J，气体的内能不一定减少 20 J．

3．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变．

4．可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功．

5．热机中，燃气的内能可以不能全部变成机械能而不引起其他变化．

6．热量可能从低温物体传给高温物体，但是要引起其他变化．

1. (多选)如图所示，一定质量的理想气体在状态 A时压强为 1.5×105 Pa，经历A→B→C→A

的过程，已知 B→C过程中气体做功绝对值是 C→A过程中气体做功绝对值的 3倍，下列说

法中正确的是(　　)

A．C→A的过程中外界对气体做功 300 J

B．B→C的过程中气体对外界做功 600 J

C．整个过程中气体从外界吸收 600 J 的热量

D．整个过程中气体从外界吸收 450 J 的热量

2. 如图所示，水平放置的汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞的质量 m＝10 kg，横截面

积S＝100 cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气，活塞到汽缸底部的距离 L1＝11 cm，

到汽缸口的距离 L2＝4 cm.现将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体

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