专题07 热力学定律-2021-2022学年高二物理下学期期末考点大串讲（人教版2019）（原卷版）

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专题 07 热力学定律
【思维导图】
【知识详解】
一、热力学第一定律
1.公式
ΔU =Q+W
的符号规定
符号
W
Q
ΔU
+体积减小，外界对热力学系统做功 热力学系统吸收热量 内能增加
-体积增大，热力学系统对外界做功 热力学系统放出热量 内能减少
2.对于理想气体来说，因不考虑分子势能，故其内能为所有分子动能的总和（即等于分子数与分子热运动
的平均动能的乘积）。内能仅由分子数与温度决定，因此对于一定质量的理想气体来说，内能是否变化取
决于其温度是否变化。升温，
ΔU
为正;降温，
ΔU
为负;温度不变，
ΔU =0
。
3.理想气体是否做功，取决于其体积的变化。若体积变大，则气体对外界做功；体积变小，则外界对气体
做功；体积不变，则做功为零。
4.热量
取决于容器是绝热的还是导热的，并不是温度升高吸热，温度降低放热。
5.外界对理想气体做功或理想气体对外界做功时，若恒压膨胀，即压强不变时，功的计算公式为
W=pΔV ¿
为理想气体的压强、
ΔV
为理想气体体积的变化量）。
【例 1】一定质量的理想气体从状态 a开始，经历三个过程 ab、bc、ca 回到原状态，其压强 p与温度 t的关
系图像如图所示，下列判断正确的是（　　）
A．气体在 a状态时的体积小于在 b状态时的体积
B．气体在状态 a时的内能大于它在状态 b时的内能
C．气体在过程 ab 中一定吸收热量
D．气体在过程 ca 中向外界放出的热量小于外界对气体做的功
【例 2】如图，一定量的理想气体从状态 a（p0， ， ）经热力学过程 、 、 后又回到状态 a
、
对
于 、 、 三个过程，下列说法正确的是（　　）
A． 过程中，气体始终吸热
B． 过程中，气体始终放热
C． 过程中，气体对外界做功
D． 过程中，气体的温度先降低后升高
二、热力学第二定律
1.热力学第二定律的两种表述
（1）不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化(按照热传递的方向性来表述)。
（2）不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。也可表述为第二类永动机是
不可能制成的。(按照机械能与内能转化的方向性来表述)热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过
程的方向性(自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性)，是独立于热力学第一定律的一个重要的自然
规律。不管如何表述，热力学第二定律的实质在于揭示了一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
2.在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不可能”“不产生其他影响”的内涵：
(1)“自发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性，且在传递过程中不会对其他物体产
生影响或不需借助其他物体提供能量等。
(2)关于“不可能”：实际上，热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热
量从低温热库传到高温热库以外，所产生的其他一切影响，不论用任何曲折复杂的办法都不可能加以消除。
(3)“不产生其他影响”是指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。
【例 3】如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制
成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展面“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速
恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是（　　）
A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
4．关于热力学第二定律，下列说法正确的是（　　）
A．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功，并不违反热力学第二定律
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