易错点32 热力学定律和能量守恒（解析版）-备战2022年高考物理典型易错题辨析与精练

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易错点 32 热力学定律和能量守恒

易错总结

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

【易错跟踪训练】

易错类型：对物理概念理解不透彻

1．（2021·重庆高三月考）关于内能，下列说法中正确的是（　　）

A．两物体质量和温度都相同，则内能也相同

B．物体吸收热量，内能一定增加

C．功可以全部转化为热，热不可以全部转化为功

D．热量从高温物体传递到低温物体的过程是不可逆的

【答案】D

【详解】

A．两物体的质量、温度均相等，它们的内能却不一定相同，还与分子总数有关。故 A错误。

B．物体吸收热量后，可能对外做功，内能不一定增加，故B错误；

C．功可以全部转化为热，热在引起外界变化的情况下也可以全部转化为功，故C错误；

D．根据热力学第二定律热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，不能自发地从低温物体传递到高温

物体。故 D正确。

故选D。

2．（2021·全国高三专题练习）一定质量的理想气体，从某一状态开始经过一系列改变后又回到开始状态，

用W1表示外界对气体做功，W2表示气体对外界做功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，

则整个过程一定有（　　）

A．Q1-Q2=W2-W1B．Q1=Q2C．W2=W1D．Q1>Q2

【答案】A

【详解】

由于从某一状态开始经过一系列变化后又回到开始状态，根据热力学第一定律，可知

整理可得

Q1-Q2=W2-W1

故选A。

3．（2021·全国高三专题练习）下列关于热现象的描述正确的是（　　）

A．根据热力学定律，热机的效率可能达到 100%

B．做功和传热都是通过能量转化的方式改变系统内能的

C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同

D．根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体

【答案】C

【详解】

A．根据热力学定律，热机的效率不可能达到 100%，A错误；

B．做功是通过能量转化的方式改变系统内能，传热是通过能量转移的方式改变系统内能，B错误；

C．达到热平衡的两系统温度相同，C正确；

D．由热力学第二定律可知，热量能够自发地从高温物体传到低温物体，热量不可以自发地从低温物体传

到高温物体，但在外界的影响下热量能从低温物体传到高温物体，D错误。

故选C。

4．（2021·江苏省如皋中学高三开学考试）热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散

是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的

是（　　）

A．能量耗散现象是指能量在周围环境中消失了

B．能量耗散不符合热力学第二定律

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