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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
是关于在有限空间和时间内，一切和热
是能量守恒定律在热力学中的表现，否
现象有关的物理过程、化学过程具有不
区别 定了创造能量和消灭能量的可能性，从
可逆性的经验总结，从而否定了第二类
而否定了第一类永动机
永动机
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
联系
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
不消耗任何能量，可以不断做功(或只 将内能全部转化为机械能，而不引起
设计要求 给予很少的能量启动后，可以永远运 其他变化(或只有一个热库，实现内能
动下去) 向机械能的转化)
不可能制
违背了能量守恒定律 违背了热力学第二定律
成的原因
【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
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W 表示外界对气体做功，W 表示气体对外界做功，Q 表示气体吸收
1 2 1
的热量，Q 表示气体放出的热量，则整个过程一定有（ ）
2
A．Q-Q=W-W B．Q=Q C．W=W D．Q>Q
1 2 2 1 1 2 2 1 1 2
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
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
C．能量耗散过程中能量仍守恒
D．使用清洁的能源可以减少能量耗散
5．（2021·全国）如图所示为冲击摆实验装置，一飞行子弹射入沙箱后与沙箱合为一体，
共同摆起一定高度，则下面有关能的转化的说法中正确的是（ ）
A．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能
B．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能
C．子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能
D．子弹的动能一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分转变成沙箱和子弹的机械能
6．（2021·全国高三课时练习）如图所示，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固
定的导热性良好的隔板（固定），封闭着两部分气体 和 ，活塞处于静止平衡状态。现
通过电热丝对气体 加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活
塞与气缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是（ ）
A．气体 吸热，但对外做功，内能不变
B．气体 吸热，对外做功，内能不变
C．气体 和气体 内每个分子的动能都增大
D．气体 分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少
7．（2021·古浪县第五中学高三）关于热力学第二定律，下列表述正确的是（ ）
A．不可能使热量从低温物体传递到高温物体
B．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功
C．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行
D．在任何的自然过程中，一个孤立系统的总熵一定增加8．（2021·陕西西北大学附中高三开学考试）一定质量的理想气体，状态从
A→B→C→D→A的p-T变化过程如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．从A到B气体体积变大，气体放出热量
B．从B到C气体体积变小，气体放出热量
C．从C到D气体分子密集程度变小，气体放出热量
D．从D到A气体分子密集程度变大，气体放出热量
9．（2021·全国高三专题练习）地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这
些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023焦耳的热量，有人曾设想将海水放出的热量完
全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，其原因是（ ）
A．内能不能转化成机械能
B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律
C．只从单一热库吸收热量并完全转化成机械能而不产生其他影响的机器不满足热力学第
二定律
D．上述三种原因都不正确
10．（2021·河西·天津实验中学高三）一定质量的理想气体经历状态变化，其 图线如
图所示，变化顺序为 ，图中 段延长线过坐标原点， 线段与p轴垂
直， 线段与 轴垂直，则（ ）
A． ，压强不变、外界对气体做功、气体放出热量
B． ，压强减小、外界对气体做功、气体吸收热暈
C． ，压强减小、外界对气体做功、气体吸收热量
D． ，压强增大、气体对外界做功、同时放出热量
11．（2021·江苏淮安·高三）如图所示，一定质量的某种理想气体从状态A变化到状态 （
）A．可通过等容变化实现
B．不可能经过体积减小的过程
C．气体一定从外界吸热
D．外界一定对气体做正功
12．（2021·首都师范大学附属中学高三月考）对于一定质量的某种理想气体，N表示单位
时间内与单位面积器壁碰撞的分子次数，则（ ）
A．当体积减小时，温度一定升高
B．当温度降低时，一定向外界放热
C．气体压强是由气体分子之间的斥力引起的
D．当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化
13．（2021·江苏泰州中学高三）如图所示，一定质量的理想气体先由状态a变化到状态
b，再由状态b变化到状态a，这样经过一系列中间过程又回到原来状态的过程称为循环过
程，在整个循环过程中，下列关于一定质量理想气体的说法中正确的是（ ）
A．内能变化为零
B．整个循环过程中，外界对理想气体做的功等于理想气体对外做的功
C．整个循环过程中，理想气体吸收的热量等于放出的热量
D．在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量
14．（2021·天津耀华中学高三）一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，再变化到
状态C，其状态变化过程的p-V图像如图所示，已知气体处于状态A时的温度为300 K，则
下列判断正确的是（ ）
A．气体处于状态B时的温度为600K
B．状态A与状态C温度相同C．从状态A变化到状态B再到状态C的过程中气体内能一直增大
D．从状态A变化到状态B过程气体放热
15．（2021·山东济南·）泉城济南，以泉闻名。小张同学在济南七十二名泉之一的珍珠泉
游览时，发现清澈幽深的泉池底部，不断有气泡生成，上升至水面破裂。气泡在泉水中上
升过程中，以下判断正确的是（ ）
A．气泡对泉水做正功，气泡吸收热量
B．气泡对泉水做正功，气泡放出热量
C．泉水对气泡做正功，气泡吸收热量
D．泉水对气泡做正功，气泡放出热量
16．（2021·山东潍坊·高三）如图，是某同学利用气缸设计的汽车加速度传感器示意图，
将气缸水平固定在汽车上且开口向后，内壁光滑，用活塞封闭一定质量气体，通过活塞的
移动判断汽车加速和减速的情况。若气缸和活塞均绝热，汽车由匀速变为加速前进，气缸
内气体（ ）
A．单位体积内的分子数变多
B．分子的平均动能变大
C．单位时间分子撞击活塞的次数减小
D．内能变大
