文档文本内容
专题16 热学
目录
01 析·考情精解..........................................................................................................................................................2
02 构·知能架构...........................................................................................................................................................3
03 破·题型攻坚..........................................................................................................................................................4
题型一 分子动理论 固体和液体............................................................................................................................4
真题动向
侧重微观机制解释宏观现象，通过图像分析与核心概念结合
必备知识
知识1 分子动理论
知识2 固体和液体
命题预测
考向1 分子动理论
考向2 固体和液体
题型二 气体实验定律和理想气体状态方程..........................................................................................................9
真题动向
侧重工程与生活场景的物理建模，通过多过程、多区域分析，考查综合应用能力
必备知识
知识1 气体实验定律与理想气体状态方程
知识2 处理气缸类问题的思路
知识3 处理管类问题的思路
知识4 处理变质量类问题的思路
命题预测
考向1 有关理想气体的气缸类问题
考向2 有关理想气体的管类问题
考向3 有关理想气体的变质量类问题
题型三 热力学定律与气体状态变化的综合应用................................................................................................14
真题动向
侧重能量转化与守恒的本质，通过图像工具与实际问题结合，考查知识迁移与应用能力
必备知识
知识1 理想气体的常见图像
知识2 热力学定律
命题预测
考向1 热力学定律和图像相结合的问题
考向2 热力学定律与气体实验定律相结合的问题
命题
轨迹
透视
从近三年高考来看，热学这部分内容以选择题或计算题为主，难度中等。命题趋势：从分
子动理论、内能等基础概念→理想气体状态方程的单一过程分析→与热力学定律（尤其能量转
化）相结合→在生活、科技实例（如汽车发动机、制冷设备）中构建多过程或动态变化情境进
行综合分析。倾向于以气体的状态分析为出发点，以常见的热学现象和工程模型为切入点。
考点
频次
总结
考点
2025 年
2024 年
2023 年
分子动理论
固体和液体
2025 山东卷T2,3 分
2025 江苏卷T8,4 分
2023 北京卷T1，4 分
2023 海南卷T5，4 分
气体实验定律
2025 海南卷T17,8 分
2025 广东卷T13,10 分
2025 江西卷T6,4 分
2025 河南卷T10,4 分
2024 湖南卷T13，8 分
2024 山东卷T16，8 分
2024 江西卷T13，8 分
2024 广西卷T14，12 分
2024 广东卷T13，10 分
2023 重庆卷T4，4 分
2023 湖北卷T13，8 分
2023 辽宁卷T5，4 分
2023 海南卷T16，12 分
2023 湖南卷T13，8 分
热力学定律
2025 天津卷T4,4 分
2025 浙江卷T16,8 分
2025 重庆卷T2,4 分
2025 甘肃卷T9,4 分
2024 重庆卷T3，4 分
2024 浙江卷T19，12 分
2024 海南卷T11，4 分
2024 北京卷T3，4 分
2024 河北卷T9，4 分
2023 河北卷T13，4 分
2023 广东卷T13，4 分
2023 天津卷T2，4 分
2023 浙江卷T20，13 分
2023 全国卷T8，4 分
2026
命题
预测
预计在2026 年高考中，热学内容单独命题时将突出以理想气体状态方程和热力学第一定律
为核心模型，以气缸、液柱等经典装置与生活科技应用为载体，结合实际情境（如充放气、缓
慢升温）设计多过程或动态变化问题。命题重点倾向于气体状态变化与能量转化的综合分析，
并可能融入对微观统计思想的理解。考查形式仍将以选择题为主。
理想气体状
态方程
热力学第二定律：开尔文表述；
热力学第一定律：
∆U Q+W
盖吕萨克定
律
液体：表
面张力
固体：晶体
与非晶体
热力学
固体
液体
分子间相
互作用
分子永不停息的
无规则运动
物质是由大量
分子组成
查理定
律
玻意耳
定律
气体实
验定律
分子动
理论
热
学
题型一 分子动理论 固体和液体
1．（2025·江苏·高考真题，8T，4 分）一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气
体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时（ ）
A．分子的数密度较大
B．分子间平均距离较小
C．分子的平均动能较大
D．单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少
命题解读
新情境：以“一定质量理想气体体积不变时，甲、乙两状态下分子速率分布图像”为载
体，结合分子动理论中分子平均动能与温度的关联，构建气体状态变化与微观分子运动的
联系。
新考法：通过“对比甲、乙状态下分子速率分布图像，分析分子数密度、平均距离、平均
动能及碰撞次数的变化”，考查分子动理论核心概念（分子数密度、平均动能）与气体状
态参量（温度、体积）的综合应用，突破单一概念的记忆性考查。
新角度：从“分子速率分布图像的峰值位置与宽度”切入，推导气体温度变化对分子平均
动能的影响，角度聚焦“微观分子运动统计规律与宏观气体状态的关联”。
2．（2025·山东·高考真题，2T，3 分）分子间作用力F 与分子间距离r 的关系如图所示，若规定两个分子
间距离r 等于r0时分子势能Ep为零，则（ ）
A．只有r 大于r0时，Ep为正
B．只有r 小于r0时，Ep为正
C．当r 不等于r0时，Ep为正
D．当r 不等于r0时，Ep为负
命题解读
新情境：以“分子间作用力与分子间距离的关系图”为载体，结合分子势能的变化规律，
构建分子力与分子势能的动态关联模型。
新考法：通过“分析分子间距离不等于平衡距离时分子势能的正负”，考查分子力做功与
分子势能变化的关系，突破单一分子力或分子势能的定性分析，强调定量推导与逻辑判
断。
新角度：从“分子力做功的正负与分子势能变化的关联”切入，推导不同分子间距下的势
能变化，角度聚焦“分子力与分子势能的动态平衡关系”。
知识1 分子动理论
1.两种分子模型
物质有固态、液态和气态三种情况,不同物态下应将分子看成不同的模型。
(1)固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球形或立方体形,如图所示,分子间距等于小球的直径或
立方体的棱长,所以d=3√
6 V
π
(球体模型)或d=3√V (立方体模型)。
(2)气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间的距离很大,所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均
空间,如图所示,此时每个分子占有的空间视为棱长为d 的立方体,所以d=3√V 。
提醒:对于气体,利用d=3√V 得到的不是分子直径,而是气体分子间的平均距离。
2.微观量与宏观量间的关系
微观量:分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。
宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。
(1)分子的质量:m0= M
N A
= ρV m
N A
。
(2)分子的体积:V0=V m
N A
= M
ρ N A
(适用于固体和液体)。
(3)物体所含的分子数:N= V
V m
·NA= m
ρV m
·NA或N= m
M ·NA= ρV
M ·NA。
3.扩散现象、布朗运动与热运动的比较
现象
扩散现象
布朗运动
热运动
活动
分子
固体微小颗粒
分子
主体
区别
是分子的运动,发生
在任何两种物质之间
是比分子大得多的颗粒的运动,只能在
液体、气体中发生
是分子的运动,不能通过光学显
微镜直接观察到
共同
点
(1)都是无规则运动;(2)都随温度的升高而更加激烈
联系
扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动
4.气体分子的速率分布
气体分子的速率呈“中间多、两头少”分布。
4.分子力和分子势能
分子力变化
分子势能变化
①分子斥力、引力同时存在；
②当r>r0时，r 增大，斥力引力都减小，斥力减小更
快，分子力变现为引力；
③当r<r0当，r 减小，斥力引力都增加，斥力增加更
快，分子力变现为斥力；
④当r=r0时，斥力等于引力，分子力为零。
①当r=r0时，分子势能最小；
②当r>r0时，r 逐渐减小，分子势能逐渐减小；
③当r<r0当，r 逐渐减小，分子势能逐渐增加。
知识2 固体和液体
1.晶体与非晶体的对比
分类
比较
晶体
非晶体
单晶体
多晶体
外形
规则
不规则
不规则
熔点
确定
确定
不确定
物理性质
各向异性
各向同性
各向同性
原子排列
规则
多晶体的每个晶体间排列不规则
不规则
典型物质
石英、云母、食盐、硫酸铜
玻璃、蜂蜡、
松香
2.液体表面张力的理解
形成原因
表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,分子间的相互作用力表现为引力
表面特性
表面层分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜
表面张力的方向和液面相切,垂直于液面上的各条分界线
表面张力的效果表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小,而在体积相同的条件下,球形
的表面积最小
典型现象
球形液滴、肥皂泡、涟波、毛细现象、浸润和不浸润
考向1 分子动理论
1．（2025·江苏扬州·模拟预测）以下说法正确的是（ ）
A．当两个分子间的距离为r0（平衡位置）时，分子势能最大
B．布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动
C．一滴油酸酒精溶液体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径d = V
S
D．温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质
2．（2025·贵州·三模）分子力F随分子间的距离r的变化如图所示，r0为平衡位置。有两个分子从相距r2处，
均由静止开始运动，若仅考虑这两个分子间的作用力和靠近过程，则（ ）
A．从r2到r0分子力始终做正功
B．从r2到r0分子力先做正功后做负功
C．从r2到r1分子力先减小后增大
D．在r0处，分子间引力、斥力均减小为0
考向2 固体和液体
3．（2025·江苏·一模）黑磷是重要的芯片原料，其原子按照一定的规则排列呈片状结构，电子在同一片状
平层内容易移动，在不同片状平层间移动时受到较大阻碍。则黑磷（ ）
A．属于多晶体
B．没有固定的熔点
C．导电性能呈各向异性
D．没有天然的规则几何外形
4．（2025·江苏宿迁·三模）我国科学家把金属铋块熔化成液态铋，再经挤压后得到单原子层金属铋片，与
铋块相比，铋片的导电性能和机械强度显著增强则（ ）
A．铋块熔化过程中温度不断升高
B．液态铋表面分子间作用力表现为引力
C．铋片中的分子呈无规则排列
D．铋片中的分子在做布朗运动
题型二 气体实验定律和理想气体状态方程
1．（2025·江西·高考真题，6T，4 分）如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可
将压强等于大气压强p0、体积为V 0的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出V 0的临界值V 0c，当
V 0=V 0c时，在液面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度和横截面积分别为H、S，颈
部高度为l，按压前桶中气体压强为p0。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水
管的体积。已知水的密度为ρ，重力加速度为g。该临界值V 0c等于（ ）
A．ρgS
p0
H
2
B．ρgS
p0
H ( H +l)
C．p0−ρg( H +l)
p0
SH
D．p0+ ρg( H +l)
p0
SH
命题解读
新情境：以“泵水器按压一次将大气压强下的空气压入水桶，液面最低时恰能出水”为生
活科技场景，结合玻意耳定律，构建气体等温变化与液体压强的综合模型。
新考法：通过“计算按压一次后桶内气体压强的临界值，分析恰能出水的条件”，考查玻
意耳定律在变质量气体（充气过程）中的应用及液体压强的叠加，突破单一气体状态变化
的分析。
新角度：从“气体压强与液体压强的平衡条件”切入，推导泵水器的临界体积，角度聚焦
“生活科技场景中气体状态变化的实际应用”。
2．（2025·河南·高考真题，10T，4 分）（多选）如图，一圆柱形汽缸水平固置，其内部被活塞M、P、N
密封成两部分，活塞P 与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P 左、右两侧理想气体的温度分别为T 1
和T 2，体积分别为V 1和V 2，T 1<T 2,V 1<V 2。则（ ）
A．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P 将右移
B．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P 将左移
C．保持T 1、T 2不变，若M、N 同时缓慢向中间移动相同距离，P 将右移
D．保持T 1、T 2不变，若M、N 同时缓慢向中间移动相同距离，P 将左移
命题解读
新情境：以“圆柱形汽缸被三个活塞密封成两部分气体，活塞P 绝热且无摩擦”为复杂汽
缸模型，结合气体实验定律，构建多区域气体状态变化的关联模型。
新考法：通过“分析固定活塞或移动活塞时，两侧气体温度、体积变化对活塞移动方向的
影响”，考查查理定律、盖-吕萨克定律的综合应用及临界状态判断，突破单一气体区域
分析。
新角度：从“两侧气体压强变化的差值”切入，推导活塞移动方向，角度聚焦“多区域气
体状态变化的动态平衡关系”。
知识1 气体实验定律与理想气体状态方程
1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系
p1V 1
T 1
= p2V 2
T 2 {
温度不变: p1V 1= p2V 2 玻意耳定律
体积不变: p1
T 1
= p2
T 2
查理定律
压强不变: V 1
T 1
= V 2
T 2
盖—吕萨克定律
2.两个重要的推论
（1）查理定律的推论:Δp= p1
T 1
ΔT
（2）盖-吕萨克定律的推论:ΔV=V 1
T 1
ΔT
知识2 处理气缸类问题的思路
1.弄清题意，确定研究对象。一般研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类
是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统)。
2.分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定
律或理想气体状态方程列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。
3.注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系、体积关系等，列出辅助方程。
4.多个方程联立求解。对求解的结果注意分析它们的合理性。
知识3 处理管类问题的思路
解答此类问题，关键是液柱封闭气体压强的计算，求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象
分析受力、列平衡方程，要注意：
1.液体因重力产生的压强大小为p＝ρgh(其中h 为至液面的竖直高度)；
2.不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力；
3.有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等；
4.当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”等，使计算过程简捷。
知识4 处理变质量类问题的思路
分析气体的变质量问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对象“化变为定”，即把“变质量”问题
转化为“定质量”的气体问题，然后利用气体实验定律或理想气体状态方程求解。
1.充气问题：在充气时，将充进容器内的气体和容器内的原有气体为研究对象时，这些气体的质量是不变
的。这样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。
2.抽气问题：在对容器抽气的过程中，对每一次抽气而言，气体质量发生变化，解决该类变质量问题的方
法与充气问题类似：假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末状态中，即用等效法把“变质量”问题
转化为“定质量”的问题。
3.灌气问题：将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是变质量问题，分析这类问题时，可以
把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行研究，即可将“变质量”问题转化为“定质
量”问题。
4.漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，如果选容器内剩余气体和漏掉
的气体为研究对象，便可使“变质量”转化成“定质量”问题。
5.也可以利用pV＝nRT 来处理有关变质量问题。
考向1 有关理想气体的气缸类问题
1．（25-26 高三上·贵州·期中）其物理兴趣小组设计了一个简易的低温、高温报警装置，图为该装置的原
理图，一导热汽缸固定在水平面上，并用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞的横截面积为S =5cm
2，活
塞上端通过一不可伸长的轻质细绳与一拉力传感器相连，拉力传感器通过一数据处理器与低温、高温报警
器连接，活塞的质量m=2kg。初始时，环境温度为27℃，拉力传感器的读数为10N；当拉力传感器的读
数大于等于20 N时，数据处理器处理数据后就会通过报警器进行低温报警，当拉力传感器的读数为0 时，
数据处理器处理数据后就会通过报警器进行高温报警。已知重力加速度g=10 m/s
2，大气压强
p0=1.0×10
5Pa，求：
(1)初始时，汽缸内气体的压强p；
(2)低温、高温报警器报警时的临界温度t1、t2。
2．（2025·广东中山·模拟预测）如图所示，竖直放置在水平桌面上的左、右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，
横截面积分别为S、2S，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气
体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰
好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降1
3 H，左侧活塞上升1
2 H。
已知大气压强为p0，重力加速度大小为g，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度
内。求：
(1)最终汽缸内气体的压强；
(2)添加的沙子质量。
考向2 有关理想气体的管类问题
3．（2025·山西·三模）一容器中装有适量的水银，现将一长为2h 的细玻璃管开口向下缓缓向下插入水银
中，直到玻璃管底与槽内水银面齐平，如图中甲情景所示，此时管内水银的高度为h，被封闭的理想气体
的温度为1.2T 0；再将玻璃管缓缓向上提起，如图中乙情景所示，当管底与容器内水银面的高度差为h 时，
此时管内水银与容器内水银面等高，管内气体的温度变为T 0；继续将玻璃管向上缓缓提起，如图中丙情景
所示，直到玻璃管口刚好到达容器内水银面，再适当地降低管内的温度，如图中丁情景所示，管内水银柱
的高度为h，管内封闭气体的质量始终保持不变，已知大气压强恒为p0，求：
(1)甲情景中气体的压强；
(2)丙情景以及丁情景中气体的温度。
4．（2025·四川广安·模拟预测）如图所示，竖直放置且粗细均匀的U 形玻璃管与容积为V0的锥形容器连通，
玻璃管左端与大气相通。在U 形玻璃管中用水银柱封闭一定质量的理想气体，当环境温度为27℃时，U 形
玻璃管右侧水银面比左侧水银面高出h1=12cm，水银柱上方管中空气柱长h0=15cm，现在对锥形容器缓慢
加热，当U 形玻璃管左侧水银面比右侧水银面高出h2=15cm 时停止加热，此时锥形容器内气体温度为
327℃。已知大气压强恒为p0=76cmHg，U 形玻璃管的横截面积为S=1cm2，热力学温度T 与摄氏温度t 关系
为T=t+273K。求：
(1)当环境温度为27℃时，锥形容器内气体的压强；
(2)锥形容器的容积V0。
考向3 有关理想气体的变质量类问题
5．（2025·江苏南京·模拟预测）用如图所示的水银血压计测量血压时，先用气囊向袖带内充气7 次（开始
袖带内无空气），每次充入压强为p0（p0为外界大气压强）、体积为V 0
5 的空气，充气后袖带内的空气体
积为V 0，然后缓慢放气，当袖带内空气体积变为3V 0
5
时，袖带内空气的压强刚好与大气压强相等。空气
可视为理想气体，忽略充气和放气过程中空气温度的变化，求：
(1)充气后袖带内空气的压强p；
(2)袖带放出空气的质量与剩余空气质量的比值k。
6．（2025·贵州铜仁·模拟预测）江西景德镇的陶瓷以白瓷著称，素有“白如玉，明如镜，薄如纸，声如
磬”之称。如图是烧制瓷器所用窑炉的简图，上方有一只能向上打开的单向阀门，阀门横截面积为S，当
阀门受到大于等于2.4 p0 S的净压力时，阀门打开，已知大气压强恒为p0，绝对零度取−273° C。某次模
拟烧制过程，初始时窑内温度为27℃，窑内气体体积为V0，压强为p0，阀门打开后，窑内温度缓慢上升，
气体缓慢排出，压强可视为不变且可看成理想气体，则
(1)窑内温度为多少摄氏度时单向阀门打开；
(2)窑内温度为1257℃时窑内剩余气体质量与初始质量的比值
题型三 热力学定律与气体状态变化的综合应用
1．（2025·天津·高考真题，4T，4 分）如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态A 变化
到状态C，则（ ）
A．AC和ADC过程，外界对气体做功相同
B．ABC和ADC过程，气体放出的热量相同
C．在状态A 时和在状态C 时，气体的内能相同
D．在状态B 时和在状态D 时，气体分子热运动的平均动能相同
命题解读
新情境：以“一定质量理想气体经三个不同过程从状态A 到状态C 的p-V 图像”为载体，
结合热力学第一定律，构建气体状态变化与内能变化的关联模型。
新考法：通过“对比不同过程中外界对气体做功、气体吸放热及内能变化的差异”，考查
p-V 图像中功的计算、热力学第一定律的应用及理想气体内能的影响因素，突破单一过程
分析。
新角度：从“p-V 图像中过程曲线与坐标轴围成的面积”切入，推导外界对气体做功的大
小，角度聚焦“图像信息与热力学定律的结合应用”。
2．（2025·浙江·高考真题，16T，8 分）“拔火罐”是我国传统医学的一种疗法。治疗时，医生将开口面积
为S 的玻璃罐加热，使罐内空气温度升至t1，然后迅速将玻璃罐倒扣在患者皮肤上（状态1）。待罐内空气
自然冷却至室温t2，玻璃罐便紧贴在皮肤上（状态2）。从状态1 到状态2 过程中罐内气体向外界放出热量
7.35J。已知S =1.6×10
−3 m
2，t1=77° C，t2=27° C。忽略皮肤的形变，大气压强p0=1.05×10
5Pa。求：
(1)状态2 时罐内气体的压强；
(2)状态1 到状态2 罐内气体内能的变化；
(3)状态2 时皮肤受到的吸力大小。
命题解读
新情境：以“拔火罐加热后倒扣在皮肤上，罐内气体自然冷却”为生活场景，结合热力学
定律，构建气体状态变化与内能变化的实际应用模型。
新考法：通过“计算罐内气体冷却后的压强、内能变化及皮肤受到的吸力”，考查查理定
律、热力学第一定律及压强差的应用，突破单一物理规律的考查。
新角度：从“气体压强差与皮肤吸力的关联”切入，推导皮肤受到的吸力大小，角度聚焦
“生活场景中热力学定律的实际应用”。
知识1 理想气体的常见图像
1．一定质量的气体不同图像的比较
类别
特点(其中C 为常量)
举例
pV
pV＝CT，即pV 之积越大的等温线温度越高，线离原点越
远
p
p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高
pT
p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小
VT
V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小
[注意] 上表中各个常量“C”意义有所不同。可以根据pV＝nRT 确定各个常量“C”的意义。
2．气体状态变化图像的分析方法
(1)明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图像问题，应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体
的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态
变化的一个过程。
(2)明确图像斜率的物理意义：在VT 图像(pT 图像)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个
状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大。
(3)明确图像面积物理意义：在pV 图像中，pV 图线与V 轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的功。
知识2 热力学定律
1．对热力学第一定律的理解
(1)做功和热传递在改变系统内能上是等效的。
(2)做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能的相互转化。
(3)热传递过程是系统与外界之间内能的转移。
2．热力学第一定律的三种特殊情况
(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，则W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。
(3)若过程的始、末状态物体的内能不变，则W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对
物体做的功等于物体放出的热量。
3．公式ΔU＝W＋Q 中符号法则的理解
物理量
W
Q
ΔU
＋
外界对物体做功
物体吸收热量
内能增加
－
物体对外界做功
物体放出热量
内能减少
3.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。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨
胀过程。
考向1 热力学定律和图像相结合的问题
1．（2025·河北秦皇岛·模拟预测）列车运行的平稳性与车厢的震动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可
以有效减震。空气弹簧主要由活塞、汽缸及汽缸内封闭的一定质量的气体构成，乘客上下车及剧烈颠簸均
能引起车厢震动，从而引起缸内气体的状态变化。列车沿某路段行驶时，缸内气体（视为理想气体）从A
状态经B 状态变化到C 状态，p−V 图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．气体从A 状态变化到B 状态的过程中，缸内气体内能减小
B．气体从A 状态变化到B 状态的过程中，缸内气体向外界释放热量
C．缸内气体处于A 状态时的温度大于处于C 状态时的温度
D．气体从A 状态变化到C 状态的过程中，气体对外做的功小于吸收的热量
2．（2025·河南·模拟预测）如图所示，一定质量理想气体经历了由a→b→c→a的循环过程，已知ba延
长线过O点，bc平行于p轴。下列说法正确的是（ ）
A．a→b过程，气体对外界做功
B．b→c过程，气体对外界做功
C．c→a过程，气体吸收热量
D．a→b→c→a过程，气体放出热量
考向2 热力学定律与气体实验定律相结合的问题
3．（2025·云南昆明·模拟预测）如图所示，一气缸固定在水平桌面上，气缸内用活塞封闭了一定质量的理
想气体，活塞横截面积为S =3×10
−3 m
2。活塞与气缸壁导热良好，活塞可在气缸中无摩擦滑动，轻绳跨过
定滑轮将活塞和地面上质量为m=3kg的重物连接。开始时绳子刚好伸直且张力为零，活塞离缸底距离为
L1=30cm，此时缸内气体的压强p1=1.0×10
5Pa，温度T 1=300K，外界大气压强p0=1.0×10
5Pa。取重
力加速度g=10 m/s
2，缓慢降低缸内气体的温度，不计绳与滑轮间的摩擦，求：
(1)重物刚好离开地面时，缸内气体的温度T 2；
(2)缸内气体的温度降低到T 3=216 K时，活塞对封闭气体做的功W 0
4．（2025·湖南永州·一模）如图所示，为了测量一些形状不规则的固体体积，某兴趣小组设计了一个带有
密封门的圆柱形绝热汽缸做成如图所示的装置，内壁高度为4 h的汽缸开口向上竖直放置于水平面上，汽缸
顶端有卡口MN，缸内有一形状不规则的工业样品和一可加热的电阻丝，且封闭有一定质量的理想气体。
初始时刻，质量为m、横截面积为S的活塞静止在卡口MN 下方1.5h处，气体的温度为360K。现缓慢加热
电阻丝使气体温度升高到660K时，活塞恰好运动到MN处。已知气体内能U =kT（其中k为已知常量，T
为热力学温度），大气压恒为p0，重力加速度为g，活塞与汽缸壁密封良好且不计摩擦，活塞厚度忽略不
计，电阻丝的体积、固体热胀冷缩的影响均忽略不计。求：
(1)汽缸内放置的工业样品的体积V 0；
(2)该过程中气体吸收的热量Q。
