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章末素養提升
物理 觀念 熱力學第 一定律 (1)內容：系統內能的增加量ΔU等于系統從外界吸收的　　　　　　與外界對系統　　　　　　　　之和 (2)表達式：ΔU=　　　　　
熱力學第 二定律 (1)克勞修斯表述：熱量不可能　　　　地從低溫物體傳遞到高溫物體 (2)開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之　　　　　　　　，而不產生其他影響 (3)第二類永動機不能制成的原因：違背了　　　　　　　　　
能量守 恒定律 內容：能量既不會憑空　　　　，也不會憑空　　　　，它只能從一種形式　　　　為另一種形式，或者從一個物體　　　　到另一個物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量　　　　　　　　 第一類永動機不能制成的原因：違背了　　　　　　　
科學 思維 1.經歷絕熱過程模型的構建過程，會推導熱力學第一定律 2.能運用熱力學第一定律解釋和計算能量的轉化和轉移問題 3.能用熱力學第二定律理解自然界中的能量轉化、轉移及方向性問題
科學態度 與責任 1.通過對能量守恒的探索過程，領會人類對自然的認識要有實踐的過程 2.了解永動機的探索過程，領會科學探索的艱辛與曲折性
例1　(多選)關于熱量、功和內能三個物理量，下列說法正確的是(　　)
A.熱量、功和內能三者的物理意義相同，只是說法不同
B.熱量、功都可以作為物體內能變化的量度
C.功由過程決定，而熱量和內能由物體的狀態決定
D.物體吸收熱量，同時對外做功，其內能可能增加
溫度和內能是狀態量，熱量和功則是過程量，熱傳遞的前提條件是存在溫差，傳遞的是熱量而不是溫度，實質上是內能的轉移。就某一狀態而言，只有“溫度”和“內能”，不存在“熱量”和“功”，因此不能說一個系統中含有多少“熱量”或“功”。
例2　(多選)(2023·全國甲卷改編)在一氣缸中用活塞封閉著一定量的理想氣體，發生下列緩慢變化過程，氣體一定與外界有熱量交換的過程是(　　)
A.氣體的體積不變，溫度升高
B.氣體的體積減小，溫度降低
C.氣體的體積減小，溫度升高
D.氣體的體積增大，溫度不變
對于理想氣體吸熱、放熱問題的定性判斷問題，我們一般從以下角度分析：
(1)利用體積的變化分析做功問題。氣體體積增大，對外做功；氣體體積減小，外界對氣體做功。
(2)利用溫度的變化分析理想氣體內能的變化。一定質量的理想氣體的內能僅與溫度有關，溫度升高，內能增加；溫度降低，內能減小。
(3)利用熱力學第一定律判斷是吸熱還是放熱。由熱力學第一定律ΔU=W+Q，則Q=ΔU-W，若已知氣體的做功情況和內能的變化情況，即可判斷氣體狀態變化是吸熱過程還是放熱過程。
例3　(多選)(2023·云南玉溪第三中學高二期末)如圖所示，一定質量的理想氣體，從狀態A沿直線經歷狀態B、C到達狀態D，下列說法正確的是(　　)
A.A→B過程中氣體分子的平均動能不變
B.B→C過程中氣體對外界做功
C.B→C過程中氣體向外界放熱
D.C→D過程中氣體分子的密集程度減小
幾種常見的氣體變化過程
(1)絕熱過程：在該過程中氣體既不從外界吸熱，也不向外界放熱，即Q=0，則W=ΔU，外界對氣體做的功等于氣體內能的增加量。
(2)等容過程：在該過程中氣體不做功，即W=0，則Q=ΔU，氣體吸收的熱量等于氣體內能的增加量。
(3)等溫過程：在過程的始末狀態，氣體的內能不變，即ΔU=0，則W+Q=0或W=-Q，表示氣體吸收的熱量全部用來對外做功或外界對氣體所做的功全部轉化為熱量放出。
例4　如圖所示，上端開口且足夠高的光滑圓柱形氣缸豎直放置，橫截面積為10 cm2的活塞，將一定質量的理想氣體封閉在氣缸內。在氣缸內距缸底30 cm處設有卡槽a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動。開始時活塞放在a、b上，活塞的質量為5 kg，氣體溫度為180 K。現緩慢加熱氣缸內氣體，當溫度為300 K，活塞恰好離開卡槽a、b；若繼續給氣缸內氣體緩慢加熱，活塞上升10 cm的過程中，氣體的內能增加了240 J。(設大氣壓強為p0=1.0×105 Pa，g取10 m/s2)求：
(1)開始時氣缸內氣體的壓強；
(2)活塞上升10 cm時氣缸內氣體的溫度；
(3)活塞離開卡槽a、b之后上升10 cm的過程中，氣體吸收的熱量。
氣體實驗定律與熱力學第一定律相結合問題：
1.做功分析與計算
(1)體積增大，氣體對外界做功；體積減小，外界對氣體做功。
(2)等壓變化利用W=pΔV計算：p-V圖像中圖線與橫軸所圍面積表示做功絕對值大小。
2.利用ΔU=W+Q分析求解問題。
答案精析
熱量Q　所做的功W　Q+W
自發　全部變成功　熱力學第二定律　產生　消失　轉化　轉移
保持不變　能量守恒定律
例1　BD　［熱量、功和內能是三個不同的物理量，它們物理意義不同，選項A錯誤；功與熱量都是能量轉化的量度，都可以作為物體內能變化的量度，選項B正確；功和熱量由過程決定，內能由物體的狀態決定，選項C錯誤；由熱力學第一定律可知，物體吸收熱量，同時對外做功，其內能可能增加，選項D正確。］
例2　ABD　［氣體的體積不變，溫度升高，則氣體的內能升高，W=0，因此氣體吸收熱量，A正確；氣體的體積減小，溫度降低，則氣體的內能降低，外界對氣體做功，由熱力學第一定律ΔU=W+Q，可知氣體對外放熱，B正確；氣體的體積減小，溫度升高，則氣體的內能增大，外界對氣體做功，由熱力學第一定律ΔU=W+Q，可知Q可能等于零，即沒有熱量交換過程，C錯誤；氣體的體積增大，溫度不變，則氣體的內能不變，氣體對外界做功，由熱力學第一定律ΔU=W+Q，可知Q>0，即氣體吸收熱量，D正確。］
例3　CD　［根據題意，由題圖可知，A→B過程中氣體溫度升高，則氣體分子的平均動能增大，故A錯誤；根據題意，由題圖可知，B→C過程中氣體壓強不變，溫度降低，由蓋—呂薩克定律可知，氣體的體積減小，則外界對氣體做功，由于溫度降低，氣體內能減小，根據熱力學第一定律ΔU=W+Q，由于ΔU<0，W>0可得Q<0，即氣體向外界放熱，故B錯誤，C正確；根據題意，由題圖可知，C→D過程中，氣體的溫度不變，壓強減小，由玻意耳定律可知，氣體的體積增大，則氣體分子的密集程度減小，故D正確。］
例4　(1)9×104 Pa　(2)400 K　(3)255 J
解析　(1)活塞剛好離開卡槽時，有mg+p0S=p2S
根據查理定律得=
解得p1=p2=9×104 Pa。
(2)活塞離開卡槽后，氣體做等壓變化，
根據蓋—呂薩克定律得=
解得T3=T2=400 K。
(3)活塞離開卡槽a、b之后上升10 cm的過程中，氣體對外界做功W=-p2·SΔh=-15 J
根據熱力學第一定律得Q=ΔU-W=255 J。(共18張PPT)
DISANZHANG
第三章
章末素養提升
物理 觀念 熱力學第一定律 (1)內容：系統內能的增加量ΔU等于系統從外界吸收的____
___與外界對系統 之和
(2)表達式：ΔU=_____
熱力學第二定律 (1)克勞修斯表述：熱量不可能 地從低溫物體傳遞到高溫物體
(2)開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之______
_____，而不產生其他影響
(3)第二類永動機不能制成的原因：違背了_______________
再現
素養知識
熱量
Q
所做的功W
Q+W
自發
全部變
成功
熱力學第二定律
物理 觀念 能量守 恒定律 內容：能量既不會憑空 ，也不會憑空 ，它只能從一種形式 為另一種形式，或者從一個物體 到另一個物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量______
_____
第一類永動機不能制成的原因：違背了_____________
科學 思維 1.經歷絕熱過程模型的構建過程，會推導熱力學第一定律 2.能運用熱力學第一定律解釋和計算能量的轉化和轉移問題 3.能用熱力學第二定律理解自然界中的能量轉化、轉移及方向性問題
產生
消失
轉化
轉移
保持
不變
能量守恒定律
科學態度 與責任 1.通過對能量守恒的探索過程，領會人類對自然的認識要有實踐的過程
2.了解永動機的探索過程，領會科學探索的艱辛與曲折性
　(多選)關于熱量、功和內能三個物理量，下列說法正確的是
A.熱量、功和內能三者的物理意義相同，只是說法不同
B.熱量、功都可以作為物體內能變化的量度
C.功由過程決定，而熱量和內能由物體的狀態決定
D.物體吸收熱量，同時對外做功，其內能可能增加
例1
√
提能
綜合訓練
√
熱量、功和內能是三個不同的物理量，它們物理意義不同，選項A錯誤；
功與熱量都是能量轉化的量度，都可以作為物體內能變化的量度，選項B正確；
功和熱量由過程決定，內能由物體的狀態決定，選項C錯誤；
由熱力學第一定律可知，物體吸收熱量，同時對外做功，其內能可能增加，選項D正確。
總結提升
溫度和內能是狀態量，熱量和功則是過程量，熱傳遞的前提條件是存在溫差，傳遞的是熱量而不是溫度，實質上是內能的轉移。就某一狀態而言，只有“溫度”和“內能”，不存在“熱量”和“功”，因此不能說一個系統中含有多少“熱量”或“功”。
　(多選)(2023·全國甲卷改編)在一氣缸中用活塞封閉著一定量的理想氣體，發生下列緩慢變化過程，氣體一定與外界有熱量交換的過程是
A.氣體的體積不變，溫度升高
B.氣體的體積減小，溫度降低
C.氣體的體積減小，溫度升高
D.氣體的體積增大，溫度不變
例2
√
√
√
氣體的體積不變，溫度升高，則氣體的內能升高，W=0，因此氣體吸收熱量，A正確；
氣體的體積減小，溫度降低，則氣體的內能降低，外界對氣體做功，由熱力學第一定律ΔU=W+Q，可知氣體對外放熱，B正確；
氣體的體積減小，溫度升高，則氣體的內能增大，外界對氣體做功，由熱力學第一定律ΔU=W+Q，可知Q可能等于零，即沒有熱量交換過程，C錯誤；
氣體的體積增大，溫度不變，則氣體的內能不變，氣體對外界做功，由熱力學第一定律ΔU=W+Q，可知Q>0，即氣體吸收熱量，D正確。
總結提升
對于理想氣體吸熱、放熱問題的定性判斷問題，我們一般從以下角度分析：
(1)利用體積的變化分析做功問題。氣體體積增大，對外做功；氣體體積減小，外界對氣體做功。
(2)利用溫度的變化分析理想氣體內能的變化。一定質量的理想氣體的內能僅與溫度有關，溫度升高，內能增加；溫度降低，內能減小。
(3)利用熱力學第一定律判斷是吸熱還是放熱。由熱力學第一定律ΔU=W+Q，則Q=ΔU-W，若已知氣體的做功情況和內能的變化情況，即可判斷氣體狀態變化是吸熱過程還是放熱過程。
　(多選)(2023·云南玉溪第三中學高二期末)如圖所示，一定質量的理想氣體，從狀態A沿直線經歷狀態B、C到達狀態D，下列說法正確的是
A.A→B過程中氣體分子的平均動能不變
B.B→C過程中氣體對外界做功
C.B→C過程中氣體向外界放熱
D.C→D過程中氣體分子的密集程度減小
例3
√
√
根據題意，由題圖可知，A→B過程中氣體溫度
升高，則氣體分子的平均動能增大，故A錯誤；
根據題意，由題圖可知，B→C過程中氣體壓強
不變，溫度降低，由蓋—呂薩克定律可知，氣體
的體積減小，則外界對氣體做功，由于溫度降低，氣體內能減小，根據熱力學第一定律ΔU=W+Q，由于ΔU<0，W>0可得Q<0，即氣體向外界放熱，故B錯誤，C正確；
根據題意，由題圖可知，C→D過程中，氣體的溫度不變，壓強減小，由玻意耳定律可知，氣體的體積增大，則氣體分子的密集程度減小，故D正確。
總結提升
幾種常見的氣體變化過程
(1)絕熱過程：在該過程中氣體既不從外界吸熱，也不向外界放熱，即Q=0，則W=ΔU，外界對氣體做的功等于氣體內能的增加量。
(2)等容過程：在該過程中氣體不做功，即W=0，則Q=ΔU，氣體吸收的熱量等于氣體內能的增加量。
(3)等溫過程：在過程的始末狀態，氣體的內能不變，即ΔU=0，則W+Q=0或W=-Q，表示氣體吸收的熱量全部用來對外做功或外界對氣體所做的功全部轉化為熱量放出。
　如圖所示，上端開口且足夠高的光滑圓柱形氣缸豎直放
置，橫截面積為10 cm2的活塞，將一定質量的理想氣體封
閉在氣缸內。在氣缸內距缸底30 cm處設有卡槽a、b兩限制
裝置，使活塞只能向上滑動。開始時活塞放在a、b上，活
塞的質量為5 kg，氣體溫度為180 K。現緩慢加熱氣缸內氣體，當溫度為300 K，活塞恰好離開卡槽a、b；若繼續給氣缸內氣體緩慢加熱，活塞上升10 cm的過程中，氣體的內能增加了240 J。(設大氣壓強為p0=1.0×105 Pa，g取10 m/s2)求：
(1)開始時氣缸內氣體的壓強；
例4
答案　9×104 Pa
活塞剛好離開卡槽時，有
mg+p0S=p2S
根據查理定律得=
解得p1=p2=9×104 Pa。
(2)活塞上升10 cm時氣缸內氣體的溫度；
答案　400 K
活塞離開卡槽后，氣體做等壓變化，
根據蓋—呂薩克定律得=
解得T3=T2=400 K。
(3)活塞離開卡槽a、b之后上升10 cm的過程中，
氣體吸收的熱量。
答案　255 J
活塞離開卡槽a、b之后上升10 cm的過程中，氣體對外界做功W=-p2·
SΔh=-15 J
根據熱力學第一定律得Q=ΔU-W=255 J。
總結提升
氣體實驗定律與熱力學第一定律相結合問題：
1.做功分析與計算
(1)體積增大，氣體對外界做功；體積減小，外界對氣體做功。
(2)等壓變化利用W=pΔV計算：p-V圖像中圖線與橫軸所圍面積表示做功絕對值大小。
2.利用ΔU=W+Q分析求解問題。

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