2026年高考物理一轮讲义(福建专用)第50讲热力学定律与能量守恒定律(复习讲义)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮讲义(福建专用)第50讲热力学定律与能量守恒定律(复习讲义)(学生版+解析)，共2页。
\l "_Tc19519" 02体系构建·思维可视 PAGEREF _Tc19519 \h 3
\l "_Tc24334" 03核心突破·靶向攻坚 PAGEREF _Tc24334 \h 4
\l "_Tc6717" 考点一 热力学第一定律 PAGEREF _Tc6717 \h 4
\l "_Tc26889" 知识点1 热力学第一定律 PAGEREF _Tc26889 \h 4
\l "_Tc10764" 知识点2 热力学定律的理解 PAGEREF _Tc10764 \h 4
\l "_Tc4994" 考向 热力学第一定律的理解及应用 PAGEREF _Tc4994 \h 5
\l "_Tc22593" 考点二 热力学第二定律 PAGEREF _Tc22593 \h 6
\l "_Tc19719" 知识点1 热力学第二定律 PAGEREF _Tc19719 \h 6
\l "_Tc12769" 知识点2 热力学第一、第二定律的比较 PAGEREF _Tc12769 \h 7
\l "_Tc30403" 考向 热力学第二定律 PAGEREF _Tc30403 \h 8
\l "_Tc22267" 考点三 与气体图像的综合应用 PAGEREF _Tc22267 \h 9
\l "_Tc20008" 知识点 处理与气体图像的综合问题的思路 PAGEREF _Tc20008 \h 9
\l "_Tc29652" 考向1 热力学第一定律与气体p-T图像的综合 PAGEREF _Tc29652 \h 9
\l "_Tc10539" 考向2 热力学第一定律与气体V-T图像的综合 PAGEREF _Tc10539 \h 9
\l "_Tc32321" 考向3 热力学第一定律与气体p-V图像的综合 PAGEREF _Tc32321 \h 10
\l "_Tc10013" 考点三 与气体实验定律的综合应用 PAGEREF _Tc10013 \h 12
\l "_Tc24029" 知识点 与气体实验定律的综合问题的思路 PAGEREF _Tc24029 \h 12
\l "_Tc26769" 考向 与气体实验定律的综合问题 PAGEREF _Tc26769 \h 13
\l "_Tc13002" 04真题溯源·考向感知 PAGEREF _Tc13002 \h 15


考点一 热力学第一定律
\l "_Tc25045" 知识点1 热力学第一定律
1．改变物体内能的两种方式
(1)做功；
(2)热传递。
2．热力学第一定律
(1)内容：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。
(2)表达式：ΔU＝Q＋W。
(3)符号法则
\l "_Tc25045" 知识点2 热力学定律的理解
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。
\l "_Tc17630" 考向 热力学第一定律的理解及应用
例1 （2023·福建漳州·模拟）关于热力学定律，下列说法正确的是___________。
A．科技的进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机
B．物体对外做功，其内能一定减少
C．气体向真空膨胀时虽然不对外做功，但系统的熵是增加的
D．制冷设备实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，没有违反热力学第二定律
E．第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律
【变式训练1】（2024·福建厦门·三模）如图所示，小云将瘪了的乒乓球放在电吹风的上方，电吹风向上吹热风，过一会儿乒乓球就鼓了起来。乒乓球导热性能良好且无破损，球内气体可视为理想气体，则此过程中，球内气体分子的平均动能 （选填“增大”“减小”或“不变”），球内气体内能的增加量 （选填“大于”“等于”或“小于”）吸收的热量。
【变式训练2】（2025·福建福州·模拟预测）一定质量的理想气体，从状态A到状态B到状态C，其密度的倒数ρ-1与温度T的关系图像如图所示，AB的反向延长线经过坐标原点O，BC与横轴平行，则气体从状态A到状态B，做 变化（填“等压”或“等容”）；气体从状态A到状态B是 （填“吸热”或“放热”）过程。

考点二 热力学第二定律
知识点1 热力学第二定律
1．热力学第二定律的两种表述
(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
(2)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。
2．热力学第二定律的“熵”描述：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。
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。
4．热力学第二定律的实质
热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
知识点2 热力学第一、第二定律的比较
2.两类永动机的比较
考向 热力学第二定律
例1 （2023·福建莆田·模拟预测）有一种新式高压锅，它的主体是用排气阀将一绝热容器隔成A和B两部分，A中有一定质量的气体（视为理想气体），B为真空。现把排气阀打开，A中的气体自动充满整个容器，这个过程可以认为是气体的自由膨胀。气体膨胀后的压强 （填“大于”、“小于”或“等于”）膨胀前的压强；经足够长的时间，容器中的气体 （填“能”或“不能”）全部自动回到A部分。
【变式训练1·变载体】（2023·福建漳州·模拟）用图示实验装置来测量大气压强，将一定质量不溶于水的理想气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U形管连接，最初竖直放置的U形管左右两边的水银面等高，烧瓶中气体体积为600 mL。现用注射器缓慢向烧瓶中注入150 mL的水，稳定后水银面的高度差为25 cm，不计细玻璃管和U形管中气体的体积，环境温度不变。则（ ）
A．注水过程中瓶中气体体积不变B．注水过程中瓶中气体内能变小
C．注水过程中瓶中气体放热D．大气压强为75 cmHg

考点三 与气体图像的综合应用
知识点 处理与气体图像的综合问题的思路
处理热力学第一定律与气体图像的综合问题的思路：
(1)根据气体图像的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关系。
(2)在p­V图像中，图线与V轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。
(3)结合热力学第一定律判断有关问题。
考向1 热力学第一定律与气体p-T图像的综合
例1 （2024·福建三明·一模）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，气体在a状态时的体积 在b状态时的体积；气体在b状态的内能 c状态的内能；气体在过程ca中向外界放出的热量 外界对气体做的功。（都填“大于”“等于”“小于”）
考向2 热力学第一定律与气体V-T图像的综合
例2 （2024·福建泉州·二模）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其热力学温度和体积变化过程如图上的两条线段所示，则气体由a变化到b的过程中，气体分子平均动能 （选填“变大”“不变”或“变小”），由b变化到c的过程中，气体的压强 （选填“变大”“不变”或“变小”），由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量 （选填“大于”“等于”或“小于”）其增加的内能。
考向3 热力学第一定律与气体p-V图像的综合
例3（2024·福建福州·三模）如图甲所示，某款自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的气体，通过压力传感器感知管中的气体压强，从而控制进水量。假设细管内气体温度不变，其压强与体积的关系如图乙所示，当气体从状态A变化到状态B时，洗衣缸内的水位 （填“升高”、“降低”或“不变”），该过程细管内气体 （填“吸热”“放热”或“不吸热不放热”）。
【变式训练1】（2024高三上·福建宁德·阶段练习）如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过等压变化到状态B，再经过等容变化到状态C，最终经过等温变化回到初始状态A。已知从状态A到状态B的过程中，气体吸收了300J的热量，从A到B过程气体的内能变化 J，C到A过程中气体 （填“吸热”、“放热”或“不吸热不放热”）。

考点三 与气体实验定律的综合应用
知识点 与气体实验定律的综合问题的思路
求解热力学定律与气体实验定律的综合问题的思路：
考向 与气体实验定律的综合问题
例1 （2024·福建泉州·模拟预测）如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸中，活塞的面积为S，重为（为大气压强），活塞与汽缸底部相距为。汽缸和活塞绝热性能良好。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向上移动后停止，整个过程中气体吸收的热量为、忽略活塞与汽缸间的摩擦，则该过程中理想气体压强 （填“减小”、“增大”、“不变”），内能的增加量为 。
【变式训练1】（2024·福建·三模）某课外兴趣小组用薄壁轻质玻璃管制作温度计，把上端A封闭、下端B开口的玻璃管插入水中，让玻璃管竖直地浮在水中，室温为，玻璃管内空气柱长度为，此时玻璃管内外水面高度一致，如图所示。缓慢升高室温，空气柱长度发生变化，玻璃管内、外水面高度始终保持一致。已知空气柱横截面积为S，大气压强为，玻璃管总长为L且始终保持竖直。
（1）求该温度计能测最的最高温度﹔
（2）已知升至最高温度过程中气体吸收的热量为Q，求气体内能的变化量。
【变式训练2】（2023·福建厦门·一模）如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过等压变化到状态B，再经过等容变化到状态C，最终经过等温变化回到初始状态A。已知从状态A到状态B的过程中，气体吸收了300J的热量，从A到B过程气体的内能变化 J，B到C过程中气体 （填“吸热”、“放热”或“不吸热不放热”），C到A过程中气体 （填“吸热”、“放热”或“不吸热不放热”）。

1．（2025·福建·高考真题）洗衣机水箱的导管内存在一竖直空气柱，根据此空气柱的长度可知洗衣机内的水量多少。当空气柱压强为p1时，空气柱长度为L1，水位下降后，空气柱温度不变，空气柱内压强为p2，则空气柱长度L2= ，该过程中内部气体对外界 。（填做正功，做负功，不做功）
2.（2025·陕晋青宁卷·高考真题）某种卡车轮胎的标准胎压范围为。卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度为时，体积和压强分别为、；当胎内气体温度升高到为时，体积增大到为，气体可视为理想气体。
(1)求此时胎内气体的压强；
(2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q为，求胎内气体的内能增加量。
考点
要求
考频
2025年
2024年
2023年
（1）热力学第一定律
（2）热力学第二定律
理解
高频
2025•福建T9
2024•福建T9
2023•福建T11
考情分析：
1.命题形式：单选题非选择题
2.命题分析：高考对热力学定律的考查较为频繁，题目以选择题和计算题出现较多，选择题的难度较为简单，计算题难度相对较高。福建近三年考查以填空题为主。
3.备考建议：本讲内容备考时候，着重理解和掌握热力学第一定律和第二定律，注意概念的理解和易混概念的区别，能够熟练处理热力学第一定律与气体实验定律相结合的问题。
4.命题情境：
①生活实践类：解释摩擦生热/物体升温，解释冰箱/空调制冷原理，永动机不可能性等；
②学习探究类：制冷技术发展与应用，热力发电厂能量流程分析，热力学循环计算与分析。
5.常用方法：图像分析法
复习目标：
1.理解热力学第一定律，会用热力学第一定律分析有关问题。
2.理解热力学第二定律，知道热现象的方向性。
3.会分析热力学第一定律与气体实验定律的综合问题。
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
热力学第一定律
热力学第二定律
定律揭
示的
问题
从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系
自然界中出现的宏观过程是有方向性的
机械能
和内能
的转化
当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能
内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能
热量的
传递
热量可以从高温物体自发传向低温物体
说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体
两定律
的关系
在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础
第一类永动机
第二类永动机
设计要求
不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器
从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器
不可能
制成的原因
违背能量守恒定律
不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律
第50讲 热力学定律与能量守恒定律
目录
TOC \ "1-4" \h \z \u \l "_Tc24670" 01考情解码·命题预警 PAGEREF _Tc24670 \h 1
\l "_Tc19519" 02体系构建·思维可视 PAGEREF _Tc19519 \h 3
\l "_Tc24334" 03核心突破·靶向攻坚 PAGEREF _Tc24334 \h 4
\l "_Tc6717" 考点一 热力学第一定律 PAGEREF _Tc6717 \h 4
\l "_Tc26889" 知识点1 热力学第一定律 PAGEREF _Tc26889 \h 4
\l "_Tc10764" 知识点2 热力学定律的理解 PAGEREF _Tc10764 \h 4
\l "_Tc4994" 考向 热力学第一定律的理解及应用 PAGEREF _Tc4994 \h 5
\l "_Tc22593" 考点二 热力学第二定律 PAGEREF _Tc22593 \h 6
\l "_Tc19719" 知识点1 热力学第二定律 PAGEREF _Tc19719 \h 6
\l "_Tc12769" 知识点2 热力学第一、第二定律的比较 PAGEREF _Tc12769 \h 7
\l "_Tc30403" 考向 热力学第二定律 PAGEREF _Tc30403 \h 8
\l "_Tc22267" 考点三 与气体图像的综合应用 PAGEREF _Tc22267 \h 9
\l "_Tc20008" 知识点 处理与气体图像的综合问题的思路 PAGEREF _Tc20008 \h 9
\l "_Tc29652" 考向1 热力学第一定律与气体p-T图像的综合 PAGEREF _Tc29652 \h 9
\l "_Tc10539" 考向2 热力学第一定律与气体V-T图像的综合 PAGEREF _Tc10539 \h 9
\l "_Tc32321" 考向3 热力学第一定律与气体p-V图像的综合 PAGEREF _Tc32321 \h 10
\l "_Tc10013" 考点三 与气体实验定律的综合应用 PAGEREF _Tc10013 \h 12
\l "_Tc24029" 知识点 与气体实验定律的综合问题的思路 PAGEREF _Tc24029 \h 12
\l "_Tc26769" 考向 与气体实验定律的综合问题 PAGEREF _Tc26769 \h 13
\l "_Tc13002" 04真题溯源·考向感知 PAGEREF _Tc13002 \h 15


考点一 热力学第一定律
\l "_Tc25045" 知识点1 热力学第一定律
1．改变物体内能的两种方式
(1)做功；
(2)热传递。
2．热力学第一定律
(1)内容：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。
(2)表达式：ΔU＝Q＋W。
(3)符号法则
\l "_Tc25045" 知识点2 热力学定律的理解
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。
\l "_Tc17630" 考向 热力学第一定律的理解及应用
例1 （2023·福建漳州·模拟）关于热力学定律，下列说法正确的是___________。
A．科技的进步使得人类有可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机
B．物体对外做功，其内能一定减少
C．气体向真空膨胀时虽然不对外做功，但系统的熵是增加的
D．制冷设备实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，没有违反热力学第二定律
E．第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律
【答案】CDE
【详解】A．根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化，故A错误；
B．根据热力学第一定律，物体对外做功，同时物体吸热，则其内能不一定改变，故B错误；
C．熵是物体内分子运动无序程度的量度，气体向真空膨胀时虽然不对外做功，但系统的熵是增加的，故C正确；
D．制冷设备可实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，故D正确；
E．第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律，故E正确。
故选CDE。
【变式训练1】（2024·福建厦门·三模）如图所示，小云将瘪了的乒乓球放在电吹风的上方，电吹风向上吹热风，过一会儿乒乓球就鼓了起来。乒乓球导热性能良好且无破损，球内气体可视为理想气体，则此过程中，球内气体分子的平均动能 （选填“增大”“减小”或“不变”），球内气体内能的增加量 （选填“大于”“等于”或“小于”）吸收的热量。
【答案】 增大 小于
【详解】[1] 乒乓球导热性能良好，故吹热风，乒乓球内部气体温度升高，故球内气体分子的平均动能增大；
[2]根据热力学第一定律
气体体积增大，故气体对外界做功，，温度升高，内能增大，故球内气体内能的增加量小于吸收的热量。
【变式训练2】（2025·福建福州·模拟预测）一定质量的理想气体，从状态A到状态B到状态C，其密度的倒数ρ-1与温度T的关系图像如图所示，AB的反向延长线经过坐标原点O，BC与横轴平行，则气体从状态A到状态B，做 变化（填“等压”或“等容”）；气体从状态A到状态B是 （填“吸热”或“放热”）过程。
【答案】 等压 吸热
【详解】[1]根据，可得，对一定质量的理想气体，气体的体积与密度的倒数成正比，则ρ-1-T图像的本质是V-T图像，由，可得，当ρ-1-T图像是经过坐标原点的一条倾斜直线时，V-T图像也是经过坐标原点的一条倾斜直线时，其斜率是定值，结合C为常数，可得p是定值，则气体从状态A到状态B做等压变化。
[2]由题图可知从状态A到状态B，温度升高，内能增大，根据可知体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律，得气体从外界吸热。

考点二 热力学第二定律
知识点1 热力学第二定律
1．热力学第二定律的两种表述
(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
(2)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。
2．热力学第二定律的“熵”描述：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。
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。
4．热力学第二定律的实质
热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
知识点2 热力学第一、第二定律的比较
2.两类永动机的比较
考向 热力学第二定律
例1 （2023·福建莆田·模拟预测）有一种新式高压锅，它的主体是用排气阀将一绝热容器隔成A和B两部分，A中有一定质量的气体（视为理想气体），B为真空。现把排气阀打开，A中的气体自动充满整个容器，这个过程可以认为是气体的自由膨胀。气体膨胀后的压强 （填“大于”、“小于”或“等于”）膨胀前的压强；经足够长的时间，容器中的气体 （填“能”或“不能”）全部自动回到A部分。
【答案】 小于 不能
【详解】[1] A中的气体自动充满整个容器，这个过程可以认为是气体的自由膨胀，自由膨胀过程气体不做功，既有
W=0
容器为绝热容器，则有
Q=0
根据热力学第一定律可知
即气体内能不变，可知气体温度不变，根据
体积增大，则压强减小；
[2]根据热力学第二定律可知，经足够长的时间，容器中的气体不能全部自动回到A部分。
【变式训练1·变载体】（2023·福建漳州·模拟）用图示实验装置来测量大气压强，将一定质量不溶于水的理想气体密封在烧瓶内，烧瓶通过细玻璃管与注射器和装有水银的U形管连接，最初竖直放置的U形管左右两边的水银面等高，烧瓶中气体体积为600 mL。现用注射器缓慢向烧瓶中注入150 mL的水，稳定后水银面的高度差为25 cm，不计细玻璃管和U形管中气体的体积，环境温度不变。则（ ）
A．注水过程中瓶中气体体积不变B．注水过程中瓶中气体内能变小
C．注水过程中瓶中气体放热D．大气压强为75 cmHg
【答案】CD
【详解】A．由题可知，水进入瓶中，则瓶中气体体积变小，故A错；
B．气体的内能是由温度和物质的量的多少决定的，一定质量的气体，温度不变，内能也不变，故B错误；
C．因为体积减少，说明外界对气体做功，，有热力学第二定律
气体内能不变，则气体对外放热，故C对；
D．开始气压为大气压强，设为，初始，注水后
所以由玻意耳定律有
可得出
故D对。
故选CD。

考点三 与气体图像的综合应用
知识点 处理与气体图像的综合问题的思路
处理热力学第一定律与气体图像的综合问题的思路：
(1)根据气体图像的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关系。
(2)在p­V图像中，图线与V轴围成的面积表示气体对外界或外界对气体做的功。
(3)结合热力学第一定律判断有关问题。
考向1 热力学第一定律与气体p-T图像的综合
例1 （2024·福建三明·一模）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，气体在a状态时的体积 在b状态时的体积；气体在b状态的内能 c状态的内能；气体在过程ca中向外界放出的热量 外界对气体做的功。（都填“大于”“等于”“小于”）
【答案】 等于 等于 大于
【详解】[1]直线ab过绝对零点，可知ab为等容线，则气体在a状态时的体积等在b状态时的体积；
[2]气体在bc状态时温度相同，可知气体在b状态的内能等于c状态的内能；
[3]气体在过程ca中温度降低，内能减小，压强不变，体积减小，外界对气体做功，则根据
可知，向外界放出的热量大外界对气体做的功。
考向2 热力学第一定律与气体V-T图像的综合
例2 （2024·福建泉州·二模）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其热力学温度和体积变化过程如图上的两条线段所示，则气体由a变化到b的过程中，气体分子平均动能 （选填“变大”“不变”或“变小”），由b变化到c的过程中，气体的压强 （选填“变大”“不变”或“变小”），由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量 （选填“大于”“等于”或“小于”）其增加的内能。
【答案】 变大 变小 大于
【详解】[1]理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大；
[2]根据理想气体状态方程
知b变化到c的过程中，温度降低，体积增大，气体的压强变小；
[3]由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有
而
则有
可得
且
即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能。
考向3 热力学第一定律与气体p-V图像的综合
例3（2024·福建福州·三模）如图甲所示，某款自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的气体，通过压力传感器感知管中的气体压强，从而控制进水量。假设细管内气体温度不变，其压强与体积的关系如图乙所示，当气体从状态A变化到状态B时，洗衣缸内的水位 （填“升高”、“降低”或“不变”），该过程细管内气体 （填“吸热”“放热”或“不吸热不放热”）。
【答案】 降低 吸热
【详解】[1]当气体从状态A变化到状态B时，气体压强减小，洗衣缸内的水进入细管内，洗衣缸内的水位降低。
[2]当气体从状态A变化到状态B时，细管内气体温度不变，气体内能不变，气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律
可知该过程细管内气体吸热。
【变式训练1】（2024高三上·福建宁德·阶段练习）如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过等压变化到状态B，再经过等容变化到状态C，最终经过等温变化回到初始状态A。已知从状态A到状态B的过程中，气体吸收了300J的热量，从A到B过程气体的内能变化 J，C到A过程中气体 （填“吸热”、“放热”或“不吸热不放热”）。
【答案】 220 放热
【详解】[1]从状态A到状态B的过程中，气体对外做功为
从状态A到状态B的过程中，气体吸收了300J的热量，根据热力学第一定律可知，从A到B过程气体的内能变化为
[2]理想气体从状态C变化到状态A，由题意可知，气体发生等温变化，气体内能不变，由于气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热。

考点三 与气体实验定律的综合应用
知识点 与气体实验定律的综合问题的思路
求解热力学定律与气体实验定律的综合问题的思路：
考向 与气体实验定律的综合问题
例1 （2024·福建泉州·模拟预测）如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸中，活塞的面积为S，重为（为大气压强），活塞与汽缸底部相距为。汽缸和活塞绝热性能良好。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向上移动后停止，整个过程中气体吸收的热量为、忽略活塞与汽缸间的摩擦，则该过程中理想气体压强 （填“减小”、“增大”、“不变”），内能的增加量为 。
【答案】 不变
【详解】[1]活塞缓慢移动，所以受力平衡，设气体压强为p1，则根据平衡条件和已知条件得
解得
由此可知理想气体的压强不变。
[2]气体对外界做的功
根据热力学第一定律得
解得
【变式训练1】（2024·福建·三模）某课外兴趣小组用薄壁轻质玻璃管制作温度计，把上端A封闭、下端B开口的玻璃管插入水中，让玻璃管竖直地浮在水中，室温为，玻璃管内空气柱长度为，此时玻璃管内外水面高度一致，如图所示。缓慢升高室温，空气柱长度发生变化，玻璃管内、外水面高度始终保持一致。已知空气柱横截面积为S，大气压强为，玻璃管总长为L且始终保持竖直。
（1）求该温度计能测最的最高温度﹔
（2）已知升至最高温度过程中气体吸收的热量为Q，求气体内能的变化量。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）气体在升温过程中做等压变化，初态
，
末态
，？
根据盖一吕萨克定律可得
解得
（2）温度升高，气体膨胀对外做功，则有
根据热力学第一定律
可得
【变式训练2】（2023·福建厦门·一模）如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过等压变化到状态B，再经过等容变化到状态C，最终经过等温变化回到初始状态A。已知从状态A到状态B的过程中，气体吸收了300J的热量，从A到B过程气体的内能变化 J，B到C过程中气体 （填“吸热”、“放热”或“不吸热不放热”），C到A过程中气体 （填“吸热”、“放热”或“不吸热不放热”）。

【答案】 220 放热 放热
【详解】[1]从状态A到状态B的过程中，气体对外做功
W=pΔV=80J
气体吸收了300J的热量，根据热力学第一定律可知
ΔU=Q−W=220J
气体内能增加220J。
[2]理想气体从状态B变化到状态C，做等容变化由
得
TB>TC
B到C过程中气体放热。
[3]理想气体从状态C变化到状态A，因pV相等，则气体做等温变化，内能不变，体积减小，外界对气体做正功，右热力学第一定律可知气体放热。
1．（2025·福建·高考真题）洗衣机水箱的导管内存在一竖直空气柱，根据此空气柱的长度可知洗衣机内的水量多少。当空气柱压强为p1时，空气柱长度为L1，水位下降后，空气柱温度不变，空气柱内压强为p2，则空气柱长度L2= ，该过程中内部气体对外界 。（填做正功，做负功，不做功）
【答案】 做正功
【详解】[1]设细管的截面积为S，根据玻意耳定律有
可得
[2]根据题意当洗衣机内的水位下降时，空气柱长度变长，故内部气体对外界做正功。
2.（2025·陕晋青宁卷·高考真题）某种卡车轮胎的标准胎压范围为。卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度为时，体积和压强分别为、；当胎内气体温度升高到为时，体积增大到为，气体可视为理想气体。
(1)求此时胎内气体的压强；
(2)若该过程中胎内气体吸收的热量Q为，求胎内气体的内能增加量。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）气体可视为理想气体，根据理想气体状态方程
整理代入数据得
（2）p-V图线与y轴围成的面积代表做功的大小，该过程气体体积增大，则气体对外做功，可得外界对气体做功为
由热力学第一定律
代入数据可得
考点
要求
考频
2025年
2024年
2023年
（1）热力学第一定律
（2）热力学第二定律
理解
高频
2025•福建T9
2024•福建T9
2023•福建T11
考情分析：
1.命题形式：单选题非选择题
2.命题分析：高考对热力学定律的考查较为频繁，题目以选择题和计算题出现较多，选择题的难度较为简单，计算题难度相对较高。福建近三年考查以填空题为主。
3.备考建议：本讲内容备考时候，着重理解和掌握热力学第一定律和第二定律，注意概念的理解和易混概念的区别，能够熟练处理热力学第一定律与气体实验定律相结合的问题。
4.命题情境：
①生活实践类：解释摩擦生热/物体升温，解释冰箱/空调制冷原理，永动机不可能性等；
②学习探究类：制冷技术发展与应用，热力发电厂能量流程分析，热力学循环计算与分析。
5.常用方法：图像分析法
复习目标：
1.理解热力学第一定律，会用热力学第一定律分析有关问题。
2.理解热力学第二定律，知道热现象的方向性。
3.会分析热力学第一定律与气体实验定律的综合问题。
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
热力学第一定律
热力学第二定律
定律揭
示的
问题
从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系
自然界中出现的宏观过程是有方向性的
机械能
和内能
的转化
当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能
内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能
热量的
传递
热量可以从高温物体自发传向低温物体
说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体
两定律
的关系
在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础
第一类永动机
第二类永动机
设计要求
不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器
从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器
不可能
制成的原因
违背能量守恒定律
不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律