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高一~高中二年级 (15-17岁)

高中物理 热与热力学定律

热是因温度差而转移的能量，所以热的物体与冷的物体接触时，热从热的一方流向冷的一方。 物体吸收的热量用 Q = mcΔT 求，即质量、比热和温度变化的乘积；气体吸收的热用于增加内能或对外做功，所以 ΔU = Q − W。 在 P-V 图上，曲线下方的面积就是气体膨胀时所做的功。 改变温度，等温线随之移动；改变热量 Q 和功 W，图中会显示气体内能的变化是怎样确定的。

什么是热

🔥 因温差而流动的能量
①热的物体与冷的物体接触时，热从热的一方传到冷的一方，直到两者温度相等
②热量 Q 是由于温度差而传递的能量，单位是 J
③使物体温度升高 ΔT 所需的热量为 Q = mcΔT，与质量 m 和比热 c 成正比

P-V 图与功

350 K
💡 读图
①温度不变时 PV 为定值，所以曲线是双曲线
②温度越高，同一体积下压强越大，曲线离原点越远
③曲线下方涂色的面积就是气体膨胀时对外做的功 W，提高 T₂，这块面积也变大

热力学第一定律

50 J
20 J
热力学第一定律（能量守恒）
ΔU = Q − W
内能变化 = 气体吸收的热量 − 气体对外做的功
⚡ 吸收的热去了哪里
①能量不会凭空产生或消失，所以气体吸收的热量 Q 分为内能的增加 ΔU 和对外做的功 W
②Q 为正表示吸热，为负表示放热；W 为正表示气体膨胀对外做功，为负表示气体被压缩、外界对它做功
③Q 与 W 相等时 ΔU = 0，温度不变；W 为负时，外界做的功也加进来，内能增加得比 Q 还多

热量与比热

热量
Q = mcΔT
热量（J）= 质量（kg）× 比热（J/(kg·K)）× 温度变化（K）
热平衡
Q释放 = Q吸收 (热平衡)
若没有热量散失，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，两者温度相等时热传递停止

例题演练

例题 1
质量 2 kg、比热 0.5 kJ/(kg·K) 的物体升温 20 K 需要多少热量？
1
用热量公式 Q = mcΔT。
Q = mcΔT
2
代入 m = 2 kg、c = 0.5 kJ/(kg·K)、ΔT = 20 K。
Q = 2 × 0.5 × 20 = 20 kJ
▸ 20 kJ
比热以 kJ 为单位给出，所以答案也是 kJ。同一物体升温 40 K，需要两倍的热量，即 40 kJ。
例题 2
向气体提供 80 J 热量，气体对外做了 30 J 的功。内能变化是多少？
1
用热力学第一定律 ΔU = Q − W。
ΔU = Q − W
2
代入 Q = +80 J（吸收的热量）、W = +30 J（气体对外做的功）。
ΔU = 80 − 30 = 50 J
▸ 50 J（增加）
吸收的 80 J 热量中，30 J 以功的形式对外输出，剩下的 50 J 使内能增加。

总结

热量
Q = mcΔT
第一定律
ΔU = Q − W
韩国高考类题改编
绝热容器内的气体对外做了 120 J 的功。该气体的内能变化是多少？
①+120 J
②+60 J
③0 J
④−60 J
⑤−120 J
▸ ⑤ −120 J
1
绝热过程没有热量进出，所以 Q = 0。
Q = 0 ⇒ ΔU = −W
2
代入 W = +120 J（气体对外做的功）。
ΔU = −120 J
🎯 考试要点
①Q = mcΔT 中，比热 c 越大，吸收同样热量时温度变化越小
②热力学第一定律 ΔU = Q − W 体现能量守恒
③等温过程 ΔT = 0，所以 ΔU = 0，Q = W
④绝热过程 Q = 0，所以 ΔU = −W，气体膨胀对外做功时温度降低
⑤热只能自发地从高温物体传向低温物体（热力学第二定律）
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