高中物理 章末整合5、6課件 魯科版選修3-3.ppt

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,,,,章末整合,高中物理·選修3-3·魯科版,熱 力 學 定 律,熱 力 學 定 律,一、做功、熱傳遞與內(nèi)能變化的關系 1．做功與熱傳遞的區(qū)別與聯(lián)系 做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，它們在改變物體的內(nèi)能上是等效的，但它們的本質(zhì)不同．做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉化，熱傳遞則是物體間內(nèi)能的轉移．,【例1】 當把打足氣的車胎內(nèi)的氣體迅速放出時，會發(fā)現(xiàn)車胎氣嘴處的溫度明顯降低，則在這個過程中 ( ) A．氣體對外做功，同時向外散發(fā)熱量 B．氣體對外做功，車胎內(nèi)氣體溫度降低，從外界吸熱 C．外界對車胎內(nèi)氣體做功，車胎內(nèi)氣體向外傳遞熱量 D．外界對車胎內(nèi)氣體做功，同時向車胎內(nèi)氣體傳遞熱量 答案 B,解析 氣體迅速放出時短時間內(nèi)認為Q＝0，氣體體積膨脹對外做功，WQ，所以ΔU0，溫度降低；因為車胎內(nèi)溫度低于環(huán)境溫度從外界吸熱．故正確答案為B.,【例2】 一定質(zhì)量的理想氣體自狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)C變化到狀態(tài)B.這一過程的V-T圖象表示如圖1所示，則 ( ) 圖1,A．在過程A→C中，外界對氣體做功，內(nèi)能不變 B．在過程C→B中，外界對氣體做功，內(nèi)能增加 C．在過程A→C中，氣體壓強不斷變大 D．在過程C→B中，氣體壓強不斷減小 答案 AC,解析 由圖象可知，A→C過程是等溫壓縮，C→B過程是等容升溫，據(jù)氣態(tài)方程可判斷出：A→C過程氣體體積變小，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能不變，氣體壓強不斷變大；C→B過程氣體體積不變，內(nèi)能增加，顯然氣體從外界吸熱，氣體壓強不斷增大，故A、C正確．,【例3】 一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2×105J的熱量，同時氣體對外做了6×105J的功，問： (1)物體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？ (2)分子勢能是增加還是減少？ (3)分子的平均動能是增加還是減少？ 答案 (1)內(nèi)能減少1.8×105J (2)分子勢能增加 (3)分子平均動能減少,解析 (1)氣體從外界吸熱為Q＝4.2×105J，氣體對外做功W＝－6×105J，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q＝(－6×105J)＋(4.2×105J)＝－1.8×105J.ΔU為負，說明氣體的內(nèi)能減少了．所以，氣體內(nèi)能減少了1.8×105J. (2)因為氣體對外做功，所以氣體的體積膨脹，分子間的距離增大了，分子力做負功，氣體分子勢能增加了． (3)因為氣體內(nèi)能減少，同時分子勢能增加，所以分子平均動能減少．,二、能量守恒定律及應用 1．能量守恒定律：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在能的轉化或轉移過程中其總量不變． 能量守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律，不同形式的能可以相互轉化．,2．應用能量守恒定律解題的方法和步驟 (1)認清有多少種形式的能(例如動能、勢能、內(nèi)能、電能、化學能、光能等)在相互轉化． (2)分別寫出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達式． (3)根據(jù)下列兩種思路列出能量守恒方程：ΔE減＝ΔE增． ①某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等． ②某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量與增加量一定相等． (4)解方程，代入數(shù)據(jù)，計算結果．,【例4】 在近地的高空中，雨滴幾乎是勻速下落的，設在此過程中所產(chǎn)生的熱量有30%被雨滴吸收，求雨滴在近地下落40 m前、后的溫度差？(g取10 m/s2) 答案 升高0.03 ℃,借題發(fā)揮 應用能量守恒定律解決問題時，首先應明確有哪幾種能量參與轉化或轉移，哪些能量增加，哪些能量減小，然后利用守恒的觀點列出方程求解．,三、熱力學第二定律的應用 1．熱力學第二定律的兩種表述 (1)按照熱傳遞的方向性表述為：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，這是熱力學第二定律的克勞修斯表述． (2)按照機械能與內(nèi)能轉化的方向性表述為：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響．這是熱力學第二定律的開爾文表述．,2．熵增加原理 (1)一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行． (2)用熵來表示熱力學第二定律：在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小． 3．在整個自然界中，無論有無生命，所有宏觀的自發(fā)過程都具有單向性，都是不可逆過程．如河水向下游流，重物向下落，房屋由新到舊直至倒塌，人要從嬰兒到老年直至死亡等．,【例5】 下面關于熱力學第二定律的說法中正確的是( ) A．從微觀的角度看，熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律 B．一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性減小的方向進行 C．有的自然過程沿著分子熱運動無序性增大的方向進行，有的自然過程沿著分子熱運動無序性減小的方向進行 D．在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小 答案 AD,解析 系統(tǒng)的熱力學過程就是大量分子無序運動狀態(tài)的變化，從微觀角度看，熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律，所以A對；熱力學第二定律的微觀意義是“一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性增大的方向進行”，所以B、C均錯；D項是在引入熵之后對熱力學第二定律微觀意義的描述，D對．故正確答案為A、D.,【例6】 炎炎夏日，兩位同學在充滿涼意的空調(diào)室內(nèi)，就空調(diào)機的工作過程是否遵循熱力學第二定律的問題發(fā)生了爭論． 甲同學說：空調(diào)機工作時，不斷地把熱量從室內(nèi)傳到室外，即從低溫物體傳到高溫物體，可見它并不遵循熱力學第二定律． 乙同學說：熱力學第二定律是熱力學系統(tǒng)的普遍規(guī)律，空調(diào)機的工作過程不可能違反它． 兩人各執(zhí)一詞，都無法使對方信服．請你對他們的論點作出評價．,答案 空調(diào)機工作時，熱量是由低溫物體傳到高溫物體，但不是自發(fā)的，要有壓縮機工作，產(chǎn)生了其它影響，所以不違背熱力學第二定律，乙同學的觀點正確．,