2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題十二 熱學(xué) 第3講 熱力學(xué)定律 能量守恒課件.ppt

第3講 熱力學(xué)定律能量守恒 一 熱力學(xué)第一定律 1 內(nèi)容 物體內(nèi)能的增量 U等于外界對(duì)物體做的功W和 物體吸收的熱量Q的總和 2 表達(dá)式 U Q W 3 改變物體內(nèi)能的兩種方式的比較 4 溫度 內(nèi)能 熱量 功的區(qū)別 1 多選 下列說(shuō)法不正確的是 基礎(chǔ)檢測(cè) A 物體放出熱量 其內(nèi)能一定減小B 物體對(duì)外做功 其內(nèi)能一定減小C 物體吸收熱量 其內(nèi)能可能減小D 物體吸收熱量 同時(shí)對(duì)外做功 其內(nèi)能可能增加E 物體放出熱量 同時(shí)對(duì)外做功 其內(nèi)能可能不變答案 ABE 二 熱力學(xué)第二定律 能量守恒定律 1 熱力學(xué)第二定律 1 克勞修斯表述 熱量不能 地從低溫物體傳到 高溫物體 自動(dòng) 不引起其他變化 2 開爾文表述 不可能從單一熱源吸收熱量并把它完全用來(lái)做功 而 3 意義 揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性 是獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個(gè)重要自然規(guī)律 4 熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì) 微觀表述 一個(gè)孤立系統(tǒng)在不可逆絕熱過程中的熵增量大于零 在可逆絕熱過程中的熵增量等于零 意義 熵值越大代表系統(tǒng)越無(wú)序 一切自發(fā)的宏觀過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 性增加的方向進(jìn)行 2 能量守恒定律 無(wú)序 保持不變 能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生 也不會(huì)憑空消失 它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體 在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量 這就是能量守恒定律 3 兩類永動(dòng)機(jī)的比較 基礎(chǔ)檢測(cè) 2 多選 根據(jù)熱力學(xué)定律 下列說(shuō)法中正確的是 A 電冰箱的工作過程表明 熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞B 空調(diào)機(jī)在制冷過程中 從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量C 科技的進(jìn)步可以使內(nèi)燃機(jī)成為單一熱源的熱機(jī)D 壓縮氣體總能使氣體的溫度升高E 第二類永動(dòng)機(jī)沒有違背能量守恒定律答案 ABE 考點(diǎn)1 熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用 重點(diǎn)歸納1 熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過程是等效的 而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系 2 對(duì)公式 U Q W符號(hào)的規(guī)定 3 幾種特殊情況 1 若過程是絕熱的 則Q 0 W U 外界對(duì)物體做的 功等于物體內(nèi)能的增加量 2 若過程中不做功 即W 0 則Q U 物體吸收的熱 量等于物體內(nèi)能的增加量 3 若過程的初 末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變 即 U 0 則W Q 0或W Q 外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量 考題題組 1 2016年江蘇淮安二模 如圖12 3 1所示 用帶孔橡皮塞把塑料瓶口塞住 向瓶?jī)?nèi)迅速打氣 在瓶塞彈出前 外界對(duì)氣體做功15J 橡皮塞的質(zhì)量為20g 橡皮塞被彈出的速度為10m s 若橡皮塞增加的動(dòng)能占?xì)怏w對(duì)外做功的10 瓶?jī)?nèi)的氣體作為理想氣體 則瓶?jī)?nèi)氣體的內(nèi)能變化量為 J 瓶?jī)?nèi)氣體的溫度 填 升高 或 降低 圖12 3 1 2 2017年吉林實(shí)驗(yàn)中學(xué)一模 如圖12 3 2所示 圓柱形容器內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體 已知容器橫截面積為S 活塞重為G 大氣壓強(qiáng)為p0 若活塞固定 封閉氣體溫度升高11 需吸收的熱量為Q1 若活塞不固定 仍使封閉氣體溫度升高1 需吸收的熱量為Q2 不計(jì)一切摩擦 在活塞可自由移動(dòng)時(shí) 封閉氣體溫度升高1 活塞上升的高度h應(yīng)為多少 圖12 3 2 考點(diǎn)2 熱力學(xué)第二定律的理解和應(yīng)用 重點(diǎn)歸納1 在熱力學(xué)第二定律的表述中 自發(fā)地 不產(chǎn)生其他影響 的含義 1 自發(fā)地 指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性 不需要借助外界提供能量的幫助 2 不產(chǎn)生其他影響 的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成 對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響 如吸熱 放熱 做功等 2 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì) 熱力學(xué)第二定律的每一種表述 都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性 進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 考題題組 3 多選 2016年新課標(biāo) 卷 關(guān)于熱力學(xué)定律 下列說(shuō)法 正確的是 A 氣體吸熱后溫度一定升高B 對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能C 理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D 熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E 如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡 那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡 解析 氣體吸熱 若同時(shí)對(duì)外做功 則溫度有可能降低 故A錯(cuò)誤 改變氣體的內(nèi)能的方式有兩種 做功和熱傳遞 故B正確 理想氣體等壓膨脹過程是吸熱過程 故C錯(cuò)誤 根據(jù)熱力學(xué)第二定律 熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 故D正確 如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡 那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也一定達(dá)到熱平衡 否則就不會(huì)與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡 故E正確 答案 BDE 考點(diǎn)3 熱力學(xué)定律與氣體狀態(tài)變化的綜合 重點(diǎn)歸納氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的結(jié)合量是氣體的體積和溫度 當(dāng)溫度變化時(shí) 氣體的內(nèi)能變化 當(dāng)體積變化時(shí) 氣體將伴隨著做功 解題時(shí)要掌握氣體變化過程的特點(diǎn) 1 等溫過程 理想氣體內(nèi)能不變 即 U 0 2 等容過程 W 0 3 絕熱過程 Q 0 考題題組 4 2017年濰坊模擬 如圖12 3 3所示 在絕熱汽缸內(nèi) 有一絕熱輕活塞封閉一定質(zhì)量的氣體 開始時(shí)缸內(nèi)氣體溫度為27 封閉氣柱長(zhǎng)9cm 活塞橫截面積S 50cm2 現(xiàn)通過汽缸底部電阻絲給氣體加熱一段時(shí)間 此過程中氣體吸熱22J 穩(wěn)定后氣體溫度變?yōu)?27 已知大氣壓強(qiáng)等于105Pa 求 圖12 3 3 1 加熱后活塞到汽缸底端的距離 2 此過程中氣體內(nèi)能改變了多少 5 如圖12 3 4所示 汽缸A B的長(zhǎng)度均為60cm 截面積均為40cm2 C是可在汽缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)的 體積不計(jì)的活塞 D為閥門 整個(gè)裝置均由導(dǎo)熱材料制成 原來(lái)閥門關(guān)閉 A內(nèi)有壓強(qiáng)pA 2 4 105Pa的氧氣 B內(nèi)有壓強(qiáng)pB 1 2 105Pa的氫氣 閥門打開后 活塞C向右移動(dòng) 最后達(dá)到平衡 求 1 活塞移動(dòng)的距離及平衡后B中氣體的壓強(qiáng) 2 活塞C移動(dòng)過程中B中氣體是吸熱還是放熱 簡(jiǎn)要說(shuō)明理由 假定氧氣和氫氣均視為理想氣體 連接汽 缸的管道體積可忽略 圖12 3 4