高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題十三 熱學(xué) 第3講 熱力學(xué)定律 能量守恒課件

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1、第3講熱力學(xué)定律 能量守恒考點(diǎn) 1熱力學(xué)第一定律能量守恒定律1.改變物體內(nèi)能的兩種方式做功做功(1)_是其他形式的能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化過程，內(nèi)能的改變量可用_的數(shù)值來量度.熱傳遞熱量(2)_是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過程，內(nèi)能轉(zhuǎn)移量用_來量度.2.熱力學(xué)第一定律傳遞的做的功(1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它_與外界對(duì)它所_的和.(2)表達(dá)式：_.UWQ熱量3.能量守恒定律保持不變(1)內(nèi)容：能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，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)移到另一個(gè)物體.在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量_.這就是能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律.不消耗(2)任何違背能量守恒定律的過程都是

2、不可能的，_而對(duì)外做功的第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的.能量考點(diǎn) 2熱力學(xué)第二定律1.兩種表述自發(fā)(1)克勞修斯表述：熱量不能_地從低溫物體傳到高溫物體(表述了熱傳遞的方向性).不產(chǎn)生其他影響(2)開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成有用功而_(表述了機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性).2.第二類永動(dòng)機(jī)是指設(shè)想只從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓臒釞C(jī).這類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違反了_.熱力學(xué)第二定律3.熱力學(xué)第二定律的意義：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)重要的自然規(guī)律.4.熱力學(xué)第二定律的微觀解釋(1)一切自發(fā)過程總是沿著

3、分子熱運(yùn)動(dòng)的_ 性增大的方向進(jìn)行.這是熱力學(xué)第二定律的微觀意義.(2)從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律：一個(gè)孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，而熵值較大代表著較為無序，所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序度_的方向發(fā)展.無序更大【基礎(chǔ)自測(cè)】1.(多選，2016 年新課標(biāo)卷)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()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)到熱平衡答案：BDE2.(多選，2016 年新課標(biāo)卷)一定量的理

4、想氣體從狀態(tài) a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程 ab、bc、cd、da 回到原狀態(tài)，其 p -T 圖象如圖 13-3-1 所示，其中對(duì)角線 ac 的延長線過原點(diǎn) O.下列判斷正確的是()圖 13-3-1A.氣體在 a、c 兩狀態(tài)的體積相等B.氣體在狀態(tài) a 時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài) c 時(shí)的內(nèi)能C.在過程 cd 中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功D.在過程 da 中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功E.在過程 bc 中外界對(duì)氣體做的功等于在過程 da 中氣體對(duì)外界做的功答案：ABE3.(多選，2016 年新課標(biāo)卷)關(guān)于氣體的內(nèi)能，下列說法正確的是()A.質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同

5、B.氣體溫度不變，整體運(yùn)動(dòng)速度越大，其內(nèi)能越大C.氣體被壓縮時(shí)，內(nèi)能可能不變D.一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)E.一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加答案：CDE熱點(diǎn) 1考向 1熱力學(xué)第一定律利用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行定性分析【典題 1】(多選，2017 年新課標(biāo)卷)如圖 13-3-2 所示，用隔板將一絕熱氣缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空.現(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)氣缸.待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積.假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣.下列說法正確的是()圖 13-3-2A.氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B.氣體在被壓縮的過程中內(nèi)

6、能增大C.在自發(fā)擴(kuò)散過程中，氣體對(duì)外界做功D.氣體在被壓縮的過程中，外界對(duì)氣體做功E.氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變答案：ABD考向 2利用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行定量計(jì)算【典題 2】(2016 年江蘇卷)如圖 13-3-3 所示，在 AB 和DA 的過程中，氣體放出的熱量分別為 4 J 和 20 J.在 BC 和CD 的過程中，氣體吸收的熱量分別為 20 J 和 12 J.求氣體完成一次循環(huán)對(duì)外界所做的功.圖 13-3-3解：由題意知完成一次循環(huán)氣體內(nèi)能不變，則U0，吸收的熱量 Q(2012420) J8 J，由熱力學(xué)第一定律UQW 得，W8 J，氣體對(duì)外做功 8 J.方法技巧：(1

7、)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，W 為負(fù)；體積縮小，外界對(duì)氣體做功，W 為正.(2)如果研究對(duì)象是理想氣體，則由于理想氣體沒有分子勢(shì)能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí)，主要體現(xiàn)在分子動(dòng)能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化.熱點(diǎn) 2熱力學(xué)第二定律熱點(diǎn)歸納1.對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解：(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

8、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.3.熱力學(xué)過程方向性的實(shí)例：)【典題 3】(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是(A.不可以從單一熱源吸收熱量，并把它全部用來做功B.可以從單一熱源吸收熱量，并把它全部用來做功C.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體D.機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的實(shí)際宏觀過程是不可逆過程E.與熱現(xiàn)象有關(guān)的變化過程都具有方向性解析：根據(jù)熱力學(xué)第二定律，不可能從單一熱源吸收熱量，并把它全部用來做功而不引起其他變化，如果可以引起其他變化，那么完全用來做功是有可能的，故選項(xiàng) A 錯(cuò)誤，B 正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，可以使熱量自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，但要引起其他變化，

9、比如電冰箱要耗電，故選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的實(shí)際宏觀過程是不可逆過程，故選項(xiàng) D 正確； 與熱學(xué)有關(guān)的變化過程都具有方向性，選項(xiàng) E 正確.答案：BDE【遷移拓展】(多選)關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī)，下列說法正確的是()A.能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類永動(dòng)機(jī)B.第二類永動(dòng)機(jī)違反了能量守恒定律，所以不可能制成C.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可能在不引起其他變化的同時(shí)全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能E.第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，

10、但違反熱力學(xué)第二定律答案：ADE第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)不消耗能量卻可以源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器從單一熱源吸熱，全部用來對(duì)外做功而不引起其他變化的機(jī)器違背能量守恒定律，不可能實(shí)現(xiàn)不違背能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律，不可能實(shí)現(xiàn)方法技巧：兩類永動(dòng)機(jī)的比較：熱點(diǎn) 3熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合問題熱點(diǎn)歸納【典題 4】(2017 年遼寧大連高三二模)一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)沿 ABCDA 的變化過程可用如圖 13-3-4 所示的 p-V 圖線描述，其中 DA 為等溫線，氣體在狀態(tài) A 時(shí)溫度為 TA300 K，求：(1)氣體在狀態(tài) C 時(shí)溫度 TC.(2)若氣體在 AB 過程中吸熱 1000 J，則在 AB 過程中氣體內(nèi)能如何變化？變化了多少？圖 13-3-4解：(1)DA 為等溫線，則 TATD300 K，C 到 D 過程由代入數(shù)據(jù)解得：TC375 K.(2)A 到 B 過程壓強(qiáng)不變，則外界對(duì)氣體做功WpV21053103600 J由熱力學(xué)第一定律，得：UQW1000 J600 J400 J則在 AB 過程，氣體內(nèi)能增加，增加了 400 J.