2019版高考物理一輪復(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.ppt

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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(guò)程 內(nèi)能 的改變量可用 的數(shù)值來(lái)量度 熱傳遞 熱量 2 是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過(guò)程 內(nèi)能轉(zhuǎn)移量用 來(lái)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 U W Q 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(guò)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(guò)程都是不可能的 而對(duì)外做功的第一類(lèi)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(kāi)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(guò)程的方向性 2 第二類(lèi)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(lèi)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(guò)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(guò)程總是沿著分子熱運(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(wú)序 所以自發(fā)的宏觀過(guò)程總是向無(wú)序度 的方向發(fā)展 無(wú)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(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(guò)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 BDE 2 多選 2016年新課標(biāo) 卷 一定量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始 經(jīng)歷等溫或等壓過(guò)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(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)O 下列 判斷正確的是 圖13 3 1 A 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(guò)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(guò)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(guò)程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過(guò)程da中氣體對(duì) 外界做的功答案 ABE 3 多選 2016年新課標(biāo) 卷 關(guān)于氣體的內(nèi)能 下列說(shuō)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(guò)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(kāi) 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(lái)的體積 假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣 下列說(shuō)法正確的是 圖13 3 2 A 氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同 B 氣體在被壓縮的過(guò)程中內(nèi)能增大 C 在自發(fā)擴(kuò)散過(guò)程中 氣體對(duì)外界做功 D 氣體在被壓縮的過(guò)程中 外界對(duì)氣體做功 E 氣體在被壓縮的過(guò)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A B和D A的過(guò)程中 氣體放出的熱量分別為4J和20J 在B C和C D的過(guò)程中 氣體吸收的熱量分別為20J和12J 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 U 0 吸收的熱量Q 20 12 4 20 J 8J 由熱力學(xué)第一定律 U Q W得 W 8J 氣體對(duì)外做功8J 方法技巧 1 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(méi)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(guò)程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成 對(duì)周?chē)h(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(guò)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(guò)程都具有方向性 3 熱力學(xué)過(guò)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(shuō)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(lái)做功B 可以從單一熱源吸收熱量 并把它全部用來(lái)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(guò)程是不可逆過(guò)程E 與熱現(xiàn)象有關(guān)的變化過(guò)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(lái)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(lái)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 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(guò)程是不可逆過(guò)程 故選項(xiàng)D正確 與熱學(xué)有關(guān)的變化過(guò)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(lèi)永動(dòng)機(jī) 下列說(shuō)法正確的 是 A 能將從單一熱源吸收的熱量全部用來(lái)做功 而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)B 第二類(lèi)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(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成 說(shuō)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(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成 說(shuō)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(lèi)永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律 但違反熱力學(xué)第二定律答案 ADE 方法技巧 兩類(lèi)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(wèn)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A B C D A的變化過(guò)程可用如圖13 3 4所示的p V圖線描述 其中D A為等溫線 氣體在狀態(tài)A時(shí)溫度為T(mén)A 300K 求 1 氣體在狀態(tài)C時(shí)溫度TC 2 若氣體在A B過(guò)程中吸熱1000J 則在A B過(guò)程中氣 體內(nèi)能如何變化 變化了多少 圖13 3 4 解 1 D A為等溫線 則TA TD 300K C到D過(guò)程由 代入數(shù)據(jù)解得 TC 375K 2 A到B過(guò)程壓強(qiáng)不變 則外界對(duì)氣體做功W p V 2 105 3 10 3 600J由熱力學(xué)第一定律 得 U Q W 1000J 600J 400J則在A B過(guò)程 氣體內(nèi)能增加 增加了400J