2018-2019版高中物理 第四章 能量守恒與熱力學(xué)定律 第五章 能源與可持續(xù)發(fā)展章末總結(jié)學(xué)案 教科版選修3-3.doc

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第四章 能量守恒與熱力學(xué)定律 第五章 能源與可持續(xù)發(fā)展 章末總結(jié) 一、熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用 熱力學(xué)第一定律揭示了內(nèi)能的增量(ΔU)與外界對物體做功(W)和物體從外界吸收熱量(Q)之間的關(guān)系，即ΔU＝W＋Q，正確理解公式的意義及符號含義是解決本類問題的關(guān)鍵． (1)外界對物體做功，W>0；物體對外界做功，W<0； (2)物體從外界吸熱，Q>0；物體放出熱量，Q<0； (3)ΔU>0，物體的內(nèi)能增加；ΔU<0，物體的內(nèi)能減少． 分析題干，確定內(nèi)能改變的方式(W、Q)→判斷W、Q的符號→代入公式ΔU＝W＋Q→得出結(jié)論 例1　如圖1所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)等壓過程到狀態(tài)B.此過程中，氣體壓強p＝1.0105Pa不變，吸收的熱量Q＝7.0102J，求此過程中氣體內(nèi)能的增量． 圖1 答案　5.0102J 解析　等壓變化過程有＝， 對外做的功W＝p(VB－VA) 根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝Q－W， 代入數(shù)據(jù)解得ΔU＝5.0102J. 例2　(多選)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p－T圖像如圖2所示．下列判斷正確的是(　　) 圖2 A．過程ab中氣體一定吸熱 B．過程bc中氣體既不吸熱也不放熱 C．過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱 D．a(chǎn)、b和c三個狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動能最小 答案　AD 解析　由p－T圖像可知過程ab是等容變化，溫度升高，內(nèi)能增加，由熱力學(xué)第一定律可知過程ab中氣體一定吸熱，選項A正確；過程bc溫度不變，即內(nèi)能不變，由于過程bc體積增大，所以氣體對外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體一定吸收熱量，選項B錯誤；過程ca壓強不變，溫度降低，內(nèi)能減少，體積減小，外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律可知，放出的熱量一定大于外界對氣體做的功，選項C錯誤；溫度是分子平均動能的標(biāo)志，由p－T圖像可知，a狀態(tài)氣體溫度最低，則平均動能最小，選項D正確． 二、熱力學(xué)第二定律及其應(yīng)用 1．熱力學(xué)第二定律的表述 (1)克勞修斯表述：不可能把熱量從低溫物體傳遞到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響． (2)開爾文表述：不可能從單一熱源吸取熱量使之全部變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響． (3)用熵表述：在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減?。? 2．熱力學(xué)第二定律的微觀解釋 (1)一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行． (2)掌握熱力學(xué)第二定律時，要注意理解其本質(zhì)，即熱力學(xué)第二定律對宏觀自然過程進行方向的說明，凡是對這種宏觀自然過程進行方向說明的，都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述．熱力學(xué)第二定律的表述很多，但這些不同的表述都是等價的． 例3　(多選)根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷中正確的是(　　) A．熱機中燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成機械能 B．電流的電能不可能全部變成內(nèi)能 C．在火力發(fā)電機中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成電能 D．在熱傳導(dǎo)中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體 答案　ACD 解析　凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都具有方向性．機械能可以自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其他變化，故A正確．由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知，電流的電能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯誤．火力發(fā)電機發(fā)電時，能量轉(zhuǎn)化的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，機械能轉(zhuǎn)化為電能，在此過程中會對外放出熱量，因此，內(nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔?，故C正確．D中符合克勞修斯表述，故D正確．