高考物理（人教版、全国II）一轮复习课件：选修3-3 基础课时3热力学定律与能量守恒定律

基础课时3　热力学定律与能量守恒定律知识点一、热力学第一定律1.改变物体内能的两种方式 (1)_____；(2)热传递。2.热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的______与外界对它所做的功的和。 (2) 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式：ΔU＝______。 (3)ΔU＝______中正、负号法则：做功热量Q＋WQ＋W吸收放出增加减少知识点二、能量守恒定律1.内容 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式_____为另一种形式，或者是从一个物体_____到别的物体，在_____或_____的过程中，能量的_____保持不变。转化转移转化转移总量 物理量意义符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体_____热量 内能_____ － 物体对外界做功 物体_____热量 内能_____2.条件性 能量守恒定律是自然界的_________，某一种形式的能是否守恒是有条件的。3.第一类永动机是不可能制成的，它违背了_____________。知识点三、热力学第二定律1.热力学第二定律的两种表述　(1)克劳修斯表述：热量不能_______从低温物体传到高温物体。　(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而________________。或表述为“_______永动机是不可能制成的”。普遍规律能量守恒定律自发地不产生其他影响第二类2.用熵的概念表示热力学第二定律　在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会_____。3.热力学第二定律的微观意义　一切自发过程总是沿着分子热运动的______增大的方向进行。4.第二类永动机不可能制成的原因是违背了________________。减小无序性热力学第二定律[思考判断](1)为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量，做功和热传递的实质是相同的。(　　)(2)绝热过程中，外界压缩气体做功20J，气体的内能可能不变。(　　)(3)在给自行车打气时，会发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外界吸热。(　　)(4)可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功。(　　) 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√考点一　对热力学第一定律的理解1.热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系，即ΔU＝Q＋W。2.几种特殊情况　(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量。　(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量。　(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q。外界对物体做的功等于物体放出的热量。【例1】　(2015·北京理综，13)下列说法正确的是(　　) A.物体放出热量，其内能一定减小 B.物体对外做功，其内能一定减小 C.物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加 D.物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变　解析　若物体放热Q＜0，但做功W未知，所以内能不一定减小，选项A错误；物体对外做功W＜0，但Q未知，所以内能不一定减小，选项B错误；物体吸收热量Q＞0，同时对外做功W＜0，(W＋Q)可正、可负，所以内能可能增加，故选项C正确；物体放出热量Q＜0，同时对外做功W＜0，所以ΔU＜0，即内能一定减小，选项D错误。　答案　C【变式训练】1.如图1所示p－V图中，一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280J，放出热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200J。图1(1)ACB过程中气体的内能如何变化？变化了多少？(2)BDA过程中气体吸收还是放出多少热量？解析　(1)ACB过程中W1＝－280J，Q1＝－410J由热力学第一定律UB－UA＝W1＋Q1＝－690J气体内能的减少量为690J(2)因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数，BDA过程中气体内能变化量UA－UB＝690J由题知W2＝200J由热力学第一定律UA－UB＝W2＋Q2解得Q2＝490J即气体吸收热量490J。答案　(1)减少了690J　(2)吸收490J考点二　对热力学第二定律的理解1.对热力学第二定律关键词的理解　在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义。　(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。　(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。2.热力学第二定律的实质自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。如3.两类永动机的比较 分类 第一类永动机 第二类永动机 设计要求 不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器 从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器 不可能制成的原因 违背能量守恒 不违背能量守恒，违背热力学第二定律【例2】　(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是(　　)　A.为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量　B.对某物体做功，必定会使该物体的内能增加　C.可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功　D.不可能使热量从低温物体传向高温物体　E.功转变为热的宏观自然过程是不可逆过程　解析　内能的改变可以通过做功或热传递进行，故A正确；对某物体做功，若物体向外放热，则物体的内能不一定增加，B错误；在引起其他变化的情况下，从单一热源吸收热量可以将其全部变为功，C正确；在引起其他变化的情况下，可以将热量从低温物体传向高温物体，D错误；涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性，故E正确。　答案　ACE【变式训练】2.关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是(　　) A.第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律　B.第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律　C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能　D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的　解析　第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机违反热力学第二定律，A、B错误；由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C错误；由热力学第二定律可知D中现象是可能的，但会引起其他变化，D正确。D考点三　热力学定律与气体实验定律的综合应用【例3】　[2015·福建理综，29(2)]如图2，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c。设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac。则(　　)图2A.Tb＞Tc，Qab＞Qac B.Tb＞Tc，Qab＜QacC.Tb＝Tc，Qab＞Qac D.Tb＝Tc，Qab＜Qac答案　C【变式训练】3.如图3甲所示，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m。现使汽缸内的气体缓缓按图乙所示的规律变化，汽缸内的气体从状态A变化到状态B。若该过程中气体内能发生了变化，气体柱高度增加了ΔL。外界大气压强为p0。图3(1)(多选)下列说法中正确的是________。A.该过程中汽缸内气体的压强始终为p0B.该过程中气体的内能不断增大C.该过程中气体不断从外界吸收热量D.气体在该过程中吸收的热量大于它对外界做的功E.A和B两个状态，汽缸内壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数相同(2)汽缸内气体的温度为T1时，气体柱的高度为L＝________(用图中和题目中给出的字母表示)。(3)若气体从状态A变化到状态B的过程中从外界吸收的热量为Q，则被封闭气体的内能变化了多少？1.(多选)下列过程中，可能发生的是(　　) A.某工作物质从高温热源吸收20kJ的热量，不可能全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响 B.打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发收缩进去，恢复原状 C.利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体温度更高 D.将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开 E.冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来解析　根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些手段是可以实现的，故选项C正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他影响，故选项A、E正确；气体膨胀具有方向性，故选项B错误；扩散现象也有方向性，选项D错误。答案　ACE2.(多选)下列说法正确的有(　　) A.1g水中所含的分子数目和地球的总人口数差不多 B.气体对容器壁的压强，是由气体分子对容器壁的频繁碰撞造成的 C.物体内能增加，温度不一定升高 D.一定质量的密闭气体从外界吸收热量，内能不一定增加 E.能量在转化过程中守恒，所以我们可以将失去的能量全部转化回我们可以利用的能量，以解决能源需求问题答案　BCD3.(多选)一定质量的理想气体，经过一个压缩过程后，体积减小为原来的一半，这个过程可以是等温的、绝热的或等压的过程。在这三个过程中(　　　) A.绝热过程做功最多 B.等温过程做功最多 C.等压过程内能减少 D.等温过程对外放热　解析　如图所示，等压、等温、绝热压缩过程可分别用ab、ac、ad表示。根据图象不难看出，做功的关系为Wab＜Wac＜Wad，b、c、d三点的温度关系为Tb＜Tc＜Td，即等压过程内能减少，等温过程内能不变，绝热过程内能增加。 ACD4.一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸内，如图4所示水平放置。活塞的质量m＝20kg，横截面积S＝100cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L1＝12cm，离汽缸口的距离L2＝3cm。外界气温为27℃，大气压强为1.0×105Pa，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，已知g＝10m/s2，求：图4(1)此时气体的温度为多少？(2)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q＝370J的热量，则气体增加的内能ΔU多大？解析　(1)当汽缸水平放置时，p0＝1.0×105Pa，V0＝L1S，T0＝(273＋27)K当汽缸口朝上，活塞到达汽缸口时，活塞的受力 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 图如图所示，有p1S＝p0S＋mg答案　(1)450K　(2)310J小结巧记3个定律——热力学第一定律、热力学第二定律、能量守恒定律2个区别——温度、内能、热量、功之间的区别、第一类永动机和第二类永动机之间的区别1个公式——ΔU＝W＋Q