高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題十三 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 考點(diǎn)1熱力學(xué)第一定律1 改變物體內(nèi)能的兩種方式的比較 2 溫度 內(nèi)能 熱量 功的區(qū)別 3 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 w q u 3 符號(hào)法則 功w 0 外界對(duì)系統(tǒng)做功 w 0 系統(tǒng)對(duì)外 界做功 吸 放 熱量q 0 物體 熱 q 0 物體 熱 內(nèi)能 u 0 內(nèi)能增加 u 0 內(nèi)能減少 在應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時(shí) 應(yīng)注意分清w q的正負(fù)號(hào) 以便準(zhǔn)確地判斷 u的正 負(fù) 4 容易出錯(cuò)的幾種特殊情況 若是絕熱過程 則q 0 w u 即外界對(duì)物體做的 功等于物體內(nèi)能的增加 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 若過程的始末狀態(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 跟蹤訓(xùn)練 1 關(guān)于物體的內(nèi)能和熱量 下列說法中正確的是 a 熱水的內(nèi)能比冷水的內(nèi)能多b 溫度高的物體其熱量必定多 內(nèi)能必定大c 在熱傳遞過程中 內(nèi)能大的物體其內(nèi)能將減小 內(nèi)能小的物體其內(nèi)能將增大 直到兩物體的內(nèi)能相等d 熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度 2 關(guān)于物體內(nèi)能的變化 以下說法中正確的是 a 物體吸收熱量 內(nèi)能一定增大b 物體對(duì)外做功 內(nèi)能一定減小c 物體吸收熱量 同時(shí)對(duì)外做功 內(nèi)能可能不變d 物體放出熱量 同時(shí)對(duì)外做功 內(nèi)能可能不變 d c 3 雙選 某體育館內(nèi)有一恒溫游泳池 水溫等于室溫 現(xiàn)有一個(gè)氣泡從水池底部緩緩上升 那么在上升過程中 泡內(nèi)氣 體 可視為理想氣體 a 分子間的平均距離減小b 分子平均動(dòng)能減小c 不斷吸熱 d 壓強(qiáng)不斷減小 圖13 3 1 解析 氣泡處在恒溫的水池中 可認(rèn)為溫度不變 故平均動(dòng)能不變 選項(xiàng)b錯(cuò)誤 氣泡從水池底部緩緩上升過程中 其壓強(qiáng)在不斷減小 由氣體壓強(qiáng)的微觀解釋可知 體積必在增大 對(duì)外做功 而溫度不變 對(duì)理想氣體而言 其內(nèi)能不變 由熱力學(xué)第一定律知 氣體必不斷從外部環(huán)境中吸熱 故選項(xiàng)a錯(cuò)誤 c d正確 答案 cd 4 如圖13 3 1所示 用一根與絕熱活塞相連的細(xì)線將絕熱汽缸懸掛在某一高度靜止不動(dòng) 汽缸開口向上 缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體 缸內(nèi)活塞可以無摩擦移動(dòng)且不漏氣 現(xiàn)將細(xì) 線剪斷 讓汽缸自由下落 則下列說法正確的是 a 氣體壓強(qiáng)減小 氣體對(duì)外界做功b 氣體壓強(qiáng)增大 外界對(duì)氣體做功c 氣體體積減小 氣體內(nèi)能減小d 氣體體積增大 氣體內(nèi)能減小 解析 在沒有剪斷線前 汽缸內(nèi)密封氣體的壓強(qiáng)p p0 s 剪斷線后 汽缸及活塞組成的系統(tǒng)做自由落體運(yùn)動(dòng) 完 全失重 所以p p0 即壓強(qiáng)增大 故a錯(cuò) 剪斷線后 由于氣體壓強(qiáng)增大到等于大氣壓 活塞相對(duì)汽缸向下運(yùn)動(dòng) 氣體體積減小 外界對(duì)氣體做功 故b對(duì) 由熱力學(xué)第一定律可知 氣體內(nèi)能增大 故c d錯(cuò) g汽缸 答案 b 考點(diǎn)2 熱力學(xué)第二定律 能量守恒定律 1 熱力學(xué)第二定律 1 兩種表述 按熱傳遞的方向性來表述 熱量不能 地從低溫物 體傳到高溫物體 自發(fā) 不產(chǎn)生其他影響 按機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述 不可能從單一熱源吸收熱量 使之完全變成功而 2 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)重要自然規(guī)律 3 熱力學(xué)第二定律的微觀解釋 一切自然過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 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更大的方向發(fā)展 2 能量守恒定律 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)化為別的形式 或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體 在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量 這就是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 無序 保持不變 2 對(duì)能量守恒定律的理解 某種形式的能減少 一定有其他形式的能增加 且減少 量與增加量相等 某個(gè)物體能量的減少 一定存在其他物體能量的增加 且減少量和增加量一定相等 在利用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律解題時(shí) 要注意先搞清過程中有幾種形式的能在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移 分析初 末狀態(tài)確定 e增 e減各為多少 再由 e增 e減列式計(jì)算 3 兩類永動(dòng)機(jī)的比較 跟蹤訓(xùn)練 5 雙選 下列說法中正確的是 ac a 一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性b 一切不違背能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的物理過程都是可以實(shí)現(xiàn)的c 由熱力學(xué)第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進(jìn)行d 一切物理過程都不可能自發(fā)地進(jìn)行解析 由熱力學(xué)第二定律和能量守恒定律易判斷a c是正確的 6 關(guān)于對(duì)永動(dòng)機(jī)的認(rèn)識(shí) 下列說法正確的是 c a 第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)都違背了能量守恒定律 所以都不可能制成b 第一類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律 第二類永動(dòng)機(jī)沒有違背能量守恒定律 因此 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展 第二類永動(dòng)機(jī)是可以制成的c 第一類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第一定律 第二類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律 這兩類永動(dòng)機(jī)都不可能制成d 兩類永動(dòng)機(jī)的實(shí)質(zhì)和工作原理是相同的 都是人們的美好設(shè)想 是永遠(yuǎn)不會(huì)實(shí)現(xiàn)的解析 第一類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律 不可能制成 第二類永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律 也不能制成 7 如圖13 3 2所示 直立容器內(nèi)部有被隔板隔開的一定質(zhì)量的a b兩部分氣體 a的密度較小 b的密度較大 抽去隔板 加熱氣體 使兩部分氣體均勻混合 設(shè)在此過程氣體吸 b 熱q 氣體內(nèi)能增量為 u 則 a u qb uqd 無法比較 解析 a b氣體開始的合重心在中線下 混合均勻后在中線 所以系統(tǒng)重力勢能增大 由能量守恒知 吸收熱量一部分增加氣體內(nèi)能 一部分增加重力勢能 故 u q 圖13 3 熱點(diǎn) 熱力學(xué)第一定律 例題 2010年廣東卷 圖13 3 3是密閉的汽缸 外力推動(dòng)活塞p壓縮氣體 對(duì)缸內(nèi)氣體做功800j 同時(shí)氣體向外界 放熱200j 缸內(nèi)氣體的 a 溫度升高 內(nèi)能增加600jb 溫度升高 內(nèi)能減少200jc 溫度降低 內(nèi)能增加600j d 溫度降低 內(nèi)能減少200j 圖13 3 3 解析 由w q u得 u 800j 200j 600j 一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能大小只與溫度有關(guān) u 0故溫度升高 選a 答案 a 1 定質(zhì)量的氣體 不計(jì)氣體的分子勢能 在溫度升高的過 程中 下列說法正確的是 a 氣體的內(nèi)能一定增加b 外界一定對(duì)氣體做功c 氣體一定從外界吸收熱量d 氣體分子的平均動(dòng)能可能不變 a 觸類旁通 易錯(cuò)點(diǎn) 熱力學(xué)過程分析 例題 將一裝有壓縮空氣的金屬瓶的瓶塞突然打開 使壓縮空氣迅速跑出 當(dāng)瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)降至等于大氣壓p0時(shí) 立即蓋緊瓶塞 過一段時(shí)間后 瓶內(nèi)壓強(qiáng)將 設(shè)瓶外環(huán)境溫度不 變 a 仍為p0c 小于p0 b 大于p0d 無法確定 錯(cuò)解分析 由于是在內(nèi)外氣壓相等的情況下塞上瓶塞的 以為過一段時(shí)間后 內(nèi)外壓強(qiáng)應(yīng)該仍然相等 所以答案誤選a 上述解答中沒有從熱力學(xué)規(guī)律出發(fā) 不能把生活語言 如 突然 空氣迅速跑出 等詞語 翻譯 成 物理語言 上述表達(dá)的物理語言可表述為 壓縮氣體對(duì)外做功 與外界來不及進(jìn)行熱交換 即所謂的絕熱過程 另外就是 過一段時(shí)間 這是一個(gè)可能有熱交換的過程 因?yàn)槠孔邮墙饘俚?金屬一般都是熱的良導(dǎo)體 上述錯(cuò)誤正是因?yàn)闆]有分析這兩個(gè)熱力學(xué)過程所致 正確解析 拔開瓶塞 瓶內(nèi)空氣急速膨脹跑出來 這是一個(gè)近似的絕熱膨脹過程 氣體對(duì)外做功 根據(jù)熱力學(xué)第一定律 氣體的內(nèi)能一定減少 即溫度迅速降低 由于是在室溫下拔開瓶塞的 所以瓶內(nèi)氣體的溫度一定低于室溫 當(dāng)瓶內(nèi)外氣體壓強(qiáng)相等后 塞上瓶塞 立刻又出現(xiàn)了一個(gè)新的熱力學(xué)過程 由于瓶內(nèi)氣溫低于室溫 必將有熱量從外界傳向瓶內(nèi)空氣 使瓶內(nèi)空氣的溫度升高 瓶內(nèi)空氣的壓強(qiáng)也就隨著溫度的升高而增大 所以 正確答案應(yīng)為b 指點(diǎn)迷津 解此類題時(shí)要注意把握住題設(shè)的關(guān)鍵詞所反映的隱含條件 注意分析物理過程 只是根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)想當(dāng)然一般是要出錯(cuò)的 糾錯(cuò)強(qiáng)化 1 下列說法中正確的是 d a 溫度低的物體內(nèi)能小b 溫度低的物體分子運(yùn)動(dòng)