201x屆高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 第三節(jié) 熱力學(xué)定律與能量守恒

1、第三節(jié)熱力學(xué)定律與能量守恒第三節(jié)熱力學(xué)定律與能量守恒第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)一、熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律一、熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律1改變物體內(nèi)能的兩種方式改變物體內(nèi)能的兩種方式(1)_；(2)_2熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律(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傳遞的熱內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和量與外界對(duì)它所做的功的和(2)表達(dá)式：表達(dá)式：UQW做功做功熱傳遞熱傳遞3能的轉(zhuǎn)化和守恒定律能的轉(zhuǎn)化和守恒定律(1)內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種

2、形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變(2)第一類永動(dòng)機(jī)：違背能量守恒定律的機(jī)器被稱為第一類永第一類永動(dòng)機(jī)：違背能量守恒定律的機(jī)器被稱為第一類永動(dòng)機(jī)它是不可能制成的動(dòng)機(jī)它是不可能制成的 1. (2014高考廣東卷高考廣東卷)用密封性好、充用密封性好、充 滿氣體的塑滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖所示，充氣袋四周被擠壓時(shí)，假設(shè)袋料袋包裹易碎品，如圖所示，充氣袋四周被擠壓時(shí)，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，則袋內(nèi)氣體內(nèi)氣體與外界無熱交換，則袋內(nèi)氣體()A體積減小，內(nèi)能增大

3、體積減小，內(nèi)能增大B體積減小，壓強(qiáng)減小體積減小，壓強(qiáng)減小C對(duì)外界做負(fù)功，內(nèi)能增大對(duì)外界做負(fù)功，內(nèi)能增大D對(duì)外界做正功，壓強(qiáng)減小對(duì)外界做正功，壓強(qiáng)減小AC二、熱力學(xué)第二定律二、熱力學(xué)第二定律1常見的兩種表述常見的兩種表述(1)克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從_物體傳到物體傳到_物體物體(2)開爾文表述：不可能從開爾文表述：不可能從_吸收熱量，使之完全變成吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響功，而不產(chǎn)生其他影響2第二類永動(dòng)機(jī)：第二類永動(dòng)機(jī)：違背宏觀熱現(xiàn)象方向性的機(jī)器被稱為第二違背宏觀熱現(xiàn)象方向性的機(jī)器被稱為第二類永動(dòng)機(jī)這類永動(dòng)機(jī)不違背類永動(dòng)機(jī)這類永動(dòng)機(jī)不違背_，但

4、它違背了，但它違背了_，也是不可能制成的，也是不可能制成的低溫低溫高溫高溫單一熱庫單一熱庫能量守恒定律能量守恒定律熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律 2.對(duì)熱力學(xué)第二定律，下列理解正確的是對(duì)熱力學(xué)第二定律，下列理解正確的是()A自然界進(jìn)行的一切宏觀過程都是可逆的自然界進(jìn)行的一切宏觀過程都是可逆的B自然界進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，是不自然界進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，是不可逆的可逆的C熱量不可能由低溫物體傳遞到高溫物體熱量不可能由低溫物體傳遞到高溫物體D由熱力學(xué)第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是由熱力學(xué)第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱源吸收熱量，

5、完全變成功也是可能的可能的，從單一熱源吸收熱量，完全變成功也是可能的BD考點(diǎn)一考點(diǎn)一 對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解及對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用應(yīng)用考點(diǎn)二考點(diǎn)二 對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解考點(diǎn)一對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用考點(diǎn)一對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用1熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱內(nèi)能的過程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系傳遞之間的定量關(guān)系2對(duì)公式對(duì)公式UQW符號(hào)的規(guī)定符號(hào)的規(guī)定符號(hào)符號(hào)WQU外界對(duì)物體做功外界對(duì)物體做功物體吸收

6、熱量物體吸收熱量內(nèi)能增加內(nèi)能增加物體對(duì)外界做功物體對(duì)外界做功物體放出熱量物體放出熱量內(nèi)能減少內(nèi)能減少3.幾種特殊情況幾種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則若過程是絕熱的，則Q0，WU，外界對(duì)物體做的功等，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量于物體內(nèi)能的增加量(2)若過程中不做功，即若過程中不做功，即W0，則，則QU，物體吸收的熱量等，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量于物體內(nèi)能的增加量(3)若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即U0，則，則WQ0或或WQ.外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量特別提醒：特別提醒：(1)做功與熱傳遞在改變

7、內(nèi)能的效果上是相同做功與熱傳遞在改變內(nèi)能的效果上是相同的，但是從運(yùn)動(dòng)形式、能量轉(zhuǎn)化的角度上看是不同的：做功的，但是從運(yùn)動(dòng)形式、能量轉(zhuǎn)化的角度上看是不同的：做功是其他形式的運(yùn)動(dòng)和熱運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化，是其他形式的能與內(nèi)能是其他形式的運(yùn)動(dòng)和熱運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化，是其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化；而熱傳遞則是熱運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)移，是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移之間的轉(zhuǎn)化；而熱傳遞則是熱運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)移，是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移(2)氣體向真空中膨脹不做功氣體向真空中膨脹不做功 在如圖所示的坐標(biāo)系中，一定質(zhì)量的某種理想氣體在如圖所示的坐標(biāo)系中，一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過程：第一種變化是從狀態(tài)先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過程：第一種變化是從狀態(tài)A

8、到狀到狀態(tài)態(tài)B，外界對(duì)該氣體做功為，外界對(duì)該氣體做功為6 J；第二種變化是從狀態(tài)；第二種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)到狀態(tài)C，該氣體從外界吸收的熱量為，該氣體從外界吸收的熱量為9 J圖線圖線AC的反向延長線過的反向延長線過坐標(biāo)原點(diǎn)坐標(biāo)原點(diǎn)O，B、C兩狀態(tài)的溫度相同，理想氣體的分子勢(shì)能兩狀態(tài)的溫度相同，理想氣體的分子勢(shì)能為零求：為零求：(1)從狀態(tài)從狀態(tài)A到狀態(tài)到狀態(tài)C的過程，該氣體對(duì)外界做的功的過程，該氣體對(duì)外界做的功W1和其內(nèi)和其內(nèi)能的增量能的增量U1；(2)從狀態(tài)從狀態(tài)A到狀態(tài)到狀態(tài)B的過程，該氣體內(nèi)能的增量的過程，該氣體內(nèi)能的增量U2及其從外及其從外界吸收的熱量界吸收的熱量Q2.解析解析(1)由

9、題意知從狀態(tài)由題意知從狀態(tài)A到狀態(tài)到狀態(tài)C的過程，氣體發(fā)生等容的過程，氣體發(fā)生等容變化變化該氣體對(duì)外界做的功該氣體對(duì)外界做的功W10根據(jù)熱力學(xué)第一定律根據(jù)熱力學(xué)第一定律U1W1Q1內(nèi)能的增量內(nèi)能的增量U1Q19 J.(2)從狀態(tài)從狀態(tài)A到狀態(tài)到狀態(tài)B的過程，體積減小，溫度升高的過程，體積減小，溫度升高該氣體內(nèi)能的增量該氣體內(nèi)能的增量U2U19 J根據(jù)熱力學(xué)第一定律有根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U2W2Q2從外界吸收的熱量從外界吸收的熱量Q2U2W23 J.答案答案(1)09 J(2)9 J3 J總結(jié)提升總結(jié)提升(1)做功看體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，做功看體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)；體積縮

10、小，外界對(duì)氣體做功，為負(fù)；體積縮小，外界對(duì)氣體做功，W為正為正(2)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)Q0.(3)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)，主要要 體體 現(xiàn)現(xiàn) 在在 分子動(dòng)能的變化上，從分子動(dòng)能的變化上，從 宏宏 觀上看觀上看 就就 是是 溫溫 度發(fā)生度發(fā)生了變化了變化 1.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài) a沿沿abc變化到狀態(tài)變化到狀態(tài)c，吸收了，吸收了340 J的熱量，并對(duì)外做功的熱量，并對(duì)外做功120 J若若 該該氣體由狀態(tài)氣體由狀態(tài)a沿沿adc變化

11、到狀態(tài)變化到狀態(tài)c時(shí)，對(duì)外做功時(shí)，對(duì)外做功40 J，則這一，則這一 過過程中氣體程中氣體_(填填“吸收吸收”或或“放出放出”)熱量熱量_J.吸收吸收260解析：對(duì)該理想氣體由狀態(tài)解析：對(duì)該理想氣體由狀態(tài)a沿沿abc變化到狀態(tài)變化到狀態(tài)c，由熱力學(xué)第，由熱力學(xué)第一定律可得：一定律可得：UQW340 J120 J220 J，即從，即從a狀態(tài)狀態(tài)到到c狀態(tài)，理想氣體的內(nèi)能增加了狀態(tài)，理想氣體的內(nèi)能增加了220 J；若該氣體由狀態(tài)；若該氣體由狀態(tài)a沿沿adc變化到狀態(tài)變化到狀態(tài)c時(shí)，對(duì)外做功時(shí)，對(duì)外做功40 J，此過程理想氣體的內(nèi)能增，此過程理想氣體的內(nèi)能增加還是加還是220 J，所以可以判定此過程是

12、吸收熱量，再根據(jù)熱力，所以可以判定此過程是吸收熱量，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得：學(xué)第一定律可得：UQW，得，得QUW220 J40 J260 J.考點(diǎn)二對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解考點(diǎn)二對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解1在熱力學(xué)第二定律的表述中，在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其他不產(chǎn)生其他影響影響”的涵義的涵義(1)“自發(fā)地自發(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需要借助外界提供能量的幫助(2)“不產(chǎn)生其他影響不產(chǎn)生其他影響”的涵義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在的涵義是發(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)

13、生熱力學(xué)方面的影響如吸本系統(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)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)過程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性象的宏觀過程都具有方向性特別提醒：特別提醒：熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但在有外界影響的條件下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物但在有外界影響的條件下，熱量可以從低溫物體傳到

14、高溫物體，如電冰箱；在引起其他變化的條件下內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)體，如電冰箱；在引起其他變化的條件下內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如氣體的等溫膨脹過程化為機(jī)械能，如氣體的等溫膨脹過程3兩類永動(dòng)機(jī)的比較兩類永動(dòng)機(jī)的比較第一類永動(dòng)機(jī)第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)不需要任何動(dòng)力或燃料不需要任何動(dòng)力或燃料,卻能不斷地對(duì)外做功的卻能不斷地對(duì)外做功的機(jī)器機(jī)器從單一熱源吸收熱量，使之從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器影響的機(jī)器違背能量守恒定律違背能量守恒定律,不不可能制成可能制成不違背能量守恒定律，但違背不違背能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律，不可能制成熱力學(xué)

15、第二定律，不可能制成 關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A為了增加物體的內(nèi)能，必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量為了增加物體的內(nèi)能，必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量B對(duì)某物體做功，必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加對(duì)某物體做功，必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加C可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣梢詮膯我粺嵩次諢崃浚怪耆優(yōu)楣不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體E功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過程是不可逆過程功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過程是不可逆過程ACE解析解析選項(xiàng)選項(xiàng)A，內(nèi)能的改變可以通過做功或熱傳遞進(jìn)行，故，內(nèi)能的改變可以通過做功或熱傳遞進(jìn)行，故A正確；

16、選項(xiàng)正確；選項(xiàng)B，對(duì)某物體做功，物體的內(nèi)能不一定增加，對(duì)某物體做功，物體的內(nèi)能不一定增加，B錯(cuò)誤；選項(xiàng)錯(cuò)誤；選項(xiàng)C，在引起其他變化的情，在引起其他變化的情況下，可以從單一況下，可以從單一熱源吸收熱量，將其全部變?yōu)楣?，熱源吸收熱量，將其全部變?yōu)楣Γ珻正確；選項(xiàng)正確；選項(xiàng)D，在引起其，在引起其他變化的情況下，可以使熱量從低溫物體傳向高溫物體，他變化的情況下，可以使熱量從低溫物體傳向高溫物體，D錯(cuò)錯(cuò) 誤；選誤；選 項(xiàng)項(xiàng) E，涉，涉 及熱及熱 現(xiàn)現(xiàn) 象象 的的 宏宏 觀觀 過過 程都具有方向性，程都具有方向性，故故E正確正確 2.(2015廣東汕頭模擬廣東汕頭模擬)以下哪個(gè)現(xiàn)象以下哪個(gè)現(xiàn)象不違背熱力不

17、違背熱力學(xué)第二定律學(xué)第二定律()A一杯熱茶在打開蓋后，茶會(huì)自動(dòng)變得更熱一杯熱茶在打開蓋后，茶會(huì)自動(dòng)變得更熱B沒有漏氣、沒有摩擦的理想熱機(jī)，其效率可能是沒有漏氣、沒有摩擦的理想熱機(jī)，其效率可能是100%C桶中渾濁的泥水在靜置一段桶中渾濁的泥水在靜置一段 時(shí)間后，泥時(shí)間后，泥 沙下沉，上面的沙下沉，上面的水變清，泥、水自動(dòng)分離水變清，泥、水自動(dòng)分離D熱量自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體熱量自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體解析：茶不會(huì)自發(fā)地變得更熱，選項(xiàng)解析：茶不會(huì)自發(fā)地變得更熱，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；無錯(cuò)誤；無 論什論什 么樣的么樣的熱機(jī)，效率永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到熱機(jī)，效率永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到100%，選項(xiàng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；熱量不錯(cuò)誤

18、；熱量不 會(huì)自發(fā)會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，選項(xiàng)地從低溫物體傳到高溫物體，選項(xiàng)D錯(cuò)誤錯(cuò)誤C方法技巧方法技巧氣態(tài)方程與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用氣態(tài)方程與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用 (2013高考山東卷高考山東卷)我國我國“蛟龍蛟龍”號(hào)號(hào)深海探測(cè)船載人下深海探測(cè)船載人下潛超過七千米，再創(chuàng)載人深潛新紀(jì)錄在某次深潛實(shí)驗(yàn)中，潛超過七千米，再創(chuàng)載人深潛新紀(jì)錄在某次深潛實(shí)驗(yàn)中，“蛟龍蛟龍”號(hào)探測(cè)到號(hào)探測(cè)到990 m深處的海水溫度為深處的海水溫度為280 K某同學(xué)利某同學(xué)利用該數(shù)據(jù)來研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化如圖所示，導(dǎo)用該數(shù)據(jù)來研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化如圖所示，導(dǎo)熱良好的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，不

19、計(jì)活塞的質(zhì)量和摩熱良好的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，不計(jì)活塞的質(zhì)量和摩擦，汽缸所處海平面的溫度擦，汽缸所處海平面的溫度T0300 K，壓強(qiáng)，壓強(qiáng)p01 atm，封，封閉氣體的體積閉氣體的體積V03 m3，如果將該汽缸下潛至，如果將該汽缸下潛至990 m深處，此深處，此過程中封閉氣體可視為理想氣體過程中封閉氣體可視為理想氣體(1)求求990 m深處封閉氣體的體積深處封閉氣體的體積(1 atm相當(dāng)于相當(dāng)于10 m深的海水產(chǎn)深的海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)生的壓強(qiáng))(2)下潛過程中封閉氣體下潛過程中封閉氣體_(填填“吸熱吸熱”或或“放熱放熱”)，傳遞的熱量傳遞的熱量_(填填“大于大于”或或“小于小于”)外界對(duì)氣體所做外界對(duì)氣體所做的功的功審題點(diǎn)睛審題點(diǎn)睛(1)分析封閉氣體的初、末狀態(tài)，明確氣體狀態(tài)分析封閉氣體的初、末狀態(tài)，明確氣體狀態(tài)變化遵守的規(guī)律，選用公式列方程求解變化遵守的規(guī)律，選用公式列方程求解(2)根據(jù)溫度變化確定內(nèi)能的變化情況，根據(jù)體積的變化，確根據(jù)溫度變化確定內(nèi)能的變化情況，根據(jù)體積的變化，確定做功情況，由熱力學(xué)第一定律確定吸、放熱情況及與做功定做功情況，由熱力學(xué)第一定律確定吸、放熱情況及與做功的關(guān)系的關(guān)系答案答案102 m3放熱放熱大于大于 3.(2014高考新課標(biāo)全國卷高考新課標(biāo)全國卷)一定量一定量的理想氣體的理想氣體從狀