熱力學(xué)定律與能量守恒定律課件

1、選考內(nèi)容選考內(nèi)容第第 3 講講 熱力學(xué)定律與能量守恒定律熱力學(xué)定律與能量守恒定律 功和內(nèi)能功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能熱和內(nèi)能 (2)熱傳遞的三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射 熱傳遞的三種方式各有特點(diǎn)傳導(dǎo)的特點(diǎn)在于沿著物體但不伴之以物質(zhì)的遷移，所以多發(fā)生于固體上；對(duì)流則是靠物質(zhì)的流動(dòng)來傳遞熱，所以對(duì)流是液體和氣體特有的傳熱方式；輻射則無需物質(zhì)作為媒介，而是以直線方式向外傳遞的 (3)熱傳遞過程實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)移的過程熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律 (2)應(yīng)用此定律前應(yīng)準(zhǔn)確理解各物理量的意義為方便、準(zhǔn)確，通常規(guī)定各標(biāo)量的正、負(fù)正、負(fù)的含義如下：U是物體內(nèi)能的增量當(dāng)物體內(nèi)能增加時(shí)取“”號(hào)，減少時(shí)取“”號(hào)W是外界對(duì)

2、系統(tǒng)做的功當(dāng)外界對(duì)系統(tǒng)做功時(shí)取“”號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)對(duì)外界做功時(shí)取“”號(hào)Q是外界與系統(tǒng)之間傳遞的熱量當(dāng)外界傳遞給系統(tǒng)熱量(系統(tǒng)吸熱)時(shí)取“”號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)向外界傳遞熱量(系統(tǒng)放熱)時(shí)取“”號(hào) (3)能的轉(zhuǎn)化與守恒定律是認(rèn)識(shí)自然，改造自然的有力武器，這個(gè)定律將廣泛的自然科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域聯(lián)系起來，使不同領(lǐng)域的科學(xué)工作者有一個(gè)共同語言.熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律 (2)熱力學(xué)第二定律說明自然界中各種不可逆過程都是相關(guān)聯(lián)的，即由某一過程的不可逆性可推出另一過程的不可逆性 (3)熱力學(xué)第二定律已在物理、化學(xué)、生物等自然學(xué)科中有著重要的應(yīng)用，對(duì)我們認(rèn)識(shí)自然、利用自然有重要的指導(dǎo)意義 熱力學(xué)第一定律說明在任何過程中能量必

3、守恒，熱力學(xué)第二定律卻說明并非所有能量守恒過程均能實(shí)現(xiàn)，熱力學(xué)第二定律是反映自然界過程進(jìn)行的方向和條件的一個(gè)規(guī)律，它指出自然界中出現(xiàn)的過程是具有方向性的，某些方向的過程可以實(shí)現(xiàn)，而另一些方向的過程則不能實(shí)現(xiàn)在熱力學(xué)中，它和第一定律相輔相成，缺一不可.熱力學(xué)第二定律的微觀解釋熱力學(xué)第二定律的微觀解釋 從微觀看，熱傳遞的過程中，自然過程是大量分子從無序程度小的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向無序程度大的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程，其逆過程不能自動(dòng)進(jìn)行 大量分子無序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的方向總是向無序性增大的方向進(jìn)行，即一切自然過程總是沿著無序性增大的方向進(jìn)行，這就是熱力學(xué)第二定律的微觀意義.能量耗散能量耗散 對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)

4、用對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用 命題規(guī)律根據(jù)熱力學(xué)第一定律UWQ，判斷通過做功和熱傳遞改變物體內(nèi)能或吸放熱、做功的情況等 解析據(jù)熱力學(xué)第二定律，氣體在一定條件下可將吸收的熱量完全轉(zhuǎn)化為功，所以A正確；據(jù)熱力學(xué)第一定律：UWQ，改變系統(tǒng)內(nèi)能有兩種方式：做功和熱傳遞，所以B、C錯(cuò)誤，D正確 答案AD (2011廣東)圖為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動(dòng)，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動(dòng)的過程中() A外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大 B外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小 C氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大 D氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小 答案A

5、 解析M向下運(yùn)動(dòng)，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功；又沒有熱交換，由熱力學(xué)第一定律可知：氣體的內(nèi)能增大，A正確，B、C、D錯(cuò)誤. 命題規(guī)律根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，確定物體內(nèi)能的變化情況能的轉(zhuǎn)化和守恒定律能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 活塞與支架的總質(zhì)量為M12kg，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭10m/s2，大氣壓強(qiáng)p1.00105Pa，氣缸和活塞都是絕熱的現(xiàn)將細(xì)線拉直到水平，穩(wěn)定后由靜止釋放球，當(dāng)球第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，活塞下降了h0.2m且活塞的速度恰好為零，此時(shí)細(xì)線中的拉力為F252N.求球由靜止釋放到第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中氣缸中的氣體增加的內(nèi)能U.答案答案228J 如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體用不導(dǎo)熱的活

6、塞封閉在內(nèi)壁光滑的絕熱氣缸內(nèi)，氣缸豎直放置，缸內(nèi)安裝一電熱絲，活塞質(zhì)量為m，橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g.開始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，將電熱絲通電給氣體緩慢加熱，測得電熱絲兩端電壓為U，通過的電流為I，經(jīng)過時(shí)間t，活塞緩慢向上移動(dòng)距離L0.求： (1)氣體對(duì)外所做的功； (2)氣體內(nèi)能的增量 答案(1)(p0Smg)L0(2)UIt(p0Smg)L0 解析(1)氣體對(duì)外所做功W(p0Smg)L0 (2)由熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能增加量EQW，則EUIt(p0Smg)L0 命題規(guī)律根據(jù)熱力學(xué)第二定律，判斷有關(guān)說法是否正確熱力學(xué)第二定律的理解熱力學(xué)第二定律的理解 A熱量可以自發(fā)

7、地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外 B電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因?yàn)槠湎牧穗娔?C電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律 D電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律 解析由熱力學(xué)第二定律可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，除非有外界的影響或幫助電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機(jī)的幫助并消耗電能 答案BC 下列說法中正確的是() A第二類永動(dòng)機(jī)和第一類永動(dòng)機(jī)一樣，都違背了能量守恒定律 B熱機(jī)的效率從原理上講可達(dá)100% C因?yàn)槟芰渴睾?，所以“能源危機(jī)”是不可能的 D自然界中的能量盡管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源 答案D 解析第二類永動(dòng)機(jī)是指從單一熱源吸熱，全部用來對(duì)外做功而不引起其他變化的機(jī)器，它并不違背能量守恒定律，卻違背了熱力學(xué)第二定律；第一類永動(dòng)機(jī)是不消耗能量卻可以源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器，它違背能量守恒定律，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤從熱力學(xué)第二定律的表述可知，任何熱機(jī)的效率都達(dá)不到100%，因此B錯(cuò)關(guān)于“能源危機(jī)”必須明確以下幾點(diǎn)： (1)能源是提供能量的資源，如煤、石