高考物理 第三課時 熱力學定律與能量守恒導與練復習課件

1、2012高三物理復習課件（導與練福建）第13章第三課時熱力學定律與能量守恒1理解熱傳遞和做功是改變物體內(nèi)能的兩種不同方式，理解二者差異2理解熱力學第一定律，會進行簡單計算3理解熱力學第二定律的不同表述的等價性1改變內(nèi)能的兩種方式的比較做功熱傳遞內(nèi)能變化外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加，物體對外做功，物體的內(nèi)能減小物體吸收熱量，內(nèi)能增加，物體放出熱量，內(nèi)能減小本質(zhì)其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移相互聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱在改變內(nèi)能的效果上是等效的 物體的內(nèi)能增加與否，不能單純地只看做功或熱傳遞，兩個過程需要全面考慮2熱力學第一定律和能量守恒定律(1)

2、熱力學第一定律內(nèi)容：一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界對它傳遞的熱量和外界對它做功的和公式表示為UWQ.符號法則：正值()負值()U內(nèi)能增加內(nèi)能減少Q(mào)系統(tǒng)吸收熱量系統(tǒng)放出熱量W外界對系統(tǒng)做功系統(tǒng)對外界做功(2)能量守恒定律：能量既不會消失，也不會創(chuàng)生，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而能量的總值保持不變(3)第一類永動機：違背能量守恒定律的機器被稱為第一類永動機，它是不可能制成的3熱力學第二定律及其微觀解釋(1)常見的兩種表述克勞修斯表述(按熱傳遞的方向性來表述)：不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體，而不引起其他變化開爾文表述(按機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表

3、述)：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉?，而不引起其他變?(2)熱力學第二定律的微觀解釋熱力學第二定律使人們認識到：自然界中進行的涉及到熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，揭示了大量分子參與的宏觀過程具有不可逆性熵和熵增加原理a熵：熵是量度系統(tǒng)無序程度的物理量，系統(tǒng)越混亂，無序程度越高，這個系統(tǒng)的熵越大，系統(tǒng)自發(fā)變化時，總是向著無序程度增加的方向發(fā)展b熵增加原理在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小，如果過程可逆，則熵不變；如果過程不可逆，則熵增加 任何宏觀物質(zhì)系統(tǒng)都有一定量的熵，熵可以在系統(tǒng)的變化過程中產(chǎn)生和傳遞熵的增加將導致能量品質(zhì)退化，即能量退降 (3)第二類永動機：違背宏觀

4、熱現(xiàn)象方向性的機器被稱為第二類永動機這類永動機不違背能量守恒定律，但它違背了熱力學第二定律，也是不可能制成的4能源與環(huán)境能源的開發(fā)和利用(1)能量耗散集中度較高因而也是有序度較高的能量(如機械能、電能、化學能等)，當它們變?yōu)榄h(huán)境的內(nèi)能后，就成為更加分散因而也是無序度更大的能量，我們無法把這些分散的內(nèi)能重新收集起來加以利用，這樣的轉(zhuǎn)化過程叫能量耗散(2)能源常規(guī)能源：煤、石油、天然氣等新能源：太陽能、風能、氫能、地熱能、生物質(zhì)能、海洋能等 (對應(yīng)學生用書第172173頁)1(2009年福建卷)一定質(zhì)量的理想氣體在某一過程中，外界對氣體做功7.0104 J，氣體內(nèi)能減少1.3105 J，則此過程_

5、B_.(填選項前的編號)A氣體從外界吸收熱量2.0105 JB氣體向外界放出熱量2.0105 JC氣體從外界吸收熱量2.0104 JD氣體向外界放出熱量6.0104 J解析：由題意可知W7.0104 J，U1.3105 J，根據(jù)WQU得QUW1.3105 J7.0104 J2.0105 J，所以氣體向外界放出熱量2.0105 J.2一定質(zhì)量的理想氣體在一容器中推動絕熱活塞向外膨脹，下列說法正確的是_D_.A氣體的熵減少，但由于是絕熱過程，內(nèi)能不變B氣體的熵減少，同時對外做功，內(nèi)能減少C氣體的熵不會減少，但由于是絕熱過程，內(nèi)能不變D氣體的熵不會減少，同時對外做功，內(nèi)能減少解析：根據(jù)熵增加原理可知

6、，在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減少，所以A，B錯由于是絕熱過程，沒有熱傳遞，但又對外做功，所以內(nèi)能減少，D對，C錯故正確答案為D.3下列說法中正確的是_A_.A一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性B一切不違反能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的物理過程都是可能實現(xiàn)的C由熱力學第二定律不能判斷物理過程能否自發(fā)進行D一切物理過程都不可能自發(fā)地進行解析：熱力學第二定律指出了熱現(xiàn)象的方向性，而同時也指出了發(fā)生這些單一方向的過程的條件自發(fā)，這也就說明了這些過程中的一些其逆過程在某些條件下也是可以發(fā)生的，但也有的是不可能發(fā)生的 熱力學第一定律的理解和計算1溫度、內(nèi)能、熱量和功的區(qū)別與聯(lián)系溫度內(nèi)能熱量功含義表示

7、物體的冷熱程度，是物體分子平均動能的標志，它是大量分子熱運動的集體表現(xiàn)，對個別分子來說，溫度沒有意義物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和，它是由大量分子的熱運動和分子的相對位置所決定的能是熱傳遞過程中內(nèi)能的改變量，熱量是用來量度熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移多少的物理量做功過程是機械能或其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化過程關(guān)系溫度和內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量和功則是過程量熱傳遞的前提條件是存在溫差，傳遞的是熱量而不是溫度，實質(zhì)上是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移2.對公式UWQ的應(yīng)用(1)應(yīng)用熱力學第一定律時要明確研究的對象是哪個物體或者是哪個熱力學系統(tǒng)(2)應(yīng)用熱力學第一定律計算時，要依照符號法則代入數(shù)據(jù)對結(jié)果的正、負也同樣依照規(guī)則來解

8、釋其意義【例1】 (2010年福建卷)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動的絕熱活塞今對活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減小若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體_(填選項前的字母)A溫度升高，壓強增大，內(nèi)能減少B溫度降低，壓強增大，內(nèi)能減少C溫度升高，壓強增大，內(nèi)能增加D溫度降低，壓強減小，內(nèi)能增加思路點撥：(1)理想氣體無分子力，無分子勢能，故一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)(2)絕熱系統(tǒng)內(nèi)能的改變只與做功情況有關(guān)答案：C. 做功和熱傳遞都能使內(nèi)能發(fā)生改變，通過熱力學第一定律定量計算時，

9、有兩種處理方法，一是記清楚各量符號的正負，二是通過能量流向圖得出是吸熱還是放熱，是對外做功還是外界對物體做功針對訓練11：(2010年江蘇卷改編)在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24 kJ的功現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5 kJ的熱量在上述兩個過程中，空氣_A內(nèi)能共減少5 kJ，吸收19 kJ的熱量B內(nèi)能共減少5 kJ，放出29 kJ的熱量C內(nèi)能共增加19 kJ，放出29 kJ的熱量D內(nèi)能共增加19 kJ，吸收19 kJ的熱量解析：根據(jù)熱力學第一定律UQW，第一個過程W124 kJ，溫度不變，得U10，Q1W124 kJ；

10、第二個過程，體積不變，W20，Q25 kJ，得U25 kJ，所以UU1U25 kJ，QQ1Q229 kJ.答案：B.4兩類永動機的比較第一類永動機第二類永動機不消耗能量卻可以源源不斷地對外做功的機器從單一熱源吸熱，全部用來對外做功而不引起其他變化的機器違背熱力學第一定律(實際是能量守恒定律)，不可能實現(xiàn)不違背能量守恒定律，違背熱力學第二定律，不可能實現(xiàn)【例2】 如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)，在蒸發(fā)器中的制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外下列說法正確的是_熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不

11、斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能電冰箱的工作原理不違反熱力學第一定律電冰箱的工作原理違反熱力學第一定律A B C D思路點撥：熱量傳遞的自發(fā)過程具有方向性解析：熱力學第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學過程，故正確，錯誤；由熱力學第二定律可知，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，需要壓縮機的幫助并消耗電能，故錯誤，正確故應(yīng)選B.答案：B. 熟練記住熱力學第二定律的兩種表述，并透徹理解宏觀物理過程發(fā)生的方向性，同時結(jié)合其微觀解釋是解決熱力學第二定律相關(guān)問題的基礎(chǔ)

12、針對訓練21：(2010年山東曲師大附中模擬)某校中學生參加電視臺“異想天開”節(jié)目的活動，他們提出了下列四個設(shè)想方案，哪些從理論上講是可行的_A制作一個裝置從海水中吸收內(nèi)能全部用來做功B制作一種制冷設(shè)備，使溫度降至絕對零度以下C汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴重污染了空氣，想辦法使它們自發(fā)地分離，既清潔了空氣，又變廢為寶D將房屋頂蓋太陽能板，可直接用太陽能來解決照明和熱水問題解析：根據(jù)熱力學第二定律的開爾文表述，不可能從單一熱源吸收熱量，并把它全部用來做功，而不產(chǎn)生其他影響，A錯；熱力學第二定律還說明，自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際宏觀過程都是不可逆的，C錯；絕對零度是低溫的極限，不可能達到

13、，B錯；根據(jù)能量守恒定律知，D正確答案：D. 考點：熱力學定律與氣體實驗定律的綜合【例題】 (基礎(chǔ)題)(2010年廣東省茂名市一模)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，再由狀態(tài)b變化到狀態(tài)c，其壓強p與溫度t的關(guān)系如圖所示，由圖可知下列說法正確的是_A氣體由a到b過程為等容變化B氣體在狀態(tài)a的內(nèi)能大于在狀態(tài)b的內(nèi)能C氣體由b到c的過程必放熱D氣體在狀態(tài)a的體積大于在狀態(tài)c的體積解析：逐項分析如下：選項診斷結(jié)論A由于是pt圖象，從ab體積增大，A錯誤B從ab溫度降低，所以氣體在狀態(tài)a的內(nèi)能大于在狀態(tài)b的內(nèi)能，B正確C從bc氣體體積膨脹，對外做功，同時溫度升高，內(nèi)能變大，所以必然吸熱，C錯誤D

14、根據(jù)恒量，氣體在狀態(tài)a的體積小于氣體在狀態(tài)c的體積，D錯誤答案：B.【測控導航】 考點題號1.熱力學定律的理解12.熱力學第一定律的定性分析3、43.熱力學第一定律及氣體圖象64.熱力學第二定律的應(yīng)用25.熱力學定律與氣體實驗定律的綜合51.(2010年福州質(zhì)檢)關(guān)于下列實驗事實，說法正確的是_C_.A隨著低溫技術(shù)的發(fā)展，物體的溫度可以降到0 KB由氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，可以算出氣體分子的體積C吸收了熱量的物體，其溫度可以降低D分子間引力和斥力可以單獨存在解析：絕對零度不可能達到，A錯誤；氣體分子不是緊密排列，B錯誤；吸熱的物體同時對外做功，內(nèi)能可以減少，其溫度可以降低，C正確；分子

15、間引力和斥力總是同時存在，D錯誤2(2010年四川省宜賓市模擬)下列說法中正確的是_C_.A第二類永動機無法制成是因為它違背了熱力學第一定律B教室內(nèi)看到透過窗子的“陽光柱”里粉塵顆粒雜亂無章的運動，這種運動是布朗運動C地面附近有一正在上升的空氣團(視為理想氣體)，它與外界的熱交換忽略不計已知大氣壓強隨高度增加而降低，則該氣團在上升過程中氣團體積增大，溫度降低D熱量只能從高溫物體向低溫物體傳遞，不可能由低溫物體傳給高溫物體解析：第二類永動機不能制成是因為它違反熱力學第二定律，A錯誤粉塵顆粒運動原因是氣流的作用不是分子撞擊，B錯誤越往上氣團體積越大，對外做功內(nèi)能減小，溫度降低，C正確在引起其他變化

16、的前提下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，D錯誤3(2010年重慶卷)給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面，在緩慢放水過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計分子間勢能，則胎內(nèi)氣體(A)A從外界吸熱 B對外界做負功C分子平均動能減小 D內(nèi)能增加解析：在緩慢放水的過程中胎內(nèi)氣體壓強減小，因溫度不變，由玻意耳定律可知氣體體積增大，氣體對外做正功，故B錯誤氣體溫度不變，內(nèi)能不變，不計分子勢能，分子平均動能不變，故C、D錯誤由熱力學第一定律UWQ可知，氣體從外界吸收熱量，故A正確4(2010年重慶模擬)喜慶日子，室外經(jīng)常使用巨大的紅色氣球來烘托氣氛在重慶晴朗的夏日，對密閉在紅色球內(nèi)的氣體從早晨到中午的過

17、程，下列說法中正確的是_B_.A吸收了熱量，同時體積膨脹對外做功，內(nèi)能不變B吸收了熱量，同時體積膨脹對外做功，內(nèi)能增加C氣球內(nèi)單位體積分子數(shù)減少，分子平均動能不變D氣球內(nèi)單位體積分子數(shù)不變，氣體壓強不變解析：從早晨到中午，外界溫度升高，氣球內(nèi)氣體溫度同時升高，分子平均動能增大，內(nèi)能增大，A、C項錯；氣體溫度升高，而壓強不變，體積增大，故單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)減少，D項錯5一定質(zhì)量的某種理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過圖中所示過程緩慢變到狀態(tài)B，在此過程中_C_.A氣體的密度一直不變B氣體的密度一直變大C氣體的內(nèi)能一直增加D氣體的內(nèi)能一直減小解析：理想氣體由A到B的過程體積一直增大，而質(zhì)量不變，所以氣體的密度

18、一直減小，A錯誤；又因為理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，而由A到B氣體溫度一直升高，所以氣體的內(nèi)能一直增加，C正確故本題選C.6一定質(zhì)量的理想氣體分別按如圖所示的四種情況從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2.關(guān)于該四個不同的過程敘述正確的是(A圖中曲線為雙曲線，C圖中t為時間)_D_.AA圖中氣體做等溫變化，吸收熱量BB圖中氣體做等容變化，放出熱量CC圖中氣體做等壓變化，吸收熱量DD圖中氣體做等溫變化，放出熱量謝謝觀賞謝謝觀賞9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、雨中黃葉樹，燈下白頭人。2022/10/162022/10/1620

19、22/10/1610/16/2022 1:48:20 AM11、以我獨沈久，愧君相見頻。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、故人江海別，幾度隔山川。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、乍見翻疑夢，相悲各問年。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。16 十月 20222022/10/162022/10/162022/10/1615、比不了得就不比，得不到的就不要。十月

20、222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、行動出成果，工作出財富。2022/10/162022/10/1616 October 202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022

21、1:48:20 AM11、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、不知香積寺，數(shù)里入云峰。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。16 十月 20222022/10/162022/10/162022/10/1615、楚塞三湘接，荊門九派通。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。2022/10/162022/10/1616 October 202217、空山新雨后，天氣晚來秋。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、楊柳散和風，青山澹吾慮。2022/10/162022/10/16Sunday, Octobe