高考物理一輪復(fù)習(xí)第十四章熱學(xué)第2講熱力學(xué)定律與能量守恒課件.ppt

1、第2講熱力學(xué)定律與能量守恒,知識(shí)梳理 一、熱力學(xué)第一定律 1.改變內(nèi)能的兩種方式的比較,2.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量與外界對(duì)它所做的功的和。 (2)表達(dá)式:U=W+Q。,1.熱力學(xué)第二定律的兩種表述 (1)克勞修斯表述:熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。 (2)開爾文表述:不可能從單一熱庫吸收熱量,使之完全變成功,而 不產(chǎn)生其他影響。或表述為:第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。,二、熱力學(xué)第二定律能量守恒定律,2.能量守恒定律 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

2、,能量的總和保持不變。,1.一個(gè)氣泡從恒溫水槽的底部緩慢向上浮起,(若不計(jì)氣泡內(nèi)空氣分子勢能的變化)則() A.氣泡對(duì)外做功,內(nèi)能不變,同時(shí)放熱 B.氣泡對(duì)外做功,內(nèi)能不變,同時(shí)吸熱 C.氣泡內(nèi)能減少,同時(shí)放熱 D.氣泡內(nèi)能不變,不吸熱也不放熱,答案B在氣泡緩慢上升的過程中,氣泡外部的壓強(qiáng)逐漸減小,氣泡膨脹,對(duì)外做功。但由于外部恒溫,且氣泡緩慢上升,故可以認(rèn)為上升過程中氣泡內(nèi)空氣的溫度始終等于外界溫度,內(nèi)能不變。由熱力學(xué)第一定律知,氣泡需從外界吸收熱量,且吸收的熱量等于對(duì)外界所做的功。,B,2.一定量的氣體在某一過程中,外界對(duì)氣體做了8104 J的功,氣體的內(nèi)能減少了1.2105 J,則下列正

3、確的是() A.W=8104 J,U=1.2105 J,Q=4104 J B.W=8104 J,U=-1.2105 J,Q=-2105 J C.W=-8104 J,U=1.2105 J,Q=2104 J D.W=-8104 J,U=-1.2105 J,Q=-4104 J,答案B因?yàn)橥饨鐚?duì)氣體做功,W取正值,即W=8104 J;內(nèi)能減少,U取負(fù)值,即U=-1.2105 J;根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=W+Q,可知Q=U-W=-1.2105 J-8104 J=-2105 J,即B選項(xiàng)正確。,B,3.(多選)對(duì)于一定質(zhì)量的氣體() A.吸熱時(shí)其內(nèi)能可以不變 B.吸熱時(shí)其內(nèi)能一定不變 C.不吸熱也不放熱時(shí)其

4、內(nèi)能可以減小 D.不吸熱也不放熱時(shí)其內(nèi)能一定不變,答案AC內(nèi)能的改變既可以通過做功來實(shí)現(xiàn),又可以通過熱傳遞來完成,還可以通過做功和熱傳遞同時(shí)進(jìn)行來實(shí)現(xiàn),由此分析知答案為A、C。,AC,深化拓展,考點(diǎn)一溫度、內(nèi)能,考點(diǎn)二熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用,考點(diǎn)三對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解,深化拓展 考點(diǎn)一溫度、內(nèi)能 1.溫度 溫度是物體中分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,反映大量分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的激烈程度。達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)內(nèi)各部分都具有相同的溫度。,2.內(nèi)能及改變內(nèi)能的方式 (1)內(nèi)能:物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和,宏觀上與物體的溫度、體積、物質(zhì)的量有關(guān)。 (2)熱量:熱傳遞過程中的內(nèi)能變化的量度。 (3

5、)做功和熱傳遞對(duì)改變內(nèi)能的作用:,1-1(2014北京理綜,13,6分)下列說法中正確的是() A.物體溫度降低,其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大 B.物體溫度升高,其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大 C.物體溫度降低,其內(nèi)能一定增大 D.物體溫度不變,其內(nèi)能一定不變,答案B溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度升高則其分子平均動(dòng)能增大,反之,則其分子平均動(dòng)能減小,故A錯(cuò)誤、B正確。物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子勢能的總和,宏觀上取決于物體的溫度、體積和物質(zhì)的量,故C、D錯(cuò)誤。,B,1-2(2017北京海淀二模,13)下列說法中正確的是() A.物體的溫度升高時(shí),其內(nèi)部每個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能都一定增大 B.

6、氣體的壓強(qiáng)越大,單位體積內(nèi)氣體的分子個(gè)數(shù)一定越多 C.物體的溫度越高,其內(nèi)部分子的平均動(dòng)能就一定越大 D.分子間距離減小,分子間的引力和斥力都一定減小,C,答案C溫度升高時(shí)分子的平均動(dòng)能增大,并不是每個(gè)分子的動(dòng)能 都增大,A錯(cuò),C正確。氣體的壓強(qiáng)越大,單位體積內(nèi)氣體的分子個(gè)數(shù)不一定越多,可能是分子平均動(dòng)能變大,B錯(cuò)。分子間距離減小,分子間的引力和斥力都變大,D錯(cuò)。,考點(diǎn)二熱力學(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,此定律是標(biāo)量式,應(yīng)用時(shí)各量的單位應(yīng)統(tǒng)一為國際單位制中的焦耳。,2.對(duì)公式

7、U=Q+W符號(hào)的規(guī)定,2-1(2017北京西城二模,14)對(duì)一定質(zhì)量的氣體,忽略分子間的相互作用力。當(dāng)氣體溫度升高時(shí),下列判斷正確的是() A.氣體的內(nèi)能不變 B.氣體分子的平均動(dòng)能增大 C.外界一定對(duì)氣體做功 D.氣體一定從外界吸收熱量,B,答案B氣體內(nèi)能等于氣體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢能 之和,由于忽略分子間的相互作用力,分子勢能為零,所以氣體內(nèi)能等于氣體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能,溫度升高,分子平均動(dòng)能增大,內(nèi)能增大,B正確,A錯(cuò)誤。由熱力學(xué)第一定律U=W+Q可知,內(nèi)能增大,W、Q不一定都是正值,C、D錯(cuò)誤。,2-2如圖所示,在一個(gè)配有活塞的厚壁有機(jī)玻璃筒底放置一小團(tuán)硝化棉,迅速向下壓

8、活塞,筒內(nèi)氣體被壓縮后可點(diǎn)燃硝化棉。在筒內(nèi)封閉的氣體被活塞壓縮的過程中() A.氣體對(duì)外界做正功,氣體內(nèi)能增加 B.外界對(duì)氣體做正功,氣體內(nèi)能增加 C.氣體的溫度升高,壓強(qiáng)不變 D.氣體的體積減小,壓強(qiáng)不變,B,答案B氣體被迅速壓縮,外界對(duì)氣體做正功,氣體內(nèi)能增加,溫度升高到硝化棉的燃點(diǎn)即可使其點(diǎn)燃,由理想氣體狀態(tài)方程=C知,溫度升 高、體積減小,則壓強(qiáng)增大,B項(xiàng)正確,A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。,考點(diǎn)三對(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,“自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其他影響”的含義。 (1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞這一熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性,不需要借助外界提供能量的幫助。 (2)“不產(chǎn)生其他影

9、響”的含義是發(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)生熱力學(xué)方面的影響。如吸熱、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)象的宏觀過程都具有方向性。,3.熱力學(xué)過程方向性實(shí)例: (1)高溫物體低溫物體 (2)功熱 (3)氣體體積V1氣體體積V2(較大) (4)不同氣體A和B混合氣體AB,3-1根據(jù)你學(xué)的熱學(xué)中的有關(guān)知識(shí),判斷下列說法中正確的是() A.機(jī)械能可能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能也可以全部用來做功以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能 B.凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性,在熱傳遞中,熱量只能從高

10、溫物體傳遞給低溫物體,而不能從低溫物體傳遞給高溫物體 C.盡管技術(shù)不斷進(jìn)步,熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%,制冷機(jī)卻可以使溫度降到-273.15 D.第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律,第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律,隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展,第二類永動(dòng)機(jī)可以制造出來,A,答案A機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而內(nèi)能在引起其他變化時(shí)也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,A正確;凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性,在熱傳遞中,熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體,也能從低溫物體傳遞給高溫物體,但必須借助外界的幫助,B錯(cuò)誤;盡管技術(shù)不斷進(jìn)步,熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%,制冷機(jī)也不能使溫度降到-273.15 ,只能無限地接近

11、-273.15 ,永遠(yuǎn)不能達(dá)到,C錯(cuò)誤;第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律,第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律,而是違背了熱力學(xué)第二定律,第二類永動(dòng)機(jī)不可以制造出來,D錯(cuò)誤。,3-2如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖,壓縮機(jī)工作時(shí),強(qiáng)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(shí)制冷劑液化,放出熱量到箱體外。 (1)下列說法正確的是() A.熱量可以自發(fā)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 (2)電冰箱的制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)吸收的熱量與釋放的熱量相比,有怎樣的關(guān)系?,BC,答案(1)BC(2)釋放到外界的熱量比從冰箱內(nèi)吸收的熱量多,解析(1)熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象