高考物理大一輪總復(fù)習(xí) 第一章 第3講 熱力學(xué)定律與能量守恒 新人教版選修33

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1、第第3講熱力學(xué)定律與能量守恒講熱力學(xué)定律與能量守恒01主干回顧固基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)1熱力學(xué)第一定律1. 改變物體內(nèi)能的兩種方式(1)；(2)熱傳遞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 與外界對(duì)它所做的功的和(2)表達(dá)式：U .做功做功熱量熱量QW (3)U 中正、負(fù)號(hào)法則：QW物理量物理量意義意義符號(hào)符號(hào)WQU外界對(duì)物體做功外界對(duì)物體做功物體物體 熱量熱量?jī)?nèi)能內(nèi)能_物體對(duì)外界做功物體對(duì)外界做功物體物體 熱量熱量?jī)?nèi)能內(nèi)能_吸收吸收增加增加放出放出減少減少 (4)UQW的三種特殊情況： 若過(guò)程是絕熱的，則Q0，WU，外界對(duì)物體做的功等于物體 的增加 若過(guò)程是等容的，即

2、W0，QU，物體吸收的熱量等于物體 的增加 若過(guò)程是等溫的，即U0，則WQ0或WQ，做的功等于物體放出的熱量.內(nèi)能內(nèi)能內(nèi)能內(nèi)能外界對(duì)物體外界對(duì)物體知識(shí)點(diǎn)2熱力學(xué)第二定律1. 熱力學(xué)第二定律的三種表述(1)克勞修斯表述：熱量不能 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(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而_或表述為“永動(dòng)機(jī)是不可能制成的”自發(fā)地自發(fā)地不產(chǎn)生其他影響不產(chǎn)生其他影響第二類第二類(3)用熵的概念表示熱力學(xué)第二定律在任何自然過(guò)程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì) 2. 熱力學(xué)第二定律的微觀意義一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的增大的方向進(jìn)行.減小減小無(wú)序性無(wú)序性知識(shí)點(diǎn)3能量守恒定律 1.能

3、量守恒定律的內(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 為別的形式，或者是從一個(gè)物體 到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量保持不變2條件性：能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，某一種形式的能是否守恒是有條件的例如，機(jī)械能守恒定律具有適用條件，而能量守恒定律是無(wú)條件的，是一切自然現(xiàn)象都遵守的基本規(guī)律轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移3.兩類永動(dòng)機(jī)(1)第一類永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量，卻源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器. 違背，因此不可能實(shí)現(xiàn)(2)第二類永動(dòng)機(jī)：從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)對(duì)外做功，而不引起其他變化的機(jī)器違背，不可能實(shí)現(xiàn)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4. 能源的利用(1

4、)存在能量耗散和 (2)重視利用能源時(shí)對(duì) 的影響(3)要開發(fā)新能源(如、生物質(zhì)能、風(fēng)能、水流能等)品質(zhì)降低品質(zhì)降低環(huán)境環(huán)境太陽(yáng)能太陽(yáng)能一、基礎(chǔ)知識(shí)題組1. 熱力學(xué)第一定律一定量的氣體在某一過(guò)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，則下列各式中正確的是()A. W8104 J，U1.2105 J，Q4104 JB. W8104 J，U1.2105 J，Q2105 JC. W8104 J，U1.2105 J，Q2104 JD. W8104 J，U1.2105 J，Q4104 J解析：根據(jù)熱力學(xué)第一定律的符號(hào)法則，W8104 J，U1.2105 J，由UWQ可求得Q2

5、105 J，所以選項(xiàng)B正確答案：B解析：由圖象可知該氣體發(fā)生的是等溫變化，故氣體的內(nèi)能不變，U0；但氣體的體積在減小，故外界對(duì)氣體做功，W0；由熱力學(xué)第一定律UWQ知，Q0，氣體放熱故C正確答案：C3. 熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面上，在緩慢放水過(guò)程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計(jì)分子間勢(shì)能，則胎內(nèi)氣體()A從外界吸熱 B對(duì)外界做負(fù)功C分子平均動(dòng)能減小 D內(nèi)能增加解析： 胎內(nèi)氣體發(fā)生的是等溫變化，在緩慢放水過(guò)程中，壓強(qiáng)減小，體積增大，因溫度不變，所以分子平均動(dòng)能和內(nèi)能不變，而體積增大，氣體膨脹對(duì)外界做正功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w一定從外界吸熱，A對(duì)答案

6、：A4. 熱現(xiàn)象的理解2013山東高考關(guān)于熱現(xiàn)象的描述正確的一項(xiàng)是()A. 根據(jù)熱力學(xué)定律，熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%B. 做功和熱傳遞都是通過(guò)能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能的C. 溫度是描述熱運(yùn)動(dòng)的物理量，一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)兩系統(tǒng)溫度相同D. 物體由大量分子組成，其單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，大量分子的運(yùn)動(dòng)也是無(wú)規(guī)律的解析：熱機(jī)不可能將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其效率不可能達(dá)到100%, A錯(cuò)誤做功是通過(guò)能量轉(zhuǎn)化的方式改變內(nèi)能，而熱傳遞是通過(guò)內(nèi)能轉(zhuǎn)移改變內(nèi)能，B錯(cuò)誤單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)無(wú)規(guī)則，但大量分子的運(yùn)動(dòng)符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律，D錯(cuò)誤C的說(shuō)法是正確的答案：C二、規(guī)律方法題組5. 熱力學(xué)定律與理想氣體

7、狀態(tài)方程的綜合應(yīng)用如圖所示，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(dòng)的絕熱活塞今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動(dòng)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()A. 溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少B. 溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少C. 溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加D. 溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加答案：C6. 熱力學(xué)定律與理想氣體狀態(tài)方程的綜合應(yīng)用一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過(guò)程的pV圖象如圖所示已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27. (1)該氣體在狀態(tài)B、C時(shí)的溫度分別為多少？

8、(2)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中內(nèi)能的變化量是多大？ (3)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中是吸熱，還是放熱？傳遞的熱量是多少？(2)AC，由溫度相等得：U0(3)AC的過(guò)程中是吸熱吸熱的熱量QWpV1105(31031103) J200 J答案：(1)17327(2)0(3)吸熱200 J02典例突破知規(guī)律考點(diǎn)1熱力學(xué)第一定律考點(diǎn)解讀：1改變內(nèi)能的兩種方式的比較方式名稱方式名稱比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目做功做功熱傳遞熱傳遞區(qū)別區(qū)別內(nèi)能變內(nèi)能變化情況化情況外界對(duì)物體做功，物外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體體的內(nèi)能增加；物體對(duì)外界做功，物體的對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能減少內(nèi)能減少物體吸收熱量，內(nèi)能物體吸

9、收熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，增加；物體放出熱量，內(nèi)能減少內(nèi)能減少方式名稱方式名稱比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目做功做功熱傳遞熱傳遞區(qū)區(qū)別別從運(yùn)動(dòng)形式從運(yùn)動(dòng)形式上看上看做功是宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)做功是宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)向物體的微觀分子熱運(yùn)向物體的微觀分子熱運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化動(dòng)的轉(zhuǎn)化熱傳遞則是通過(guò)分子之熱傳遞則是通過(guò)分子之間的相互作用，使同一間的相互作用，使同一物體的不同部分或不同物體的不同部分或不同物體間的分子熱運(yùn)動(dòng)發(fā)物體間的分子熱運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化，是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移生變化，是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移從能量的角從能量的角度看度看做功是其他形式的能與做功是其他形式的能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程不同物體間或同一物體不同物體間或同一物體不同

10、部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移移能的性質(zhì)變能的性質(zhì)變化情況化情況能的性質(zhì)發(fā)生了變化能的性質(zhì)發(fā)生了變化能的性質(zhì)不變能的性質(zhì)不變相互聯(lián)系相互聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內(nèi)能的做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內(nèi)能的效果上是相同的效果上是相同的2.溫度、內(nèi)能、熱量、功的比較含義含義特點(diǎn)特點(diǎn)溫度溫度表示物體的冷熱程度，是物體分子平均動(dòng)能大小表示物體的冷熱程度，是物體分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，它是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)，對(duì)個(gè)的標(biāo)志，它是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)，對(duì)個(gè)別分子來(lái)說(shuō)，溫度沒(méi)有意義別分子來(lái)說(shuō)，溫度沒(méi)有意義狀態(tài)狀態(tài)量量?jī)?nèi)能內(nèi)能(熱能熱能)物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和勢(shì)能的總和，它是由

11、大量物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和勢(shì)能的總和，它是由大量分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子的相對(duì)位置所決定的能分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子的相對(duì)位置所決定的能熱量熱量是熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能的改變量，熱量用來(lái)量度熱是熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能的改變量，熱量用來(lái)量度熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少傳遞過(guò)程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少過(guò)程過(guò)程量量功功做功過(guò)程是機(jī)械能或其他形式的能和內(nèi)能之間的做功過(guò)程是機(jī)械能或其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化過(guò)程轉(zhuǎn)化過(guò)程典例透析一定質(zhì)量的理想氣體，其狀態(tài)變化的一個(gè)循環(huán)如圖甲所示試把循環(huán)圖畫在pV圖上，并說(shuō)明哪些過(guò)程是吸熱的，哪些過(guò)程是放熱的解題探究(1)如何判斷氣體狀態(tài)變化過(guò)程中是吸熱還是放熱？提示：根據(jù)熱力學(xué)第一定律UQW，確定熱量Q的

12、正負(fù)，判斷吸熱還是放熱(2)pT圖中如何判斷體積增大還是體積減?。刻崾荆涸趐T圖中，讓這一點(diǎn)與O點(diǎn)連線，其斜率越小，體積越大嘗試解答見解析在pT圖中，等容線是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，且斜率越小，體積越大，故VAVBVC0，則溫度升高，U0，則溫度降低(2)整個(gè)循環(huán)過(guò)程，氣體內(nèi)能變化嗎？提示：整個(gè)循環(huán)過(guò)程，氣體又回到原來(lái)狀態(tài)，故氣體內(nèi)能不變嘗試解答(1)C (2)BC 25 (3)41025 m3(1)AB過(guò)程中，氣體體積變大，對(duì)外做功，選項(xiàng)A錯(cuò)；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，UWQ，BC為絕熱過(guò)程，氣體體積變大，對(duì)外做功，Q0，W0，則U0，則U0，溫度升高，分子平均動(dòng)能變大，氣體分子的速率分布曲線會(huì)發(fā)生移動(dòng)

13、，故選項(xiàng)D錯(cuò)氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合問(wèn)題的處理方法(1)氣體實(shí)驗(yàn)定律研究對(duì)象是一定質(zhì)量的理想氣體(2)解決具體問(wèn)題時(shí)，分清氣體的變化過(guò)程是求解問(wèn)題的關(guān)鍵，根據(jù)不同的變化，找出與之相關(guān)的氣體狀態(tài)參量，利用相關(guān)規(guī)律解決(3)對(duì)理想氣體，只要體積變化，外界對(duì)氣體(或氣體對(duì)外界)要做功WpV；只要溫度發(fā)生變化，其內(nèi)能要發(fā)生變化(4)結(jié)合熱力學(xué)第一定律UWQ求解問(wèn)題變式訓(xùn)練2013浙江高考一定質(zhì)量的理想氣體，從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C、D再回到狀態(tài)A，其體積V與溫度T的關(guān)系如圖所示圖中TA、VA和TD為已知量 (1)從狀態(tài)A到B，氣體經(jīng)歷的是_過(guò)程(填“等溫”、“等容”或“等壓”)； (2)從B到C的過(guò)程中，氣體的內(nèi)能_(填“增大”、“減小”或“不變”)； (3)從C到D的過(guò)程中，氣體對(duì)外_(填“做正功”、“做負(fù)功”或“不做功”)，同時(shí)_(填“吸熱”或“放熱”)； (4)氣體在狀態(tài)D時(shí)的體積VD_.