2017屆高中物理第三章熱力學(xué)基礎(chǔ)章末整合提升教案粵教版選修.docx

第三章 熱力學(xué)基礎(chǔ)一、做功、熱傳遞與內(nèi)能變化的關(guān)系1.做功與熱傳遞的區(qū)別與聯(lián)系做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，它們?cè)诟淖兾矬w的內(nèi)能上是等效的，但它們的本質(zhì)不同.做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，熱傳遞則是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移.2.熱力學(xué)第一定律UWQ正確理解公式的意義及符號(hào)含義是解決本類問題的關(guān)鍵.(1)外界對(duì)物體做功，W0；物體對(duì)外做功，W0；物體放出熱量，Q0，物體的內(nèi)能增加；U0，物體的內(nèi)能減少.分析題干，確定內(nèi)能改變的方式(W、Q)判斷W、Q的符號(hào)代入公式UWQ得出結(jié)論例1當(dāng)把打足氣的車胎內(nèi)的氣體迅速放出時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)車胎氣嘴處的溫度明顯降低，則在這個(gè)過程中()A.氣體對(duì)外做功，同時(shí)向外散發(fā)熱量B.氣體對(duì)外做功，車胎內(nèi)氣體溫度降低，從外界吸熱C.外界對(duì)車胎內(nèi)氣體做功，車胎內(nèi)氣體向外傳遞熱量D.外界對(duì)車胎內(nèi)氣體做功，同時(shí)向車胎內(nèi)氣體傳遞熱量答案B解析氣體迅速放出時(shí)，氣體體積膨脹對(duì)外做功，同時(shí)溫度降低，使氣嘴處溫度明顯低于外界溫度，從外界吸熱.故正確答案為B.例2一定質(zhì)量的理想氣體自狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)C變化到狀態(tài)B.這一過程的VT圖象表示如圖1所示，則()圖1A.在過程AC中，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能不變B.在過程CB中，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加C.在過程AC中，氣體壓強(qiáng)不斷變大D.在過程CB中，氣體壓強(qiáng)不斷減小答案AC解析由圖象可知，AC過程是等溫壓縮，CB過程是等容升溫，據(jù)氣態(tài)方程可判斷出：AC過程氣體體積變小，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能不變，氣體壓強(qiáng)不斷變大；CB過程氣體體積不變，內(nèi)能增加，顯然氣體從外界吸熱，氣體壓強(qiáng)不斷增大，故A、C正確.例3一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2105J的熱量，同時(shí)氣體對(duì)外做了6105J的功，問：(1)物體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？(2)分子勢能是增加還是減少？(3)分子的平均動(dòng)能是增加還是減少？答案(1)內(nèi)能減少1.8105J(2)分子勢能增加(3)分子平均動(dòng)能減少解析(1)氣體從外界吸熱為Q4.2105J，氣體對(duì)外做功W6105J，由熱力學(xué)第一定律UWQ(6105J)(4.2105J)1.8105J.U為負(fù)，說明氣體的內(nèi)能減少了.所以，氣體內(nèi)能減少了1.8105J.(2)因?yàn)闅怏w對(duì)外做功，所以氣體的體積膨脹，分子間的距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體分子勢能增加了.(3)因?yàn)闅怏w內(nèi)能減少，同時(shí)分子勢能增加，所以分子平均動(dòng)能減少.二、能量守恒定律及應(yīng)用1.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)移到另一個(gè)物體，在能的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中其總量不變.能量守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律，不同形式的能可以相互轉(zhuǎn)化.2.應(yīng)用能量守恒定律解題的方法和步驟(1)認(rèn)清有多少種形式的能(例如動(dòng)能、勢能、內(nèi)能、電能、化學(xué)能、光能等)在相互轉(zhuǎn)化.(2)分別寫出減少的能量E減和增加的能量E增的表達(dá)式.(3)根據(jù)下列兩種思路列出能量守恒方程：E減E增.某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等.某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量與增加量一定相等.(4)解方程，代入數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果.例4在近地的高空中，雨滴幾乎是勻速下落的，設(shè)在此過程中所產(chǎn)生的熱量有30%被雨滴吸收，求雨滴在近地下落40m前、后的溫度差？(g取10m/s2，水的比熱容為4.2103 J/kg)答案升高0.03解析設(shè)雨滴的質(zhì)量為m因?yàn)橛甑蝿蛩傧侣?，所以雨滴重力勢能的減少等于雨滴克服阻力所做的功雨滴重力勢能的減少，Wmgh400mJ轉(zhuǎn)化成雨滴內(nèi)能的為QW400mJ30%120mJ由Qcmt得：t0.03三、熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用1.熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)按照熱傳遞的方向性表述為：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，這是熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述.(2)按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性表述為：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.這是熱力學(xué)第二定律的開爾文表述.2.熱力學(xué)第二定律的微觀意義(1)一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行.(2)用熵來表示熱力學(xué)第二定律：在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小.3.在整個(gè)自然界中，無論有無生命，所有宏觀的自發(fā)過程都具有單向性，都是不可逆過程.如河水向下游流，重物向下落，房屋由新到舊直至倒塌，人要從嬰兒到老年直至死亡等.例5下面關(guān)于熱力學(xué)第二定律微觀意義的說法中正確的是()A.從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律B.一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性減小的方向進(jìn)行C.有的自然過程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行，有的自然過程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性減小的方向進(jìn)行D.在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小答案AD解析系統(tǒng)的熱力學(xué)過程就是大量分子無序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，從微觀角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，所以A對(duì)；熱力學(xué)第二定律的微觀意義是“一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行”，所以B、C均錯(cuò)；D項(xiàng)是在引入熵之后對(duì)熱力學(xué)第二定律微觀意義的描述，D對(duì).故正確答案為A、D.例6炎炎夏日，兩位同學(xué)在充滿涼意的空調(diào)室內(nèi)，就空調(diào)機(jī)的工作過程是否遵循熱力學(xué)第二定律的問題發(fā)生了爭論.甲同學(xué)說：空調(diào)機(jī)工作時(shí)，不斷地把熱量從室內(nèi)傳到室外，即從低溫物體傳到高溫物體，可見它并不遵循熱力學(xué)第二定律.乙同學(xué)說：熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)系統(tǒng)的