新教材同步系列2024春高中物理第三章熱力學(xué)定律本章小結(jié)課件新人教版選擇性必修第三冊

第三章熱力學(xué)定律本章小結(jié)構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)歸納專題小結(jié)專題1熱力學(xué)第一定律及其符號法則我們知道，做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能．在一般情況下，如果物體跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過程，那么外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q就等于物體內(nèi)能的增量ΔU，即ΔU＝Q＋W．此即為熱力學(xué)第一定律，式中各物理量的符號規(guī)定如下：物理量符號＋－W外界對系統(tǒng)做功系統(tǒng)對外界做功Q系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱ΔU內(nèi)能增加內(nèi)能減少應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題時(shí)，應(yīng)注意挖掘題目隱含的條件：(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的變化量．(2)若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收(或放出)的熱量等于物體內(nèi)能的變化量．(3)若過程的始、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對物體做的功等于物體放出的熱量．例1一定質(zhì)量的氣體，在從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)的過程中，吸收熱量280J，并對外做功120J，試問：(1)這些氣體的內(nèi)能發(fā)生了怎樣的變化？(2)如果這些氣體又返回到原來的狀態(tài)，并放出了240J熱量，那么在返回的過程中是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做功多少？解：(1)由熱力學(xué)第一定律得：ΔU＝W＋Q＝280J－120J＝160J，內(nèi)能增加了160J．(2)ΔU′＝－ΔU＝－160J，Q′＝－240J，由熱力學(xué)第一定律得：W′＝ΔU′－Q′＝－160J－(－240J)＝80J，即外界對氣體做了80J的功．專題2熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的結(jié)合熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的結(jié)合量是氣體的體積和溫度，當(dāng)溫度變化時(shí)，氣體的內(nèi)能變化；當(dāng)體積變化時(shí)，氣體將伴隨著做功．解題時(shí)要掌握氣體變化過程的特點(diǎn)：(1)等溫過程：內(nèi)能不變?chǔ)＝0．(2)等容過程：W＝0．(3)絕熱過程：Q＝0．例2爆米花酥脆可口、老少皆宜，是許多人喜愛的休閑零食．高壓爆米花的原理為：玉米在鐵質(zhì)的密閉容器內(nèi)被加熱，封閉氣體被加熱成高溫、高壓氣體，當(dāng)打開容器蓋后，“嘭”的一聲，氣體迅速膨脹，壓強(qiáng)急劇減小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花．設(shè)當(dāng)?shù)販囟葹閠1＝27℃，大氣壓為p0．已知密閉容器打開蓋前的氣體壓強(qiáng)達(dá)到4p0．(1)將封閉容器內(nèi)的氣體看成理想氣體，求打開蓋前容器內(nèi)氣體的溫度；(2)假定在一次打開的過程中，容器內(nèi)的氣體膨脹對外界做功15kJ，并向外釋放了20kJ的熱量，則容器內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？解得T2＝1200K，t2＝927℃．(2)由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，得ΔU＝－20kJ－15kJ＝－35kJ，故內(nèi)能減少35kJ．專題3熱力學(xué)第二定律1．用于分析宏觀過程的方向性“自動(dòng)地”和“不引起其他變化”是理解熱力學(xué)第二定律的關(guān)鍵．第二定律的每一種表述，都揭示了自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．2．分析永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因第一類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律，不可能制成．第二類永動(dòng)機(jī)也是不可能制成的，它雖然不違背能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律中宏觀熱現(xiàn)象的方向性．3．熱力學(xué)第二定律在生活中的綜合應(yīng)用(1)生活中有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)熱量從低溫物體傳到高溫物體的機(jī)器，如最典型的制冷類型機(jī)器，像電冰箱、空調(diào)等，但這些都是有條件的，即有外界參與的．讓熱量無條件地、自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體是不可能的．(2)用熱力學(xué)第二定律的兩種表述來解釋有關(guān)物理現(xiàn)象，是判斷物理過程能否發(fā)生的依據(jù)．例3

(多選)根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的是 (

)A．電流的能量不可能全部變?yōu)閮?nèi)能B．在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔蹸．熱機(jī)中，燃?xì)鈨?nèi)能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能而不引起其他變化D．在熱傳遞中，熱量可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體解析：根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，電流的能量可全部變?yōu)閮?nèi)能(由焦耳定律可知)，而內(nèi)能不可能全部變?yōu)殡娔芏划a(chǎn)生其他影響