選修3-3-基礎(chǔ)課3

1、基礎(chǔ)課3熱力學(xué)定律與能量守恒定律,知識點(diǎn)一、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_與外界對它所做的功的和。 (2)表達(dá)式：U_。,做功,熱量,QW,(3)UQW中正、負(fù)號法則：,意義,符號,吸收,增加,放出,減少,知識點(diǎn)二、能量守恒定律 1內(nèi)容 能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式_為另一種形式，或者是從一個物體_到別的物體，在_或_的過程中，能量的_保持不變。 2條件性 能量守恒定律是自然界的_，某一種形式的能是否守恒是有條件的。 3第一類永動機(jī)是不可能制成的，它違背了_。

2、,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,總量,普遍規(guī)律,能量守恒定律,知識點(diǎn)三、熱力學(xué)第二定律 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_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_?；虮硎鰹椤癬永動機(jī)是不可能制成的”。,自發(fā)地,不產(chǎn)生其他影響,第二類,2用熵的概念表示熱力學(xué)第二定律 在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會_。 3熱力學(xué)第二定律的微觀意義 一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動的_增大的方向進(jìn)行。 4第二類永動機(jī)不可能制成的原因是違背了_。,減小,無序性,熱力學(xué)第二定律,思考判斷 (1)為了增加物體的內(nèi)能，必須對物體做功或向它傳遞熱量，

3、做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)是相同的。() (2)絕熱過程中，外界壓縮氣體做功20 J，氣體的內(nèi)能可能不變。() (3)在給自行車打氣時，會發(fā)現(xiàn)打氣筒的溫度升高，這是因?yàn)榇驓馔矎耐饨缥鼰帷?) (4)可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功。() 答案(1)(2)(3)(4),熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律,1做功和熱傳遞的區(qū)別 做功與熱傳遞在改變內(nèi)能的效果上是相同的，但是從運(yùn)動形式、能量轉(zhuǎn)化的角度上看是不同的。做功是其他形式的運(yùn)動和熱運(yùn)動的轉(zhuǎn)化，是其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化；而熱傳遞則是熱運(yùn)動的轉(zhuǎn)移，是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。,2三種特殊情況 (1)若過程是絕熱的，則Q0，WU，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量

4、。 (2)若過程中不做功，即W0，則QU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量。 (3)若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即U0，則WQ0或WQ。外界對物體做的功等于物體放出的熱量。,1熱力學(xué)第一定律的理解(多選)關(guān)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列敘述正確的是() A氣體體積增大時，其內(nèi)能一定減少 B外界對氣體做功，氣體內(nèi)能可能減少 C氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加 D氣體溫度升高，其分子平均動能一定增加 E氣體溫度升高，氣體可能向外界放熱 答案BDE,2能量守恒定律的應(yīng)用木箱靜止于水平地面上，現(xiàn)在用一個80 N的水平推力推動木箱前進(jìn)10 m，木箱受到的摩擦力為60 N，則轉(zhuǎn)化為木箱與地面系統(tǒng)的內(nèi)能

5、U和轉(zhuǎn)化為木箱的動能Ek分別是() AU200 J，Ek600 JBU600 J，Ek200 J CU600 J，Ek800 J DU800 J，Ek200 J 解析由于木箱在推動中受到滑動摩擦力，其與相對位移的乘積為系統(tǒng)的內(nèi)能增量，即U6010 J600 J，由能量守恒定律可得EkW總U8010 J600 J200 J。故正確答案為B。 答案B,3熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用如圖1所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a沿abc變化到狀態(tài)c，吸收了340 J的熱量，并對外做功120 J。若該氣體由狀態(tài)a沿adc變化到狀態(tài)c時，對外做功40 J，則這一過程中氣體_(填“吸收”或“放出”)_J熱量。,圖1,解析

6、由熱力學(xué)第一定律可得，該氣體由狀態(tài)a沿abc變化到狀態(tài)c的過程中內(nèi)能的變化量UWQ120 J340 J220 J，因此該氣體由狀態(tài)a沿adc變化到狀態(tài)c時，Q1UW1220 J(40 J)260 J，顯然此過程中氣體從外界吸收熱量。 答案吸收260,應(yīng)用熱力學(xué)第一定律的三點(diǎn)注意 (1)做功看體積：體積增大，氣體對外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對氣體做功，W為正。氣體向真空中自由膨脹，對外界不做功，W0。 (2)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時Q0。 (3)由于理想氣體沒有分子勢能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時，主要體現(xiàn)在分子動能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化。,反思總結(jié),對熱力學(xué)第二定律的理解

7、,1對熱力學(xué)第二定律關(guān)鍵詞的理解 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”的涵義。 (1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(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)生其他影響”的涵義是發(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) 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。如,3兩類永動機(jī)的比較,1熱力學(xué)第二定律的理解(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是() A為了增加物體的內(nèi)能，必須對物體做功或向它傳遞熱量 B對某物體做功，必定會使該物體的內(nèi)能增加 C可以從單一熱源吸收熱量，使

8、之完全變?yōu)楣?D不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體 E功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過程是不可逆過程,解析內(nèi)能的改變可以通過做功或熱傳遞進(jìn)行，故A對；對某物體做功，若物體向外放熱，則物體的內(nèi)能不一定增加，B錯；在引起其他變化的情況下，從單一熱源吸收熱量可以將其全部變?yōu)楣?，C對；在引起其他變化的情況下，可以將熱量從低溫物體傳向高溫物體，D錯；涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，故E對。 答案ACE,2對兩類永動機(jī)的理解(多選)下列說法正確的是() A壓縮氣體總能使氣體的溫度升高 B能量耗散過程中能量是守恒的 C第一類永動機(jī)不可能制成，是因?yàn)檫`背了能量守恒定律 D第二類永動機(jī)不違背能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)

9、第一定律 E能量耗散過程從能量轉(zhuǎn)化的角度反映了自然界中的宏觀過程具有方向性,解析內(nèi)能的變化取決于做功和熱傳遞兩個方面，只壓縮氣體并不一定能使氣體溫度升高，選項(xiàng)A錯誤；由能量守恒定律可知，選項(xiàng)B正確；第一類永動機(jī)是指不消耗能量卻可以不斷向外做功的機(jī)器，違背了能量守恒定律，選項(xiàng)C正確；第二類永動機(jī)不違背能量守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)D錯誤；由熱力學(xué)第二定律可知，選項(xiàng)E正確。 答案BCE,3熱力學(xué)定律的理解(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說法正確的是() A熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱力學(xué)中的體現(xiàn)，否定了創(chuàng)造和消滅能量的可能性，告訴我們第一類永動機(jī)不可能制成 B熱力學(xué)第二定律反映了一切與

10、熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都具有方向性，告訴我們第二類永動機(jī)不可能制成 C做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能，根據(jù)最后的結(jié)果可以區(qū)分是做功還是熱傳遞使物體溫度升高的,D熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，熱力學(xué)第二定律指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故二者是相互矛盾的 E熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律分別從不同的角度揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程所遵循的規(guī)律，二者相互獨(dú)立，又相互補(bǔ)充，都是熱力學(xué)的理論基礎(chǔ),解析 做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能，根據(jù)最后的結(jié)果無法判斷是做功還是熱傳遞使物體溫度升高的，選項(xiàng)C錯誤；熱力學(xué)第二定律是能量守恒定律在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，熱力學(xué)第二定律則指出了能量轉(zhuǎn)化的

11、方向性，二者并不矛盾，選項(xiàng)D錯誤。 答案ABE,熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用,【典例】如圖2甲所示，用面積為S的活塞在汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞上放一砝碼，活塞和砝碼的總質(zhì)量為m?，F(xiàn)使汽缸內(nèi)的氣體緩緩按圖乙所示的規(guī)律變化，汽缸內(nèi)的氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B。若該過程中氣體內(nèi)能發(fā)生了變化，氣體柱高度增加了L。外界大氣壓強(qiáng)為p0。,圖2,(1)(多選)下列說法中正確的是_。 A該過程中汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)始終為p0 B該過程中氣體的內(nèi)能不斷增大 C該過程中氣體不斷從外界吸收熱量 D氣體在該過程中吸收的熱量大于它對外界做的功 EA和B兩個狀態(tài)，汽缸內(nèi)壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次

12、數(shù)相同 (2)汽缸內(nèi)氣體的溫度為T1時，氣體柱的高度為L_(用圖中和題目中給出的字母表示)。 (3)若氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中從外界吸收的熱量為Q，則被封閉氣體的內(nèi)能變化了多少？,1熱力學(xué)定律與氣體圖象結(jié)合(2016深圳第一次調(diào)研)如圖3所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，在這一過程中，下列說法正確的是(),圖3,A氣體體積變大 B氣體溫度升高 C氣體從外界吸收熱量 D氣體的內(nèi)能不變 E氣體放出熱量,答案ABC,2熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在汽缸內(nèi)，如圖4所示水平放置?；钊馁|(zhì)量m20 kg，橫截面積S100 cm2，活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動但不

13、漏氣，開始使汽缸水平放置，活塞與汽缸底的距離L112 cm，離汽缸口的距離L23 cm。外界氣溫為27 ，大氣壓強(qiáng)為1.0105 Pa，將汽缸緩慢地轉(zhuǎn)到開口向上的豎直位置，待穩(wěn)定后對缸內(nèi)氣體逐漸加熱，使活塞上表面剛好與汽缸口相平，已知g10 m/s2，求：,(1)此時氣體的溫度為多少？ (2)在對缸內(nèi)氣體加熱的過程中，氣體膨脹對外做功，同時吸收Q370 J的熱量，則氣體增加的內(nèi)能U多大？,圖4,解析(1)當(dāng)汽缸水平放置時，p01.0105 Pa， V0L1S，T0(27327) K 當(dāng)汽缸口朝上，活塞到達(dá)汽缸口時，活塞的受力分析圖如圖所示，有p1Sp0Smg,答案(1)450 K(2)310

14、J,解題步驟,方法技巧,1(2014全國卷)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其pT圖象如圖5所示。下列判斷正確的是_。(填正確答案標(biāo)號),圖5,A過程ab中氣體一定吸熱 B過程bc中氣體既不吸熱也不放熱 C過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱 Da、b和c三個狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動能最小 Eb和c兩個狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同,解析對封閉氣體，由題圖可知ab過程，氣體體積V不變，沒有做功，而溫度T升高，則為吸熱過程，A項(xiàng)正確；bc過程為等溫變化，壓強(qiáng)減小，體積增大，對外做功，則為吸熱過程，B項(xiàng)錯；ca過程為等壓變

15、化，溫度T降低，內(nèi)能減少，體積V減小，外界對氣體做功，依據(jù)WQU，外界對氣體所做的功小于氣體所放的熱，C項(xiàng)錯；溫度是分子平均動能的標(biāo)志，TaTbTc，故D項(xiàng)正確；同種氣體的壓強(qiáng)由氣體的分子數(shù)密度和溫度T決定，由題圖可知TbTc，pbpc，顯然E項(xiàng)正確。 答案ADE,22016全國卷，33(1)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是_。(填正確答案標(biāo)號) A氣體吸熱后溫度一定升高 B對氣體做功可以改變其內(nèi)能 C理想氣體等壓膨脹過程一定放熱 D熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 E如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡,答案BDE,32016海南單科，15(1)一定量的理想氣體從狀態(tài)M可以經(jīng)歷過程1或者過程2到狀態(tài)N，其pV圖象如圖6所示。在過程1中，氣體始終與外界無熱量交換；在過程2中，氣體先經(jīng)歷等容變化再經(jīng)歷等壓變化。對于這兩個過程，下列說法正確的是_。(填正確答案標(biāo)號),圖6,A氣體經(jīng)歷過程1，其溫度降低 B氣體經(jīng)歷過程1，其內(nèi)能減小 C氣體在過程2中一直對外放熱 D氣體在過程2中一直對外做功 E氣體經(jīng)歷過程1的內(nèi)能改變量與經(jīng)歷過程2的相同,答案ABE,4(2016長春市二模