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,课前自主梳理,课堂互动探究,高考模拟演练,基础课,3,热力学定律与能量守恒定律,1/49,知识点一、热力学第一定律,1,改变物体内能两种方式,(1)_,；,(2),热传递。,2,热力学第一定律,(1),内容：一个热力学系统内能增量等于外界向它传递,_,与外界对它所做功和。,(2),表示式：,U,_,。,做功,热量,Q,W,2/49,(3),U,Q,W,中正、负号法则：,物理量,W,Q,U,外界对物体做功,物体,_,热量,内能,_,物体对外界做功,物体,_,热量,内能,_,意义,符号,吸收,增加,放出,降低,3/49,知识点二、能量守恒定律,1,内容,能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一个形式,_,为另一个形式，或者是从一个物体,_,到别物体，在,_,或,_,过程中，能量,_,保持不变。,2,条件性,能量守恒定律是自然界,_,，某一个形式能是否守恒是有条件。,3,第一类永动机是不可能制成，它违反了,_,。,转化,转移,转化,转移,总量,普遍规律,能量守恒定律,4/49,知识点三、热力学第二定律,1,热力学第二定律两种表述,(1),克劳修斯表述：热量不能,_,从低温物体传到高温物体。,(2),开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而,_,。或表述为,“_,永动机是不可能制成,”,。,自发地,不产生其它影响,第二类,5/49,2,用熵概念表示热力学第二定律,在任何自然过程中，一个孤立系统总熵不会,_,。,3,热力学第二定律微观意义,一切自发过程总是沿着分子热运动,_,增大方向进行。,4,第二类永动机不可能制成原因是违反了,_,。,减小,无序性,热力学第二定律,6/49,思索判断,(1),为了增加物体内能，必须对物体做功或向它传递热量，做功和热传递实质是相同。,(,),(2),绝热过程中，外界压缩气体做功,20 J,，气体内能可能不变。,(,),(3),在给自行车打气时，会发觉打气筒温度升高，这是因为打气筒从外界吸热。,(,),(4),能够从单一热源吸收热量，使之完全变成功。,(,),答案,(1),(2),(3),(4),7/49,热力学第一定律与能量守恒定律,1,做功和热传递区分,做功与热传递在改变内能效果上是相同，不过从运动形式、能量转化角度上看是不一样。做功是其它形式运动和热运动转化，是其它形式能与内能之间转化；而热传递则是热运动转移，是内能转移。,8/49,2,三种特殊情况,(1),若过程是绝热，则,Q,0,，,W,U,，外界对物体做功等于物体内能增加量。,(2),若过程中不做功，即,W,0,，则,Q,U,，物体吸收热量等于物体内能增加量。,(3),若过程始末状态物体内能不变，即,U,0,，则,W,Q,0,或,W,Q,。外界对物体做功等于物体放出热量。,9/49,1,热力学第一定律了解,(,多项选择,),关于一定质量理想气体，以下叙述正确是,(,),A,气体体积增大时，其内能一定降低,B,外界对气体做功，气体内能可能降低,C,气体从外界吸收热量，其内能一定增加,D,气体温度升高，其分子平均动能一定增加,E,气体温度升高，气体可能向外界放热,答案,BDE,10/49,2,能量守恒定律应用,木箱静止于水平地面上，现在用一个,80 N,水平推力推进木箱前进,10 m,，木箱受到摩擦力为,60 N,，则转化为木箱与地面系统内能,U,和转化为木箱动能,E,k,分别是,(,),A,U,200 J,，,E,k,600 JB,U,600 J,，,E,k,200 J,C,U,600 J,，,E,k,800 J D,U,800 J,，,E,k,200 J,解析,因为木箱在推进中受到滑动摩擦力，其与相对位移乘积为系统内能增量，即,U,60,10 J,600 J,，由能量守恒定律可得,E,k,W,总,U,80,10 J,600 J,200 J,。故正确答案为,B,。,答案,B,11/49,3,热力学第一定律应用,如图,1,所表示，一定质量理想气体由状态,a,沿,abc,改变到状态,c,，吸收了,340 J,热量，并对外做功,120 J,。若该气体由状态,a,沿,adc,改变到状态,c,时，对外做功,40 J,，则这一过程中气体,_(,填,“,吸收,”,或,“,放出,”,)_J,热量。,图,1,12/49,解析,由热力学第一定律可得，该气体由状态,a,沿,abc,改变到状态,c,过程中内能改变量,U,W,Q,120 J,340 J,220 J,，所以该气体由状态,a,沿,adc,改变到状态,c,时，,Q,1,U,W,1,220 J,(,40 J),260 J,，显然此过程中气体从外界吸收热量。,答案,吸收,260,13/49,应用热力学第一定律三点注意,(1),做功看体积：体积增大，气体对外做功，,W,为负；体积缩小，外界对气体做功，,W,为正。气体向真空中自由膨胀，对外界不做功，,W,0,。,(2),与外界绝热，则不发生热传递，此时,Q,0,。,(3),因为理想气体没有分子势能，所以当它内能改变时，主要表达在分子动能改变上，从宏观上看就是温度发生了改变。,反思总结,14/49,对热力学第二定律了解,1,对热力学第二定律关键词了解,在热力学第二定律表述中，,“,自发地,”,、,“,不产生其它影响,”,涵义。,(1),“,自发地,”,指明了热传递等热力学宏观现象方向性，不需要借助外界提供能量帮助。,(2),“,不产生其它影响,”,涵义是发生热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面影响。如吸热、放热、做功等。,15/49,2,热力学第二定律实质,自然界中进行包括热现象宏观过程都含有方向性。如,16/49,3,两类永动机比较,分类,第一类永动机,第二类永动机,设计要求,不需要任何动力或燃料，却能不停地对外做功机器,从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其它影响机器,不可能制,成原因,违反能量守恒,不违反能量守恒，违反热力学第二定律,17/49,1,热力学第二定律了解,(,多项选择,),关于热力学定律，以下说法正确是,(,),A,为了增加物体内能，必须对物体做功或向它传递热量,B,对某物体做功，必定会使该物体内能增加,C,能够从单一热源吸收热量，使之完全变为功,D,不可能使热量从低温物体传向高温物体,E,功转变为热实际宏观过程是不可逆过程,18/49,解析,内能改变能够经过做功或热传递进行，故,A,对；对某物体做功，若物体向外放热，则物体内能不一定增加，,B,错；在引发其它改变情况下，从单一热源吸收热量能够将其全部变为功，,C,对；在引发其它改变情况下，能够将热量从低温物体传向高温物体，,D,错；包括热现象宏观过程都含有方向性，故,E,对。,答案,ACE,19/49,2,对两类永动机了解,(,多项选择,),以下说法正确是,(,),A,压缩气体总能使气体温度升高,B,能量耗散过程中能量是守恒,C,第一类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律,D,第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律,E,能量耗散过程从能量转化角度反应了自然界中宏观过程含有方向性,20/49,解析,内能改变取决于做功和热传递两个方面，只压缩气体并不一定能使气体温度升高，选项,A,错误；由能量守恒定律可知，选项,B,正确；第一类永动机是指不消耗能量却能够不停向外做功机器，违反了能量守恒定律，选项,C,正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，选项,D,错误；由热力学第二定律可知，选项,E,正确。,答案,BCE,21/49,3,热力学定律了解,(,多项选择,),关于热力学定律，以下说法正确是,(,),A,热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中表达，否定了创造和毁灭能量可能性，告诉我们第一类永动机不可能制成,B,热力学第二定律反应了一切与热现象相关宏观自然过程都含有方向性，告诉我们第二类永动机不可能制成,C,做功和热传递都能改变物体内能，依据最终结果能够区分是做功还是热传递使物体温度升高,22/49,D,热力学第一定律指出内能能够与其它形式能相互转化，热力学第二定律指出内能不可能完全转化为机械能，故二者是相互矛盾,E,热力学第一定律和热力学第二定律分别从不一样角度揭示了与热现象相关物理过程所遵照规律，二者相互独立，又相互补充，都是热力学理论基础,23/49,解析,做功和热传递都能改变物体内能，依据最终结果无法判断是做功还是热传递使物体温度升高，选项,C,错误；热力学第二定律是能量守恒定律在热现象中表达，热力学第二定律则指出了能量转化方向性，二者并不矛盾，选项,D,错误。,答案,ABE,24/49,热力学定律与气体试验定律综合应用,【典例】,如图,2,甲所表示，用面积为,S,活塞在汽缸内封闭着一定质量理想气体，活塞上放一砝码，活塞和砝码总质量为,m,。现使汽缸内气体缓缓按图乙所表示规律改变，汽缸内气体从状态,A,改变到状态,B,。若该过程中气体内能发生了改变，气体柱高度增加了,L,。外界大气压强为,p,0,。,图,2,25/49,(1),(,多项选择,),以下说法中正确是,_,。,A,该过程中汽缸内气体压强一直为,p,0,B,该过程中气体内能不停增大,C,该过程中气体不停从外界吸收热量,D,气体在该过程中吸收热量大于它对外界做功,E,A,和,B,两个状态，汽缸内壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击次数相同,(2),汽缸内气体温度为,T,1,时，气体柱高度为,L,_(,用图中和题目中给出字母表示,),。,(3),若气体从状态,A,改变到状态,B,过程中从外界吸收热量为,Q,，则被封闭气体内能改变了多少？,26/49,27/49,28/49,1,热力学定律与气体图象结合,(,深圳第一次调研,),如图,3,所表示，一定质量理想气体从状态,a,改变到状态,b,，在这一过程中，以下说法正确是,(,),图,3,29/49,A,气体体积变大,B,气体温度升高,C,气体从外界吸收热量,D,气体内能不变,E,气体放出热量,30/49,答案,ABC,31/49,2,热力学定律与气体试验定律综合,一定质量理想气体被活塞封闭在汽缸内，如图,4,所表示水平放置。活塞质量,m,20 kg,，横截面积,S,100 cm,2,，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置，活塞与汽缸底距离,L,1,12 cm,，离汽缸口距离,L,2,3 cm,。外界气温为,27,，大气压强为,1.0,10,5,Pa,，将汽缸迟缓地转到开口向上竖直位置，待稳定后对缸内气体逐步加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，已知,g,10 m/s,2,，求：,32/49,(1),此时气体温度为多少？,(2),在对缸内气体加热过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收,Q,370 J,热量，则气体增加内能,U,多大？,图,4,33/49,解析,(1),当汽缸水平放置时，,p,0,1.0,10,5,Pa,，,V,0,L,1,S,，,T,0,(273,27)K,当汽缸口朝上，活塞抵达汽缸口时，活塞受力分析图如图所表示，有,p,1,S,p,0,S,mg,34/49,35/49,答案,(1)450 K,(2)310 J,36/49,解题步骤,方法技巧,37/49,1,(,全国卷,),一定量理想气体从状态,a,开始，经历三个过程,ab,、,bc,、,ca,回到原状态，其,p,T,图象如图,5,所表示。以下判断正确是,_,。,(,填正确答案标号,),图,5,38/49,A,过程,ab,中气体一定吸热,B,过程,bc,中气体既不吸热也不放热,C,过程,ca,中外界对气体所做功等于气体所放热,D,a,、,b,和,c,三个状态中，状态,a,分子平均动能最小,E,b,和,c,两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击次数不一样,39/49,解析,对封闭气体，由题图可知,a,b,过程，气体体积,V,不变，没有做功，而温度,T,升高，则为吸热过程，,A,项正确；,b,c,过程为等温改变，压强减小，体积增大，对外做功，则为吸热过程，,B,项错；,c,a,过程为等压改变，温度,T,降低，内能降低，体积,V,减小，外界对气体做功，依据,W,Q,U,，外界对气体所做功小于气体所放热，,C,项错；温度是分子平均动能标志，,T,a,T,b,T,c,，故,D,项正确；同种气体压强由气体分子数密度,和温度,T,决定，由题图可知,T,b,T,c,，,p,b,p,c,，显然,E,项正确,。,答案,ADE,40/49,2,全国卷,，,33(1),关于热力学定律，以下说法正确是,_,。,(,填正确答案标号,),A,气体吸热后温度一定升高,B,对气体做功能够改变其内能,C,理想气体等压膨胀过程一定放热,D,热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,E,假如两个系统分别与状态确定第三个系统到达热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定到达热平衡,41/49,答案,BDE,42/49,3,海南单科，,15(1),一定量理想气体从状态,M,能够经历过程,1,或者过程,2,到状态,N,，其,p,V,图象如图,6,所表示。在过程,1,中，气体一直与外界无热量交换；在过程,2,中，气体先经历等容改变再经历等压改变。对于这两个过程，以下说法正确是,_,。,(,填正确答案标号,),图,6,43/49,A,气体经历过程,1,，其温度降低,B,气体经历过程,1,，其内能减小,C,气体在过程,2,中一直对外放热,D,气体在过程,2,中一直对外做功,E,气体经历过程,1,内能改变量与经历过程,2,相同,44/49,答案,ABE,45/49,4,(,长春市二模,),如图,7,所表示，一定质量理想气体从状态,A,依次经过状态,B,、,C,和,D,后再回到状态,A,。其中，,AB,和,CD,为等温过程，,BC,为等压过程，,DA,为等容过程，则在该循环过程中，以下说法正确是,_,。,(,填正确答案标号,),图,7,46/49,A,AB,过程中，气体放出热量,B,BC,过程中，气体分子平均动能增大,C,CD,过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁分子数增多,D,DA,过程中，气体分子速率分布曲线不发生改变,E,若气体在,BC,过程中内能改变量数值为,2 kJ,，与外界交换热量为,7 kJ,，则在此过程中气体对外做功为,5 kJ,47/49,48/49,答案,ABE,49/49,
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