xx届高考物理基础知识要点复习 热力学定律与能量守恒

1 / 10 XX 届高考物理基础知识要点复习 热力学定律与能量守恒 本资料为 WoRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址莲 山课件 m XX 届高三物理一轮复习全案：第 3 章热力学定律与能量守恒（选修 3-4） 【考纲知识梳理】 一、温度、内能、热量、功的理解 二、改变内能的两种方式 1、改变物体的内能通常有两种方式：做功和热传递。 （ 1）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但有本质的区别。 （ 2）做功涉及到的是内能与其它能间的转达化；而热传递则只涉及到内能在不同物体间的转移。 三、对热力学 第一定律的理解 1、热力学第一定律（第一类永动机不能制成） 做功和热传递都能改变物体的内能。也就是说，做功和热传递对改变物体的内能是等效的。但从能量转化和守恒的观点看又是有区别的：做功是其他能和内能之间的转化，功是内能转化的量度；而热传递是内能间的转移，热量是内能转移2 / 10 的量度。 （ 1）内容 :外界对物体所做的功 W 加上物体从外界吸收的热量 Q 等于物体内能的增加 E ， （ 2）表达式 :E=Q+W 这在物理学中叫做热力学第一定律。 表达式中符号法则 :W为正值，表达外界对物体做功； W 为负值，表示物体对外界做功； Q 为正值，表示物体从外界吸热； Q 为负值，表示物体对外界放热； E 为正值，表示物体内能增加； E 为负值，表示物体内能减少 . 2、能的转化和守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭或消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，但总能量保持不变。这就是能的转化和守恒定律 . (1)能量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一，违背该定律的第一类永动机是无法实现的 . (2)物质的不同运动形式对应不同形式的能 ,各种形式的能在一定的条件下可以转化或转移 ,在转化或转移过程中 ,能的总量守恒 . 四、对热力学第二定律的理解 1、热传导的方向性 :热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行（热量会自发地从高温物体传给3 / 10 低温物体），但是向相反的方向却不能自发地进行。 2、机械能与内能转化的方向性 :机械能可以全部转化为内能 ,而内能不可能全部转化为机械能而不引起其它的变化 . 3、热力学第二定律 (1)表述： 不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化（按热传导的方向性表述）。 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化（按机械能和内能转化过程的 方向性表述）。或第二类永动机是不可能制成的。 (2)意义：自然界种进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。它揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性 . (3)能量耗散 :自然界的能量是守恒的，但是有的能量便于利用，有些能量不便于利用。很多事例证明，我们无法把流散的内能重新收集起来加以利用。这种现象叫做能量的耗散。它从能量转化的角度反映出自然界中的宏观现象具有方向性。 3、永动机 （ 1）第一类永动机不可能制成 :不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器被称为第一类永动机，这种永动机是不可能制造成的 ，它违背了能量守恒定律。 （ 2）第二类永动机：没有冷凝器，只有单一热源，并从这4 / 10 个单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机。第二类永动机不可能制成，它虽然不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律。也是不可能制成的。因为机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，而不引起其他变化。热机的效率不可能达到 100%。 4、热力学第三定律：热力学零度不可达到宇宙温度下限：摄氏度（热力学零度） 【要点名师精解】 类型一热力学第 一定律的应用 【例 1】一定质量的气体从外界吸收了 105j 的热量，同时气体对外做了 6105j 的功问： (1)气体的内能是增加了还是减少了？变化量是多少？ (2)气体的分子势能是增加了还是减少了？ (3)气体分子的平均动能是增加了还是减少了？ 解： (1)因为气体从外界吸热，所以 Q 105j ；又因气体对外做功，所以 W 6105j 由热力学第一定律有： U W Q 105j (4分 ) U 为负，说明气体的内能减少了 105j (2分 ) (2)因为气体对外做功，所以气体的体 积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加 5 / 10 (3)因为气体的内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了 【感悟高考真题】 1（ XX重庆 1）给旱区送水的消防车停于水平面，在缓缓放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子势能，则胎内气体 A从外界吸热 B.对外界做负功 B.分子平均动能减少 D.内能增加 【答案】 A 【解析】胎内气体经历了一个温度不变，压强减小，体积增大的过程。温度不变，分子平均动能和内能不变。 体积增大气体对外界做正功。根据热力学第一定律气体一定从外界吸热。 A 正确 2.（ 09重庆 14）密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能）（ D） A内能增大，放出热量 B内能减小，吸收热量 c内能增大，对外界做功 D内能减小，外界对其做功 3.（ 09四川 16）关于热力学定律，下列说法正确的是（ B） A.在一定条件下物体的温度可以降到 0k B.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 c.吸收了热量的物体，其内能一定增加 6 / 10 D.压缩气体总能使气体的温度升高 4.（ 09广东物理 13）（ 1）远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃。随着人类文明的进步，出现了 “ 钻木取火 ” 等方法。 “ 钻木取火 ” 是通过方式改变物体的内能，把 转变为内能。 （ 2）某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放到冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密的套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图所示。这是因为烧瓶里的气体吸收了水的，温度，体积。 答案：（ 1）做功，机械能； (2)热量，升高，增大 解析：做功可以增加物体的内能；当用气球封住烧瓶，在瓶内就封闭了一定质量的气体，当将瓶子放到热水中，瓶内气体将吸收水的热量，增加气体的内能，温度升高，由理气方程可知，气体体积增大。 5.（ 09山东物理 36） (8分 )一定质量的理想气体由状态 A经状态 B变为状态 c，其中 AB过程为等压变化，Bc过程为等容变化。已知 VA=， TA=TB=300k、 TB=400k。 （ 1）求气体在状态 B 时的体积。 （ 2）说明 Bc过程压强变化的微观原因 （ 3）没 AB 过程气体吸收热量为 Q， Bc 过气体放出热量为7 / 10 Q2，比较 Q1、 Q2的大小说明原因。 解析：设气体在 B 状态时的体积为 VB，由盖 -吕萨克定律得， ,代入数据得。 (2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小。 (3)大于；因为 TA=TB，故 AB 增加的内能与 Bc 减小的内能相同，而 AB 过程气体对外做正功， Bc 过程气体不做功，由热力学第一定律可知大于 考点：压强的围观意义、理想气体状态方程、热力学第一定律 【考点精题精练】 1、（ XX江苏盐城中学高三一模）若一定质量的理想气体分别按下图所示的三种不同过程由 1 状态变化到 2 状态，其中表示等压变化的是 (填 “A” 、 “B” 或 “c”) ，该过程中气体是 (填 “ 吸热 ” 、 “ 放热 ” 或 “ 既不吸热也不放热 ”) 。 2.关于热力学定律，下列说法正确的是（） A.在一定条件下物体的温度可以降到 0k B.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 c.吸收了热量的物体，其内能一定增加 D.压缩气体总能使气体的温度升高 8 / 10 答案： B 3.密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能） （） A内能增大，放出热量 B内能减小，吸收热量 c内能增大，对外界做功 D内能减小，外界对其做功 答案： D 4、（ XX福建省莆田九中届高三第四次月考）在一个上下水温均匀并保持恒温的水池中，有一个小气泡缓缓地向上浮起，在气泡上升过程中正确的结论是（汽泡内是理想气体） A气泡内能减少，放出热量 B汽泡内能不变，对外做功，吸收热量 c气泡内能不变，不放热也不吸热 D气泡内能增加，吸收热量 答案： B 5、下列叙述中，正确的是 (c) A物体的温度越高，分子热运动就越 剧烈，每个分子动能也越大 B布朗运动就是液体分子的热运动 c一定质量的理想气体从外界吸收热量，其内能可能不变 D根据热力学第二定律可知热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体 9 / 10 6、下列有关热学知识的论述正确的是（ BD） A两个温度不同的物体相互接触时，热量既能自发地从高温物体传给低温物体，也可以自发地从低温物体传给高温物体 B在一定条件下，低温物体可以向高温物体传递能量 c第一类永动机违背能的转化和守恒定律，第二类永动机不违背能的转化和守恒定律，随着科技的进步 和发展，第二类永动机可以制造出来 D温度是物体分子热运动平均动能的标志 7、列说法中正确的是 (c) A.第二类永动机无法制成是因为它违背了热力学第一定律 B.教室内看到透过窗子的 “ 阳光柱 ” 里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动是布朗运动 c.地面附近有一正在上升的空气团（视为理想气体），它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中气团体积增大，温度降低 D.热量只能从高温物体向低温物体传递，不可能由低温物体传给高温物体 8、如图所示，一圆柱形容器竖直放置，通过