高考物理 第3讲 热力学定律和能量守恒考纲专题复习课件.ppt

一 热力学第一定律表达式 u q w u表示物体内能的变化量 物体内能增加 则 u 0 物体内能减少 u0 物体向外界放热 q0 物体对外界做功 w 0 上述公式说明了不消耗任何能量就能不断地向外做功的所谓第一类永动机是不可能制造出来的 二 能量守恒定律能量既不能凭空产生 也不能凭空消失 它只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到别的物体 在转化或转移的过程中其总量不变 三 热力学第二定律表述一 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 表述二 不可能从单一热源吸取热量并把它全部用来做功 而不引起其他的变化 第二类永动机是不可能制造出来的 热力学第二定律使人们认识到 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 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1 105cal的热量 同时气体对外做了6 105j的功 1cal 4 2j 问 1 气体的内能变化多少 2 分子势能是增加还是减少 3 分子动能如何变化 解析 可根据热力学第一定律 u w q定量分析 1 因气体从外界吸收热量所以q 1 105 4 2j 4 2 105j气体对外做功w 6 105j据热力学第一定律 u w q得 u 6 105 j 4 2 105 j 1 8 105j所以气体内能减少了1 8 105j 2 因为气体对外做功 体积膨胀 分子间距离增大了 分子力做负功 气体的分子势能增加了 3 因为气体内能减少了 而分子势能增加了 所以分子动能必然减少了 且分子动能的减少量一定大于分子势能的增加量 点评 应用热力学第一定律时 应特别分清w q的正 负号 以便准确地判断 u的正负 变式训练1一定质量的理想气体 从某一状态开始 经过一系列变化后又回到开始的状态 用w1表示外界对气体做的功 w2表示气体对外界做的功 q1表示气体吸收的热量 q2表示气体放出的热量 则在整个过程中一定有 a q1 q2 w2 w1b q1 q2c w1 w2d q1 q2 c 解析 由热力学第一定律可知 u w总 q总 w1 w2 q1 q2 0 由此可以得到q1 q2 w2 w1 本题的正确答案为a 二 正确利用热力学第二定律分析判断热力学问题例2 如图15 3 1所示 气缸内盛有一定量的理想气体 气缸壁是导热的 缸外环境保持恒温 活塞与气缸壁的接触是光滑的 但不漏气 现将活塞杆与外界连接使其缓慢地向右移动 这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功 若已知理想气体的内能只与温度有关 则下列说法中正确的是 a 气体是从单一热源吸热 全用来对外做功 因此此过程违反热力学第二定律b 气体是从单一热源吸热 但并未全用来对外做功 所以此过程不违反热力学第二定律c 气体是从单一热源吸热 全用来对外做功 但此过程不违反热力学第二定律d a b c三种说法都不对 图15 3 1 解析 由题设的条件知 当活塞杆缓慢地向右移动时 气体的体积膨胀而对外界做功 由于过程很缓慢 可以认为气体温度不变 所以气体内能不变 由热力学第一定律可知 气体必然从周围吸热 所以 此过程属于气体从单一热源吸热 全用来对外做功的过程 可以确定 在此过程中 一定有外力作用在杆上 将杆和活塞向右拉 所以 该过程不是自发的 不违反热力学第二定律 本题的正确答案是c 点评 在气体体积膨胀对外做功 同时又吸热时 一定要分析出该过程并不是自发的过程 否则将违反热力学第二定律 变式训练2 关于永动机和热力学定律的讨论 下列叙述正确的是 a 外界对物体做功 则物体的内能一定增加b 第一类永动机违反能量守恒定律c 第二类永动机违反能量守恒定律d 物体对外界放热 则物体的内能一定减小 b 解析 改变内能的方式有做功和热传递 外界对物体做功时物体