(导学案)：13-1热力学定律 学案

1 热热 力力 学学 定定 律律 复复 习习 提提 纲纲 年级 年级 4646 级级 学科 物理学科 物理 时间 时间 2014 6 192014 6 19 班级 班级 姓名 姓名 教学要求教学要求 1 理解热力学第一定律和能量守恒定律 2 知道热力学第二定律 知道能源与环境的关系 了解新能源的开发和利用 知识再现知识再现 一 功和能一 功和能 做功与热传递在改变内能方面二者是 的 做功时内能与其它形式的能 相互 热传递是不同物体 或一个物体的不同部分 之间内能的 二 热力学第一定律二 热力学第一定律 功 热量跟内能改变之间的定量关系 符号法则 三 能的转化和守恒定律三 能的转化和守恒定律 1 能量既不能凭空产生 也不能凭空消失 它只能从一种形式 为另一种形式或从 到另一个物体 2 不消耗任何能量 却源源不断地对外做功的机器叫 它违背了能的 因此这种机器 制造出来 四 热力学第二定律四 热力学第二定律 1 热力学第二定律的两种表述 表述一 不可能使 由低温物体传递到 而不引起其他 表述二 不可能从 并把它全部用来对外 而不引起其他变化 2 第二类永动机 只从 吸取热量 使之全部用来做功 而不引起其他变化的热 机 五 能源的开发利用五 能源的开发利用 1 能源与人类发展关系是 2 2 能源与环境的关系是 3 等为新能源 知识点一温度 热量 功 内能温度 热量 功 内能 功 热量是能量转化转移的量度 是与内能的变化相联系的 是过程量 内能是状态 量 物体的内能大 并不意味着物体一定会对外做功或向外传递热量 或者做的功多 传递 的热量多 只有物体的内能变化大的过程中做的功或传递的热量才会多 温度只是分子平均 动能的标志 物体的内能除与温度有关外 还与物体的物质的量 体积 物态等因素有关 应用应用 1 1 判断下列各种说法是否正确 A 物体从 10 变为 8 其热量减少了 B 物体从 10 变为 8 放出了一定的内能 C 物体从 10 变为 8 其内能减少了 D 物体从 10 变为 8 物体可能释放了一定热量 知识点二热力学第一定律热力学第一定律物体内能的增量 U 等于外界对物体做的功 W 和物体吸收的热量 Q 2 的总和 表达式 W 十 Q U 热力学问题中 一样要区分过程量与状态量之间的关系 应用应用 2 2 关于物体内能及其变化 下列说法中正确的是 A 物体的温度改变时 其内能必定改变 B 物体对外做功 其内能不一定改变 向物体传递热量 其内能不一定改变 C 对物体做功 其内能必定改变 物体向外传出一定热量其内能必定改变 D 若物体与外界不发生热交换 则物体的内能必定不改变 符号法则 外界对物体做功 物体体积减小 W 取正值 物体对外界做功 物 体体积增大 W 取负值 物体吸收热量 Q 取正值 物体放出热量 Q 取负值 物体内能增加 U 取正值 物体内能减少 U 取负值 知识点三知识点三能量守恒定律能量守恒定律 能量是量度物体运动的物理量 不同形式的能与不同的运动形式相对应 如 内能与分 子热运动相对应 电能与电荷运动相对应等 能的转化一定要通过做功才能实现 而能的转 移要通过某种形式的传递来完成 不同形式能的转化 意味着物体的运动由一种形式转化成 了另一种形式 因此 能量守恒是沟通不同运动的重要纽带 应用应用 3 3 如图所示 容器 A B 各有一个自由移动的轻活塞 活塞下面是水 上面是大气 大气压恒定 A B 的底部由带着阀门 K 的管道相连 整个装置与外界绝热 开始时 A 中的 水面比 B 中的高 打开阀门 使 A 中的水逐渐向 B 中流 最后达到 平衡 在这个过程中 A 大气压力对水做功 水的内能增加 B 水克服大气压力做功 水的内能减少 C 大气压力对水不做功 水的内能不变 D 大气压力对水不做功 水的内能增加 各种形式的能在转化和转移中总能量守恒是无条件的 而某种或某几种形式的 能的守恒是有条件的 如 在只有重力和弹力做功时 机械能才守恒 对此应予以注意 某 种形式的能减少 一定有其他形式的能增加 且减少量和增加量一定相等 如 相互摩擦的 系统中 一对滑动摩擦力所做的总功是负值 因此使系统的机械能减少 内能增加 摩擦力 所做总功的绝对值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积 即等于系统损失的机械能 同理 若 某个物体的能量减少 一定存在其他物体的能量增加 且减少量和增加量一定相等 这也是 列能量守恒定律方程式的两条基本思路 知识点四热力学第二定律热力学第二定律 热力学第一定律和热力学第二定律是热力学知识的基础理论 热力学第一定律指出任何 热力学过程中能量守恒 而对过程没有其他限制 热力学第二定律指明哪些过程可以自发的 发生 哪些过程不可能自发的发生 如 第二类永动机不可能实现 热机效率不可能是 100 热现象过程中能量耗散是不可避免的 宏观的实际的热现象过程是不可逆的 应用应用 4 4 下列说法中正确的是 A 热量能自发地从高温物体传给低温物体 B 热量不能从低温物体传到高温物体 C 热传导是有方向的 D 能量耗散说明能量是不守恒的 热力学第二定律有多种表述 但无论用什么方式表述 都是揭示了自然界的基 3 本规律 一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的 类型一类型一热力学第一定律的应用热力学第一定律的应用 物体内能的增加与否 不能单单只看做功或者热传递 要将二者结合起来 内能的变化 由 U W Q 得到 应用热力学第一定律时 注意正确判断 U W Q 的正负号 例例 1 1 在温度均匀的液体中 一个小气泡由液体的底层缓慢地升到液面 上升过程中气泡 的体积不断地增大 则气泡在浮起的过程中 A 放出热量 B 吸收热量 C 不吸热也不放热 D 无法判断 物体处于大气环境中 做功的一个显著特点是物体的体积发生了变化 体积 增大 物体对外做功 体积减小 外界对物体做功 类型二类型二能量守恒定律的应用能量守恒定律的应用 通过做功把其他形式的能量 特别是机械能 转化为内能的问题是一类重要的综合题 解 这类综合题的关键在于弄清内能的来源 如 在机械能与内能相互转化的过程中 转化为内 能的往往不是研究对象的全部机械能 而是系统损失的机械能 例例 2 2 直立容器内部有被隔开的AB两部分气体 A的密度小 B的密度大 抽去隔板 加热气 体 使这两部分气体均匀混合 设在此过程中气体吸热Q 气体内能增量为 U 则 A U Q B UQ D 无法比较 1 在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门 冰箱冰箱正常工作 过一段时间房间内的 温度将如何变化 A 降低 B 升高 C 不变 D 无法判断 2 下列说法中正确的是 A 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B 根据热力学第二定律 可以发明一种机器将散失的能量重新收集 重新利用 C 可以用特殊的方法 使热机效率达到 100 D 冰箱可以实现热量从低温物体传给高温物体 所以热力学第二定律不正确 3 如图 密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞 活塞的上部封闭着气体 下部为真 空 活塞与器壁的摩擦忽略不计 置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部 另一端固定 在活塞上 弹簧被压缩后用绳扎紧 此时弹簧的弹性势能为Ep 弹簧处在自然长度时的弹性势 能为 0 现绳突然断开