2018山东科技版物理高考第一轮复习——热力学定律（学案）

1、.年 级高三学 科物理版 本鲁教版内容标题高三第一轮复习：热力学定律【本讲教育信息】一、教学内容：热力学定律本章的知识点：一热力学第一定律1、热力学第一定律1一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。这个关系叫做热力学第一定律。其数学表达式为：U=W+Q2与热力学第一定律相匹配的符号法那么做功W热量Q内能的改变U取正值“+外界对系统做功系统从外界吸收热量系统的内能增加取负值“系统对外界做功系统向外界放出热量系统的内能减少3热力学第一定律说明了做功和热传递是系统内能改变的量度，没有做功和热传递就不可能实现能量的转化或转移，同时也进一步提醒了能量守恒定律。4应用热力学第

2、一定律解题的一般步骤：根据符号法那么写出各量W、Q、U的正、负；根据方程U=W+Q求出未知量；再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。2、第一类永动机不可能制成任何机器运动时只能将能量从一种形式转化为另一种形式，而不可能无中生有地创造能量，即第一类永动机是不可能制造出来的。二能量守恒定律1自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量。如机械运动对应机械能；分子热运动对应内能；电磁运动对应电磁能。2不同形式的能量之间可以互相转化。摩擦可以将机械能转化为内能；炽热电灯发光可以将电能转化为光能。3能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或

3、者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。这就是能量守恒定律。4热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的详细表达。5能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。6能量守恒定律的重要意义第一，能量守恒定律是支配整个自然界运动、开展、变化的普遍规律，学习这个定律，不能满足于一般性的理解其内容，更重要的是，从能量形式的多样化及其互相联络，互相转化的事实出发去认识物质世界的多样性及其普遍联络，并实在树立能量既不会凭空产生，也不会凭空消失的观点，作为以后学习和消费理论中处理一实在际问题的根本指导思想之一。第二，宣告了第一类永动机的失败。三热力学第二定律1、可逆与不可逆过程1热传导

4、的方向性热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进展，但相反方向却不能自发地进展，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。2说明：“自发地过程就是在不受外来干扰的条件下进展的自然过程。热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助，就是要由外界对其做功才能完成。电冰箱、空调就是例子。2、热力学第二定律的两种表述克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。3、热机热机是把内能转化为机械能的装置。其原理是热机从热源吸收热量Q1，推

5、动活塞做功W，然后向冷凝器释放热量Q2。由能量守恒定律可得：Q1=W+Q2我们把热机做的功和它从热源吸收的热量的比值叫做热机效率，用表示，即=4、第二类永动机设想：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。第二类永动机不可能制成，表示尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化；机械能和内能的转化过程具有方向性。四熵无序程度的量度【典型例题】一热力学第一定律应用例1、一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，那么以下各式中正确的选项是 A、W=8×104J，U

6、=1.2×105J，Q=4×104J B、W=8×104J，U =1.2×105J，Q=2×105J C、W=8×104J，U =1.2×105J，Q=2×104J D、W=8×104J，U =1.2×105J，Q=4×104J解析：此题主要考察热力学第一定律的应用。因为外界对气体做功，W取正值，即W=8×104J；内能减少，U取负值，即U=1.2×105J；根据U=W+Q，可知Q=UW=1.2×1058×104=2×105J，即B选项

7、正确。答案：B例2、一定质量的气体，在压缩过程中外界对气体做功300J，但这一过程中气体的内能减少了300J，问气体在此过程中是吸热还是放热？吸收或放出多少热量？解析：由题意可知，W=300J，U=300J，根据热力学第一定律可得Q=UW=300J300J=600JQ为负值表示气体放热，因此气体放出600J的热量。例3、一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，问：1物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？2分子势能是增加还是减少？3分子的平均动能是增加还是减少？解析：1气体从外界吸热为：Q=4.2×105J气体对外做功：

8、W=6×105J由热力学第一定律：U=W+Q=6×105+4.2×105J=1.8×105JU为负，说明气体的内能减少了。所以，气体内能减少了1.8×105J。2因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的间隔 增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了。3因为气体内能减少，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。二热力学第二定律的应用例4、以下所述过程是可逆的，还是不可逆的？A、气缸与活塞的组合内装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与气缸间没有摩擦，气体缓慢地膨胀时；B、上述装置，当活塞上没有外加压力，活塞与气缸上摩擦很大，使

9、气体缓慢地膨胀时；C、上述装置，没有摩擦，但调整外加压力，使气体能缓慢地膨胀时；D、在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升高；E、在一传热容器内盛有液体，容器放在一恒温的大水池内，液体不停地搅动，可保持温度不变；F、在一绝热容器内，不同温度的液体进展混合；G、在一绝热容器内，不同温度的氦气进展混合；解析：A、发生自由膨胀，那么是不可逆的；B、有摩擦发生，也是不可逆的；C、是准静态无摩擦的膨胀，那么为可逆过程。D、这是做功变为热的过程，一定不可逆。E、此过程中既有“功变热又有“热传导，也是不可逆过程。F、液体的扩散是不可逆过程。G、有一定温度差的热传导是不可逆过程。例5、一种冷暖两用型空调，铭牌标注：输入功率1kW，制冷才能1.2×104kJ/h，制热才能1.3×104kJ/h。