优化方案届高考物理大一轮复习第十一章第三节热力学定律与能量守恒课件

1、第三节热力学定律与能量守恒第三节热力学定律与能量守恒第十一章热学第十一章热学一、热力学第一定律和能量守恒定律一、热力学第一定律和能量守恒定律1改变物体内能的两种方式改变物体内能的两种方式(1)_；(2)_2热力学第一定律热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热内容：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量与外界对它所做的功的和(2)表达式：表达式：UQW做功做功热传递热传递3能的转化和守恒定律能的转化和守恒定律(1)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从内容：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

2、形式，或者从一个物体转移到别的物一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变(2)第一类永动机：违背能量守恒定律的机器被称为第一类永第一类永动机：违背能量守恒定律的机器被称为第一类永动机它是不可能制成的动机它是不可能制成的 1. (2014高考广东卷高考广东卷)用密封性好、充用密封性好、充 满气体的塑满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体内气体与外界无热交换，则袋内气体()A体积减小，内能增大

3、体积减小，内能增大B体积减小，压强减小体积减小，压强减小C对外界做负功，内能增大对外界做负功，内能增大D对外界做正功，压强减小对外界做正功，压强减小AC二、热力学第二定律二、热力学第二定律1常见的两种表述常见的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从克劳修斯表述：热量不能自发地从_物体传到物体传到_物体物体(2)开尔文表述：不可能从开尔文表述：不可能从_吸收热量，使之完全变吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响成功，而不产生其他影响2第二类永动机：第二类永动机：违背宏观热现象方向性的机器被称为第二违背宏观热现象方向性的机器被称为第二类永动机这类永动机不违背类永动机这类永动机不违背_，但

4、它违背了，但它违背了_，也是不可能制成的，也是不可能制成的低温低温高温高温单一热库单一热库能量守恒定律能量守恒定律热力学第二定律热力学第二定律 2.对热力学第二定律，下列理解正确的是对热力学第二定律，下列理解正确的是()A自然界进行的一切宏观过程都是可逆的自然界进行的一切宏观过程都是可逆的B自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的不可逆的C热量不可能由低温物体传递到高温物体热量不可能由低温物体传递到高温物体D由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，

5、完全变成功也是可能的可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的BD考点一考点一 对热力学第一定律的理解及对热力学第一定律的理解及应用应用考点二考点二 对热力学第二定律的理解对热力学第二定律的理解考点一对热力学第一定律的理解及应用考点一对热力学第一定律的理解及应用1热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系传递之间的定量关系2对公式对公式UQW符号的规定符号的规定符号符号WQU外界对物体做功外界对物体做功物体吸收

6、热量物体吸收热量内能增加内能增加物体对外界做功物体对外界做功物体放出热量物体放出热量内能减少内能减少3.几种特殊情况几种特殊情况(1)若过程是绝热的，则若过程是绝热的，则Q0，WU，外界对物体做的功，外界对物体做的功等于物体内能的增加量等于物体内能的增加量(2)若过程中不做功，即若过程中不做功，即W0，则，则QU，物体吸收的热量，物体吸收的热量等于物体内能的增加量等于物体内能的增加量(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即若过程的始末状态物体的内能不变，即U0，则，则WQ0或或WQ.外界对物体做的功等于物体放出的热量外界对物体做的功等于物体放出的热量特别提醒：特别提醒：(1)做功与热传递在改变

7、内能的效果上是相同做功与热传递在改变内能的效果上是相同的，但是从运动形式、能量转化的角度上看是不同的：做功的，但是从运动形式、能量转化的角度上看是不同的：做功是其他形式的运动和热运动的转化，是其他形式的能与内能是其他形式的运动和热运动的转化，是其他形式的能与内能之间的转化；而热传递则是热运动的转移，是内能的转移之间的转化；而热传递则是热运动的转移，是内能的转移(2)气体向真空中膨胀不做功气体向真空中膨胀不做功 在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A

8、到到状态状态B，外界对该气体做功为，外界对该气体做功为6 J；第二种变化是从状态；第二种变化是从状态A到状到状态态C，该气体从外界吸收的热量为，该气体从外界吸收的热量为9 J图线图线AC的反向延长线的反向延长线过坐标原点过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零求：能为零求：(1)从状态从状态A到状态到状态C的过程，该气体对外界做的功的过程，该气体对外界做的功W1和其内和其内能的增量能的增量U1；(2)从状态从状态A到状态到状态B的过程，该气体内能的增量的过程，该气体内能的增量U2及其从外及其从外界吸收的热量界吸收的热量Q2.解析解析(1)由

9、题意知从状态由题意知从状态A到状态到状态C的过程，气体发生等容的过程，气体发生等容变化变化该气体对外界做的功该气体对外界做的功W10根据热力学第一定律根据热力学第一定律U1W1Q1内能的增量内能的增量U1Q19 J.(2)从状态从状态A到状态到状态B的过程，体积减小，温度升高的过程，体积减小，温度升高该气体内能的增量该气体内能的增量U2U19 J根据热力学第一定律有根据热力学第一定律有U2W2Q2从外界吸收的热量从外界吸收的热量Q2U2W23 J.答案答案(1)09 J(2)9 J3 J总结提升总结提升(1)做功看体积：体积增大，气体对外做功，做功看体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩

10、小，外界对气体做功，为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正为正(2)与外界绝热，则不发生热传递，此时与外界绝热，则不发生热传递，此时Q0.(3)由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，主由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，主要要 体体 现现 在在 分子动能的变化上，从分子动能的变化上，从 宏宏 观上看观上看 就就 是是 温温 度发生度发生了变化了变化 1.如图所示，一定质量的理想气体由状态如图所示，一定质量的理想气体由状态 a沿沿abc变化到状态变化到状态c，吸收了，吸收了340 J的热量，并对外做功的热量，并对外做功120 J若若 该该气体由状态气体由状态a沿沿adc变化

11、到状态变化到状态c时，对外做功时，对外做功40 J，则这一，则这一 过过程中气体程中气体_(填填“吸收吸收”或或“放出放出”)热量热量_J.吸收吸收260解析：对该理想气体由状态解析：对该理想气体由状态a沿沿abc变化到状态变化到状态c，由热力学第，由热力学第一定律可得：一定律可得：UQW340 J120 J220 J，即从，即从a状态状态到到c状态，理想气体的内能增加了状态，理想气体的内能增加了220 J；若该气体由状态；若该气体由状态a沿沿adc变化到状态变化到状态c时，对外做功时，对外做功40 J，此过程理想气体的内能，此过程理想气体的内能增加还是增加还是220 J，所以可以判定此过程是

12、吸收热量，再根据热，所以可以判定此过程是吸收热量，再根据热力学第一定律可得：力学第一定律可得：UQW，得，得QUW220 J40 J260 J.考点二对热力学第二定律的理解考点二对热力学第二定律的理解1在热力学第二定律的表述中，在热力学第二定律的表述中，“自发地自发地”、“不产生其他不产生其他影响影响”的涵义的涵义(1)“自发地自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助需要借助外界提供能量的帮助(2)“不产生其他影响不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产

13、生热力学方面的影响如吸本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响如吸热、放热、做功等热、放热、做功等2热力学第二定律的实质热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现过程的方向性，进而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象的宏观过程都具有方向性特别提醒：特别提醒：热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到

14、高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能也可以全部转体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能也可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程化为机械能，如气体的等温膨胀过程3两类永动机的比较两类永动机的比较第一类永动机第一类永动机第二类永动机第二类永动机不需要任何动力或燃料不需要任何动力或燃料,却能不断地对外做功的却能不断地对外做功的机器机器从单一热源吸收热量，使之从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他完全变成功，而不产生其他影响的机器影响的机器违背能量守恒定律违背能量守恒定律,不不可能制成可能制成不违背能量守恒定律，但违背不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，不可能制成热力学

15、第二定律，不可能制成 关于热力学定律，下列说法正确的是关于热力学定律，下列说法正确的是()A为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B对某物体做功，必定会使该物体的内能增加对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功可以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不可能使热量从低温物体传向高温物体E功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程ACE解析解析选项选项A，内能的改变可以通过做功或热传递进行，故，内能的改变可以通过做功或热传递进行，故A正确；

16、选项正确；选项B，对某物体做功，物体的内能不一定增加，对某物体做功，物体的内能不一定增加，B错误；选项错误；选项C，在引起其他变化的情，在引起其他变化的情况下，可以从单一况下，可以从单一热源吸收热量，将其全部变为功，热源吸收热量，将其全部变为功，C正确；选项正确；选项D，在引起其，在引起其他变化的情况下，可以使热量从低温物体传向高温物体，他变化的情况下，可以使热量从低温物体传向高温物体，D错错 误；选误；选 项项 E，涉，涉 及热及热 现现 象象 的的 宏宏 观观 过过 程都具有方向性，程都具有方向性，故故E正确正确 2.(2015广东汕头模拟广东汕头模拟)以下哪个现象以下哪个现象不违背热力不

17、违背热力学第二定律学第二定律()A一杯热茶在打开盖后，茶会自动变得更热一杯热茶在打开盖后，茶会自动变得更热B没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100%C桶中浑浊的泥水在静置一段桶中浑浊的泥水在静置一段 时间后，泥时间后，泥 沙下沉，上面的沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离水变清，泥、水自动分离D热量自发地从低温物体传到高温物体热量自发地从低温物体传到高温物体解析：茶不会自发地变得更热，选项解析：茶不会自发地变得更热，选项A错误；无错误；无 论什论什 么样的么样的热机，效率永远不会达到热机，效率永远不会达到100%，选项，选项B错误；热量不错误

18、；热量不 会自发会自发地从低温物体传到高温物体，选项地从低温物体传到高温物体，选项D错误错误C方法技巧方法技巧气态方程与热力学第一定律的综合应用气态方程与热力学第一定律的综合应用 (2013高考山东卷高考山东卷)我国我国“蛟龙蛟龙”号号深海探测船载人下深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录在某次深潜实验中，潜超过七千米，再创载人深潜新纪录在某次深潜实验中，“蛟龙蛟龙”号探测到号探测到990 m深处的海水温度为深处的海水温度为280 K某同学利某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化如图所示，导用该数据来研究气体状态随海水深度的变化如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不

19、计活塞的质量和摩热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度擦，汽缸所处海平面的温度T0300 K，压强，压强p01 atm，封，封闭气体的体积闭气体的体积V03 m3，如果将该汽缸下潜至，如果将该汽缸下潜至990 m深处，此深处，此过程中封闭气体可视为理想气体过程中封闭气体可视为理想气体(1)求求990 m深处封闭气体的体积深处封闭气体的体积(1 atm相当于相当于10 m深的海水产深的海水产生的压强生的压强)(2)下潜过程中封闭气体下潜过程中封闭气体_(填填“吸热吸热”或或“放热放热”)，传递的热量传递的热量_(填填“大于大于”或或“小于小于”)外界对气体所外界对气体所做的功做的功审题点睛审题点睛(1)分析封闭气体的初、末状态，明确气体状态分析封闭气体的初、末状态，明确气体状态变化遵守的规律，选用公式列方程求解变化遵守的规律，选用公式列方程求解(2)根据温度变化确定内能的变化情况，根据体积的变化，确根据温度变化确定内能的变化情况，根据体积的变化，确定做功情况，由热力学第一定律确定吸、放热情况及与做功定做功情况，由热力学第一定律确定吸、放热情况及与做功的关系的关系答案答案2.8102 m3放热放热大于大于 3.(2014高考新课标全国卷高考新课标全国卷)一定量一定量的理想气体的理想气体从状