第十一章第三节热力学定律与能源

1、第三节热力学定律与能源第三节热力学定律与能源第十一章热学第十一章热学栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学一、热力学第一定律一、热力学第一定律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栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学 1.下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A物体吸收热量物体吸收热量，同时对外做功同时对外做功，内能可能不变内能可能

2、不变 B绝热过程中绝热过程中，外界压缩气体外界压缩气体，对气体做功对气体做功，气体的内能气体的内能可能减少可能减少 C做功和热传递的实质不相同做功和热传递的实质不相同 D一定质量的理想气体在绝热情况下向真空自由膨胀时，一定质量的理想气体在绝热情况下向真空自由膨胀时，温度降低温度降低 AC栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学二、能源与可持续发展二、能源与可持续发展1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

3、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)条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的例如：机械能守恒定律具有适用的能是否守恒是有条件的例如：机械能守恒定律具有适用条件，而能量守恒定律是无条件的，是一切自然现象都遵守条件，而能量守恒定律是无条件的，是一切自然现象都遵守的基本规律的基本规律(3)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栏目栏目导引导引第十

4、一章热学第十一章热学2能源的利用能源的利用(1)存在存在_和品质下降和品质下降(2)重视利用能源时对重视利用能源时对_的影响的影响(3)要开发新能源要开发新能源(如太阳能、生物质能、风能、水流能等如太阳能、生物质能、风能、水流能等)能量耗散能量耗散环境环境栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学 2.下列对能量耗散的理解正确的有下列对能量耗散的理解正确的有()A能量耗散说明能量在不断减少能量耗散说明能量在不断减少B能量耗散遵守能量守恒定律能量耗散遵守能量守恒定律C能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失D能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过能量

5、耗散从能量角度反映出自然界的宏观过 程程 具具 有有 方方向性向性BD栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学考点一热力学第一定律考点一热力学第一定律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热传递之间的定量关系 栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学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

6、体放出热量内能减少内能减少栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学判断内能的变化或吸、放热情况判断内能的变化或吸、放热情况 关于一定质量的理想气体关于一定质量的理想气体，下列叙述正确的是下列叙述正确的是( ) A气体体积增大时气体体积增大时，其内能一定减少其内能一定减少 B外界对气体做功外界对气体做功，气体内能可能减少气体内能可能减少 C气体从外界吸收热量气体从外界吸收热量，其内能一定增加其内能一定增加 D气体温度升高气体温度升高，其分子平均动能一定增加其分子平均动能一定增加 BD解析解析做功和热传递是改变物体内能

7、的两种方式做功和热传递是改变物体内能的两种方式，气体体积气体体积增大时增大时，可能同时从外界吸收热量可能同时从外界吸收热量，其内能不一定减少；气其内能不一定减少；气体从外界吸收热量体从外界吸收热量， 可能同时对外做功可能同时对外做功， 其内能不一定增加其内能不一定增加，同理同理，外界对气体做功外界对气体做功，气体内能不一定增加气体内能不一定增加，选项选项 A、C错误错误，B 正确温度是分子平均动能的标志正确温度是分子平均动能的标志，气体温度升高气体温度升高，其分子平均动能一定增加其分子平均动能一定增加，故故 D 正确正确 栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学利用热力学第一定律进行定量计算利

8、用热力学第一定律进行定量计算 在如图所示的坐标系中在如图所示的坐标系中， 一定质量的某种理想气体先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后发生以下两种状态变化过程： 第一种变化是从状态 A 到状到状态态 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 到到状态状态 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 的反向延的反向延长线过坐标原点长线过坐标原点 O，B、C 两两状态的温度相同，理想气体的状态的温度相同，理想气体的分子势能为零分子势能为零求：求： 栏目栏目导引导引第十一章热学第

9、十一章热学 解析解析 (1)由题意知从状态由题意知从状态 A 到状态到状态 C 的过程的过程，气体发生等气体发生等容变化容变化 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. 栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学答案答案 (1)0 9 J (2)9 J 3 J (2)从状态从状态 A 到状态到状态 B 的过程的过程，体积减小体积减小，温度升高温度升高 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.

10、 栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学考点二气态方程与热力学第一定律的综合应用考点二气态方程与热力学第一定律的综合应用栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学 一定质量的理想气体，状态一定质量的理想气体，状态从从ABCDA的变化过程可用的变化过程可用如图所示的如图所示的pV图描述，图中图描述，图中p1、p2、V1、V2和和V3为已知量为已知量(1)气体状态从气体状态从A到到B是是_过程过程(选填选填“等容等容”“等压等压”或或“等等温温”)；(2)状态从状态从B到到C的变化过程中，气体的温度的变化过程中，气体的温度_(选填选填“升升高高”“不变不变”

11、或或“降低降低”)；(3)状态从状态从C到到D的变化过程中，气体的变化过程中，气体_(选填选填“吸热吸热”或或“放热放热”)；(4)状态从状态从ABCD的变化过程中，气体对外界所做的总的变化过程中，气体对外界所做的总功为功为_等压等压降低降低放热放热p2(V3V1)p1(V3V2)栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学审题突破审题突破 (1)根据根据 pV 图象分析各过程中气体的图象分析各过程中气体的 p、 V 的的变化情况，由变化情况，由pVTC 分析分析 T 的变化情况的变化情况 (2)根据根据 V、 T 的变化情况分析做功的变化情况分析做功 W 和气体内能的变化和气体内能的变化 U，由

12、由 UWQ 分析吸、放热情况分析吸、放热情况 栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学 我国我国“蛟龙蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千号深海探测船载人下潜超过七千米米，再创载人深潜新纪录在某次深潜实验中再创载人深潜新纪录在某次深潜实验中， “蛟龙蛟龙”号号探测到探测到 990 m 深处的海水温度为深处的海水温度为 280 K某同学利用该数据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来研究气体状态随海水深度的变化如图所示，导热良好的导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质

13、量和摩擦不计活塞的质量和摩擦，汽缸汽缸所处海平面的温度所处海平面的温度 T0300 K，压强压强 p01 atm，封闭气体的封闭气体的体积体积 V03 m3，如果将该汽缸下潜至如果将该汽缸下潜至 990 m 深处深处，此过程中此过程中封闭气体可视为理想气体封闭气体可视为理想气体 栏目栏目导引导引第十一章热学第十一章热学(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 深的海深的海水产生的压强水产生的压强) (2)下潜过程中封闭气体下潜过程中封闭气体_(选填选填“吸热吸热”或或“放放热热”)，传递的热量传递的热量_(选填选填“大于大于”或或“小于小于”)外界外界对气体所做的功对气体所做的功 解析解析: (1)当汽缸下潜至当汽缸下潜至 990 m 时时，设封闭气体的压强为设封闭气体的压强为 p，温度为温度为 T，体积为体积为 V，由题意可知由题意可知 p100 atm