学生版 第十四章+第3讲 热力学定律与能量守恒+讲义

1、 第3讲热力学定律与能量守恒板块一主干梳理夯实基础【知识点1】热力学第一定律I1改变物体内能的两种方式做功;热传递。2热力学第一定律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。表达式：Q=Q+W。AU=Q+W中正、负号法则意义卑理量WQ11十外界对物体做功物体吸收热量内能增加物体对外界做功物体放出热量内能冈减少AU=Q+W的三种特殊情况若过程是绝热的，则Q=0,W=AU,外界对物体做的功等于物体内能的增加。若过程是等容的，即W=0,Q=AU,物体吸收的热量等于物体内能的增加。对于理想气体，若过程是等温的，即AU=0,则W+Q=0或W=Q,外界对物体做的功等于物体放

2、出的热量。【知识点2】热力学第二定律I1热力学第二定律的三种表述克劳修斯表述热量不能自发地从低温物体传到高温物体。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。或表述为“第二类永动机是不可能制成的。”用熵的概念表示热力学第二定律。在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。2.热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。【知识点3】能量守恒定律I1能量守恒定律的内容：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

3、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。3两类永动机第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。违背能量守恒定律，因此不可能实现。第二类永动机：从单一热库吸收热量并把它全部用来对外做功，而不产生其他影响的机器。违背热力学第二定律，不可能实现。4.能源的利用存在能量耗散和品质隆低。重视利用能源时对环境的影响。要开发新能源(如太阳能、生物质能、风能、水能等)。板块二考点细研悟法培优考点1热力学第一定律对比分析1.改变内能的两种方式的比较:方式名称比较项做功区别内能变化情况外界对物体

4、做功，物体的内能增加*物体对外界做功,物体的内能减少物体吸收热量，内能增加；物体放出热量*内能减少从能量的角度看做功是其他形式的能与内能相互转化的过程不同物休间或同一物体不同部分之间内能的转移能的性质变化情况能的性质发生了变化能的性质不变相互联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的2温度、内能、热量、功的比较义含特点度能衛温内m状态量量过程量功例1在如下图所示的坐标系中，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A到状态，外界对该气体做功为6J；第二种变化是从状态A到状态C,该气体从外界吸收的热量为9J。图线AC的反向延长线过坐标原点O,B、C两

5、状态的温度相同，理想气体的分子势能为零。求：从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量Aq；(2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量AU2及其从外界吸收的热量Q2。总结升华判断物体内能变化的方法(1)内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析。做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正。与外界绝热，则不发生热传递，此时Q=0。如果研究对象是理想气体，则由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化。跟踪训练2017安徽合肥联考(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确

6、的是()体积不变，压强减小的过程，气体一定放出热量，内能减小若气体内能增加，贝y外界一定对气体做功若气体的温度升高，则每个气体分子的速度一定增大若气体压强不变，气体分子平均距离增大时，则气体分子的平均动能一定增大气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的考点2热力学第二定律对比分析1.热力学第一、第二定律的比较定律名称比较项U热力学第一定律热力学第二定律定律揭示的问题它从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量者的定量关系它指岀涉及热现象的过程是有方向性的机械能和内能的转化机械能可以全部转化为内能内能不可能在不引起其他变化的情况下完全转化为机械能热量的传递热量可以从高温物体自发传向

7、低温物体说明热量不能自发地从低温物体传向高温物休表述形式只有一种表述形式有多种表述形式两定律的关系在热力学中两者既相苴独立，又互为补充,共同构成了热力学知识的理论基础2两类永动机的比较分类第一类永动机第二类永动机设计要求不需要任何动力或燃料却能不断地对外做功的机器从单一热库吸收热量，使之完全变成功而不产生其他影响的机器不可能制成的原因违舌能里守恒定律不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律例2(多选)下列说法中正确的是()第一类永动机违反能量守恒定律，是不可能制成的第二类永动机违反能量守恒定律，是不可能制成的能量耗散的说法与能量守恒定律是互相矛盾的热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化

8、热量可能自发地从低温物体传到高温物体而不引起其他变化总结升华对热力学第二定律的理解(1)在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”的涵义：“自发地”指不需要借助外界提供能量的帮助，指明了热传递等热力学宏观现象的方向性；“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、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象的宏观过程都具有方向性。跟踪训练根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是()机械能可以全部转化为内能，内

9、能也可以全部用来做功转化成机械能凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到一293C第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来考点3气体实验定律与热力学第一定律的综合解题技巧确定研究对象X,y4汽缸、活塞、液柱等两类分析KU)彳状态参环彳初.、末态之间发的变化4做功情况J放热情况内能变化情况典例示法例3一定质量理想气体的p-V图象如图所示，其中aT为等容过程，b-c为等压过程，ca为等温过程，已知气体在状态a时的温度Ta=300K,在状态b时的体积叫=224L。气体在状态c时的体积Vc；(2)试比较气体由状态b到状态c过程从外界吸收的热量Q与对外做功W的大小关系，并简要说明理由。总结升华气体实验定律与热力学定律的综合问题的处理方法(1)气体实验定律研究对象是一定质量的理想气体。(2)解决具体问题时，分清气体的变化过程是求解问题的关键，根据不同的变化，找出相关的气体状态参量，利用相关规律解决。对理想气体，只要体积变化，外界对气体(或气体对外界)做功W=pV;只要温度发生变化，其内能就发生变化。结合热力学第一定律AD=W+Q求解问题。错误!2