【同步】高中物理鲁科版(2019)选择性必修3：第3章热力学定律本章整合课件

第3章本章整合知识网络·体系构建重点题型·归纳整合目录索引

知识网络·体系构建提示

(1)如果物体和外界之间同时存在做功和热传递的过程,那么物体内能的改变量ΔU等于外界对物体所做的功W和物体从外界吸收的热量Q之和(2)ΔU=W+Q(3)能量既不会消失,也不会创生,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,而能量的总值保持不变(4)不可逆 (5)方向性(6)不可逆 (7)方向性(8)不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化(9)不可能从单一热源吸收热量,使之完全用来做功而不引起其他变化重点题型·归纳整合一、做功和热传递的区别与联系做功和热传递是改变物体内能的两种方式,做功是其他形式的能和内能之间的转化,热传递则是物体间内能的转移,它们在改变物体的内能上是等效的。理解时应注意以下两点:(1)存在温度差是发生热传递的必要条件,热量是热传递过程中物体内能的改变量。(2)机械能是描述物体机械运动状态的量,而内能是描述物体内部状态的量,两者没有直接关系,但可以相互转化。典例1

(多选)关于物体的内能,下列说法正确的是(

)A.手感到冷时,搓搓手就会感到暖些,这是利用做功来改变物体的内能B.将物体举高或使它们速度增大,是利用做功来使物体内能增大C.在阳光下晒衣服,衣服温度升高,是利用热传递来改变物体的内能D.用打气筒打气,筒内气体变热,是利用热传递改变物体的内能AC解析

手感到冷时,搓搓手就会感到暖些,克服摩擦力做功,机械能转化成内能,属于做功改变物体内能,故A正确;将物体举高或使它们速度增大,只是改变了物体的机械能,没有改变内能,所以B错误;阳光晒衣服,衣服温度升高,是利用热传递来改变物体的内能,所以C正确;用打气筒打气,筒内气体变热,是活塞压缩气体做功,属于做功改变物体内能,故D错误。针对训练1下列说法正确的是(

)A.若A、B两物体接触但没有热传递,则两物体所包含的热量相等B.做功和热传递的共同点是都能使系统内能改变C.一物体先后经几个不同的物理过程,其温度均从t1升高到t2。则在这些过程中物体一定从外界吸收相同的热量D.高温物体内能大,低温物体内能小B解析

A、B两物体没有发生热传递是因为两物体温度相等,A错误;做功和热传递都是改变内能的方式,B正确;一物体温度从t1升高到t2,内能的改变可能是由于吸收了热量,也可能是外界对物体做了功,C错误;高温物体分子的平均动能大,内能不一定大,D错误。二、热力学第一定律及其应用热力学第一定律揭示了内能的增量(ΔU)与外界对物体做功(W)和物体从外界吸收热量(Q)之间的关系,即ΔU=W+Q,正确理解公式的意义及正负号含义是解决本类问题的关键。(1)外界对物体做功,W>0;物体对外界做功,W<0;(2)物体从外界吸热,Q>0;物体放出热量,Q<0;(3)ΔU>0,物体的内能增加;ΔU<0,物体的内能减少。分析题干,确定内能改变的方式(W、Q)→判断W、Q的正负号→代入公式ΔU=W+Q→得出结论典例2

(多选)如图所示,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是(

)A.在过程ab中气体的内能增加B.在过程ca中外界对气体做功C.在过程ab中气体对外界做功D.在过程bc中气体从外界吸收热量ABD解析

在过程ab中,气体体积不变,外界不对气体做功,气体也不对外做功,即W=0,压强增大,温度升高,内能增加,A正确,C错误;在过程ca中,气体体积减小,外界对气体做功,即W>0,B正确;在过程bc中,温度不变,内能不变,即ΔU=0,体积增加,W<0,由热力学第一定律ΔU=W+Q,Q>0,即气体从外界吸热,D正确。针对训练2如图所示,一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B。此过程中,气体压强p=1.0×105Pa不变,吸收的热量Q=7.0×102J,求此过程中气体内能的增量。答案

5.0×102

J对外做的功W=p(VB-VA)根据热力学第一定律有ΔU=Q-W代入数据解得ΔU=5.0×102

J。三、热力学第二定律及其微观意义1.热力学第二定律的表述(1)克劳修斯表述:不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。(2)开尔文表述:不可能从单一热源吸收热量,使之完全用来做功,而不引起其他变化。(3)用熵表述: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(1)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。(2)热力学第二定律是对宏观自然过程进行方向的说明,凡是对这种宏观自然过程进行方向说明的,都可以作为热力学第二定律的表述。热力学第二定律的表述很多,但这些不同的表述都是等价的。典例3

关于热力学第二定律,下列表述正确的是(

)A.不可能使热量从低温物体传递到高温物体B.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功C.一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行D.在任何的自然过程中,一个孤立系统的总熵一定增加解析

如果有外界的帮助,可以使热量从低温物体传递到高温物体,也可以把热量全部用来做功,A、B错误;任何自然过程都沿无序性增大的方向进行,C正确;在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小,即总熵不变或增加,D错误。C针对训练3(多选)下列说法正确的是(

)A.在