高考物理复习部分基础课3热力学定律与能量守恒定律市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

基础课3热力学定律与能量守恒定律1/49知识点一、热力学第一定律1．改变物体内能两种方式 (1)______；(2)热传递。2．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统内能增量等于外界向它传递______与外界对它所做功和。 (2)表示式：ΔU＝_________。做功热量Q＋W2/49(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则：物理量WQΔU＋外界对物体做功物体______热量内能______－物体对外界做功物体_______热量内能________意义符号吸收增加放出降低3/49知识点二、能量守恒定律1．内容

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一个形式________为另一个形式，或者是从一个物体_______到别物体，在_______或______过程中，能量____保持不变。2．条件性

能量守恒定律是自然界__________，某一个形式能是否守恒是有条件。3．第一类永动机是不可能制成，它违反了_____________。转化转移转化转移总量普遍规律能量守恒定律4/49知识点三、热力学第二定律1．热力学第二定律两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能______从低温物体传到高温物体。 (2)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__________________。或表述为“_______永动机是不可能制成”。自发地不产生其它影响第二类5/492．用熵概念表示热力学第二定律

在任何自然过程中，一个孤立系统总熵不会______。3．热力学第二定律微观意义

一切自发过程总是沿着分子热运动________增大方向进行。4．第二类永动机不可能制成原因是违反了________________。减小无序性热力学第二定律6/49[思索判断](1)为了增加物体内能，必须对物体做功或向它传递热量，做功和热传递实质是相同。(

)(2)绝热过程中，外界压缩气体做功20J，气体内能可能不变。(

)(3)在给自行车打气时，会发觉打气筒温度升高，这是因为打气筒从外界吸热。(

)(4)能够从单一热源吸收热量，使之完全变成功。(

)答案(1)×

(2)×

(3)×

(4)√7/49热力学第一定律与能量守恒定律1．做功和热传递区分

做功与热传递在改变内能效果上是相同，不过从运动形式、能量转化角度上看是不一样。做功是其它形式运动和热运动转化，是其它形式能与内能之间转化；而热传递则是热运动转移，是内能转移。8/492．三种特殊情况 (1)若过程是绝热，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做功等于物体内能增加量。 (2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收热量等于物体内能增加量。 (3)若过程始末状态物体内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q。外界对物体做功等于物体放出热量。9/491．[热力学第一定律了解](多项选择)关于一定质量理想气体，以下叙述正确是(

) A．气体体积增大时，其内能一定降低 B．外界对气体做功，气体内能可能降低 C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 D．气体温度升高，其分子平均动能一定增加 E．气体温度升高，气体可能向外界放热

答案

BDE10/492．[能量守恒定律应用]木箱静止于水平地面上，现在用一个80N水平推力推进木箱前进10m，木箱受到摩擦力为60N，则转化为木箱与地面系统内能U和转化为木箱动能Ek分别是(

) A．U＝200J，Ek＝600J B．U＝600J，Ek＝200J C．U＝600J，Ek＝800J D．U＝800J，Ek＝200J

解析因为木箱在推进中受到滑动摩擦力，其与相对位移乘积为系统内能增量，即U＝60×10J＝600J，由能量守恒定律可得Ek＝W总－U＝80×10J－600J＝200J。故正确答案为B。

答案B11/493．[热力学第一定律应用]如图1所表示，一定质量理想气体由状态a沿abc改变到状态c，吸收了340J热量，并对外做功120J。若该气体由状态a沿adc改变到状态c时，对外做功40J，则这一过程中气体________(填“吸收”或“放出”)________J热量。图112/49解析由热力学第一定律可得，该气体由状态a沿abc改变到状态c过程中内能改变量ΔU＝W＋Q＝－120J＋340J＝220J，所以该气体由状态a沿adc改变到状态c时，Q1＝ΔU－W1＝220J－(－40J)＝260J，显然此过程中气体从外界吸收热量。答案吸收26013/49应用热力学第一定律三点注意(1)做功看体积：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。气体向真空中自由膨胀，对外界不做功，W＝0。(2)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0。(3)因为理想气体没有分子势能，所以当它内能改变时，主要表达在分子动能改变上，从宏观上看就是温度发生了改变。反思总结14/49对热力学第二定律了解1．对热力学第二定律关键词了解

在热力学第二定律表述中，“自发地”、“不产生其它影响”涵义。 (1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象方向性，不需要借助外界提供能量帮助。 (2)“不产生其它影响”涵义是发生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影响。如吸热、放热、做功等。15/492．热力学第二定律实质

自然界中进行包括热现象宏观过程都含有方向性。如16/493．两类永动机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，却能不停地对外做功机器从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其它影响机器不可能制成原因违反能量守恒不违反能量守恒，违反热力学第二定律17/491．[热力学第二定律了解](多项选择)关于热力学定律，以下说法正确是(

) A．为了增加物体内能，必须对物体做功或向它传递热量 B．对某物体做功，必定会使该物体内能增加 C．能够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 E．功转变为热实际宏观过程是不可逆过程18/49解析内能改变能够经过做功或热传递进行，故A对；对某物体做功，若物体向外放热，则物体内能不一定增加，B错；在引发其它改变情况下，从单一热源吸收热量能够将其全部变为功，C对；在引发其它改变情况下，能够将热量从低温物体传向高温物体，D错；包括热现象宏观过程都含有方向性，故E对。答案ACE19/492．[对两类永动机了解](多项选择)以下说法正确是(

) A．压缩气体总能使气体温度升高 B．能量耗散过程中能量是守恒 C．第一类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律 D．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律 E．能量耗散过程从能量转化角度反应了自然界中宏观过程含有方向性20/49解析内能改变取决于做功和热传递两个方面，只压缩气体并不一定能使气体温度升高，选项A错误；由能量守恒定律可知，选项B正确；第一类永动机是指不消耗能量却能够不停向外做功机器，违反了能量守恒定律，选项C正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，选项D错误；由热力学第二定律可知，选项E正确。答案BCE21/493．[热力学定律了解](多项选择)关于热力学定律，以下说法正确是(

) A．热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中表达，否定了创造和毁灭能量可能性，告诉我们第一类永动机不可能制成 B．热力学第二定律反应了一切与热现象相关宏观自然过程都含有方向性，告诉我们第二类永动机不可能制成 C．做功和热传递都能改变物体内能，依据最终结果能够区分是做功还是热传递使物体温度升高22/49D．热力学第一定律指出内能能够与其它形式能相互转化，热力学第二定律指出内能不可能完全转化为机械能，故二者是相互矛盾E．热力学第一定律和热力学第二定律分别从不一样角度揭示了与热现象相关物理过程所遵照规律，二者相互独立，又相互补充，都是热力学理论基础23/49解析

做功和热传递都能改变物体内能，依据最终结果无法判断是做功还是热传递使物体温度升高，选项C错误；热力学第二定律是能量守恒定律在热现象中表达，热力学第二定律则指出了能量转化方向性，二者并不矛盾，选项D错误。答案ABE24/49热力学定律与气体试验定律综合应用【典例】如图2甲所表示，用面积为S活塞在汽缸内封闭着一定质量理想气体，活塞上放一砝码，活塞和砝码总质量为m。现使汽缸内气体缓缓按图乙所表示规律改变，汽缸内气体从状态A改变到状态B。若该过程中气体内能发生了改变，气体柱高度增加了ΔL。外界大气压强为p0。图225/49(1)(多项选择)以下说法中正确是________。A．该过程中汽缸内气体压强一直为p0B．该过程中气体内能不停增大C．该过程中气体不停从外界吸收热量D．气体在该过程中吸收热量大于它对外界做功E．A和B两个状态，汽缸内壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击次数相同(2)汽缸内气体温度为T1时，气体柱高度为L＝________(用图中和题目中给出字母表示)。(3)若气体从状态A改变到状态B过程中从外界吸收热量为Q，则被封闭气体内能改变了多少？26/4927/4928/491．[热力学定律与气体图象结合](·深圳第一次调研)如图3所表示，一定质量理想气体从状态a改变到状态b，在这一过程中，以下说法正确是(

)图329/49A．气体体积变大B．气体温度升高C．气体从外界吸收热量D．气体内能不变E．气体放出热量30/49答案

ABC31/492．[热力学定律与气体试验定律综合]一定质量理想气体被活塞封闭在汽缸内，如图4所表示水平放置。活塞质量m＝20kg，横截面积S＝100cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置，活塞与汽缸底距离L1＝12cm，离汽缸口距离L2＝3cm。外界气温为27℃，大气压强为1.0×105Pa，将汽缸迟缓地转到开口向上竖直位置，待稳定后对缸内气体逐步加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，已知g＝10m/s2，求：32/49(1)此时气体温度为多少？(2)在对缸内气体加热过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q＝370J热量，则气体增加内能ΔU多大？图433/49解析(1)当汽缸水平放置时，p0＝1.0×105Pa，V0＝L1S，T0＝(273＋27)K当汽缸口朝上，活塞抵达汽缸口时，活塞受力分析图如图所表示，有p1S＝p0S＋mg34/4935/49答案(1)450K

(2)310J36/49解题步骤方法技巧37/491．(·全国卷Ⅰ)一定量理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p－T图象如图5所表示。以下判断正确是______。(填正确答案标号)图538/49A．过程ab中气体一定吸热B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界对气体所做功等于气体所放热D．a、b和c三个状态中，状态a分子平均动能最小E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击次数不一样39/49解析对封闭气体，由题图可知a→b过程，气体体积V不变，没有做功，而温度T升高，则为吸热过程，A项正确；b→c过程为等温改变，压强减小，体积增大，对外做功，则为吸热过程，B项错；c→a过程为等压改变，温度T降低，内能降低，体积V减小，外界对气体做功，依据W＋Q＝ΔU，外界对气体所做功小于气体所放热，C项错；温度是分子平均动能标志，Ta＜Tb＝Tc，故D项正确；同种气体压强由气体分子数密度ρ和温度T决定，由题图可知Tb＝Tc，pb＞pc，显然E项正确。答案ADE40/492．[·全国卷Ⅰ，33(1)]关于热力学定律，以下说法正确是________。(填正确答案标号) A．气体吸热后温度一定升高 B．对气体做功能够改变其内能 C．理想气体等压膨胀过程一定放热 D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E．假如两个系统分别与状态确定第三个系统到达热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定到达