高考物理复习第十二章选修3热力学定律与能量守恒市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

第十二章选修3－3第3讲热力学定律与能量守恒1/362/363/36基础梳理1.改变物体内能两种方式：(1)__________.(2)__________.2.绝热过程：系统不从外界________，也不向外界________.3.热传递：热量从________物体传到________物体．热传递有三种方式：________、________和________.4.热力学第一定律：一个热力学系统内能增量等于外界向它____________与外界对它______________．公式为ΔU＝________.做功热传递吸热放热高温低温热传导热对流热辐射传递热量所做功和W＋Q4/365.热力学第二定律两种表述：(1)热量不能自发地从________物体传到________物体．(2)不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其它影响．6.能量守恒定律：能量既不会_________，也不会__________，它只能从一个形式________为其它形式，或者从一个物体________到别物体；在转化或转移过程中其总量保持不变.低温高温凭空产生凭空消失转化转移5/367.两类永动机(1)第一类永动机：不消耗任何能量，却源源不停地对外做功机器．违反________________，所以不可能实现．(2)第二类永动机：从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功，而不引发其它改变机器．违反________________，所以不可能实现．能量守恒定律热力学第二定律6/367/361.符号要求对热力学第一定律了解做功W外界对物体做功W>0物体对外界做功W<0吸放热Q物体从外界吸收热量Q>0物体向外界放出热量Q<0内能改变ΔU物体内能增加ΔU>0物体内能降低ΔU<08/362.几个特殊情况(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．(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．(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．9/363.判定物体内能改变方法(1)当做功和热传递两种过程同时发生时，内能改变就要用热力学第一定律进行综合分析．(2)做功情况看气体体积：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．(3)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0.(4)假如研究对象是理想气体，则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．10/36典题演示1(·南通一模)如图所表示，一轻活塞将体积为V、温度为2T0理想气体，密封在内壁光滑圆柱形导热汽缸内，已知大气压强为p0，大气温度为T0，气体内能U与温度T关系为U＝aT(a为正常数)．在汽缸内气体温度迟缓降为T0过程中，求：(1)气体内能降低许ΔU.【答案】

aT0

(2)气体放出热量Q.11/3612/361.在热力学第二定律中，了解“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．对热力学第二定律了解13/362.热力学第二定律实质热力学第二定律每一个表述，都揭示了大量分子参加宏观过程方向性，进而使人们认识到自然界中进行包括热现象宏观过程都含有方向性．14/3615/364.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响条件下，热量能够从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引发其它改变条件下内能能够全部转化为机械能，如气体等温膨胀过程．16/36典题演示2关于永动机和热力学定律讨论，以下说法中正确是()A.第二类永动机违反能量守恒定律，所以不可能制成B.热量不可能从低温物体传到高温物体C.由热力学第二定律能够判断宏观物理过程能否自发进行D.做功和热传递都能够改变物体内能，但从能转化或转移观点来看这两种改变方式是有区分【解析】第二类永动机不可能制成，是因它违反了热力学第二定律，故A错误；由热力学第二定律知热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，故B错误；由热力学第二定律能够判断宏观物理过程能否自发进行，故C正确；做功和热传递都能够改变物体内能，但方式不一样，故D正确.

CD17/36气体试验定律与热力学定律综合问题处理方法：热力学第一定律与气体试验定律综合18/36典题演示3(·苏锡常镇三模)如图所表示，内壁光滑圆柱形汽缸竖直放置，内有一质量为m活塞封闭一定质量理想气体．已知活塞截面积为S，外界大气压强为p0、缸内气体温度为T1.现对汽缸迟缓加热，使体积由V1增大到V2过程中，气体吸收热量为Q1，停顿加热并保持体积V2不变，使其降温到T1.求：(1)停顿加热时缸内气体温度．19/36(2)降温过程中气体放出热量．20/3621/36典题演示4(·南京最终一卷)如图所表示，一定质量理想气体先从状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C.在状态C时气体体积V＝3.0×10－3m3，温度与状态A相同．求气体：(1)在状态B时体积．【答案】5×10－3m3

(2)在整个过程中放出热量．【答案】600J22/3623/36(2)由题，A、C两状态温度，则气体内能相同，即有ΔU＝0.A→B过程，气体发生了等容改变，体积不变，气体不做功；B→C过程，气体体积减小，外界对气体做功为W＝pΔV＝p(VB－VC)＝600J，依据热力学第一定律ΔU＝Q＋W得Q＝ΔU－W＝0－600J＝－600J.即在整个过程中放出热量为600J.24/3625/361.(·南通一模)一定质量理想气体分别在T1、T2温度下发生等温改变，对应两条等温线如图所表示，T2对应图线上有A、B两点，表示气体两个状态．则()A.温度为T1时气体分子平均动能比T2时大B.A到B过程中，气体内能增加C.A到B过程中，气体从外界吸收热量D.A到B过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上碰撞次数降低CD26/36【解析】由图象可知T1＜T2，温度是分子平均动能标志，A项错误；一定质量理想气体内能只取决于温度，A到B过程温度不变，气体内能不变，B项错误；A到B过程气体体积变大，气体对外做功，依据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，C项正确；依据气体压强微观解释知，气体压强取决于平均动能和气体分子单位时间内对器壁单位面积上碰撞次数，A到B过程气体压强变小，分子平均动能不变，故碰撞次数必定降低，D项正确．27/362.(·新课标全国卷Ⅱ改编)一定量理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其pT图象如图所表示，其中对角线ac延长线过原点O.以下说法中正确是()A.气体在a、c两状态体积相等B.在过程cd中气体向外界放出热量大于外界对气体做功C.在过程da中气体从外界吸收热量小于气体对外界做功D.在过程bc中外界对气体做功等于在过程da中气体对外界做功AD28/3629/363.(·苏北四市一模)如图所表示为一定质量理想气体等压改变pT图象．从A到B过程，该气体内能________(填“增大”“减小”或“不变”)、________(填“吸收”或“放出”)热量．【解析】一定质量理想气体内能只取决于温度，从A到B气体内能增大．依据理想气体状态方程可知气体体积变大，由ΔU＝W＋Q得出Q取正值，说明气体吸收热量．增大吸收30/364.(·常州一模)如图所表示，固定在水平地面上汽缸内封闭了一定质量理想气体，汽缸和活塞导热性能良好，活塞可无摩擦地自由滑动，外界大气压恒为p，开始时气体体积为V，环境温度为300K.当环境升高到350K时，该气体体积为________；此过程中，气体内能增加了E，则气体从外界吸收热量为________．31/3632/365.(·南通、扬州、泰州三模)如图所表示，内壁光滑导热汽缸水平放置，一定质量理想气体被封闭在汽缸内，外界大气压强为p0、温度为T0.现对汽缸迟缓加热，体积由V1增大为V2，此过程气体吸收热量Q1；然后固定活塞，停顿加热，封闭气体温度逐步降低至与外界大气温度相同．求：(1)刚停顿加热时封闭气体温度T.(2)停顿加热后，封闭气体向外传递热量Q2.【答案】

Q1－p