《第三章 热力学定律》课件

本章整合第三章内容索引0102知识网络体系构建重点题型归纳整合知识网络体系构建答案

功

内能

等效

W

Q

正

负

能量守恒定律

自发地

不可能

功

热力学第二定律

重点题型归纳整合一、热力学第一定律与图像的综合应用1.四种图像的比较

2.分析技巧利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线、不同体积的两条等容线、不同压强的两条等压线的关系,然后利用热力学第一定律分析内能的增量(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。例1(四川宜宾模拟)一定质量的理想气体经过如图所示的变化过程:A→B→C。已知气体在初始A状态的压强为p0,体积为V0,温度为T0,BA连线的延长线经过坐标原点,A→B过程中,气体从外界吸收热量为Q,B状态温度为T。试求:(1)气体在B状态时的体积和在C状态时的压强;(2)气体从A→B→C整个过程中内能的变化量。气体从B变化到C时,发生等温变化,设C状态时的压强为p,根据玻意耳定律,p0V=pV0(2)气体从B→C过程中温度不变,内能不变气体从A→B过程中,体积变大,气体对外做功,即二、热力学第一定律与气体实验定律的综合应用解题基本思路

例2(山东泰安四模)如图所示,在竖直放置的导热性能良好的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体,活塞能无摩擦地滑动,容器的横截面积为S,整个装置放在大气压为p0的室内,稳定时活塞与容器底的距离为h0,现把容器移至大气压仍为p0的室外,活塞缓慢上升d后再次平衡,重力加速度大小为g。若此过程中气体吸收的热量为Q,则密闭气体的内能(

)A.减少了Q-(mg+p0S)dB.减少了Q+(mg+p0S)dC.增加了Q-(mg+p0S)dD.增加了Q+(mg+p0S)d答案

C移至室外,活塞上升的过程中,密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功,所以外界对系统做的功W=-(mg+p0S)d根据热力学第一定律得密闭气体的内能增加了ΔU=Q+W=Q-(mg+p0S)d,故C正确,A、B、D错误。例3(河北邯郸二模)如图所示,两端开口内壁光滑的导热汽缸竖直固定放置,质量分别为m和2m的两个活塞A、B由长度为2L的轻杆相连,两活塞的横截面积分别为S和2S,活塞间封闭有一定质量的理想气体。开始时,活塞B距离较细汽缸底端为L,整个装置处于静止状态。此时大气压强为p0=,汽缸周围温度为127℃,现在活塞A上部缓慢倒入细沙,直到活塞A恰好位于较细汽缸底部。(1)求加入细沙的质量;(2)保持细沙质量不变,再缓慢降低气体温度,使活塞回到原来位置,封闭气体的内能减少了ΔU,求此时封闭气体的温度及此过程中气体放出的热量。解析

(1)设初始状态封闭气体的压强为p1,由平衡条件可得p0S+p1·2S+3mg=p0·2S+p1S设活塞A到达汽缸底部时封闭气体的压强为p2、加入细沙的质量为m0,由平衡条件得p0S+p2·2S+3mg+m0g=p0·2S+p2S根据玻意耳定律得p1(LS+2LS)=p2·2L·2S1.[广东韶关实验中学月考]如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能转动较长时间，下列说法正确的是(

)

DA.转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C.转动的叶片不断搅动热水，水温升高D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量

2.（多选）[广东广州六中期末考试]景颇族的祖先发明的点火器的简化图如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒。猛推推杆，艾绒即可点燃。对筒内封闭的气体，在此压缩过程中(

)

BCA.气体温度升高，压强不变B.气体温度升高，压强变大C.外界对气体做正功，气体内能增加D.外界对气体做正功，气体内能减少

√√√

4.新情境[辽宁大连育明高级中学期中]如图甲所示是中国传统玩具饮水鸟，其内部结构如图乙所示。在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里，“喝”了一口后，小鸟直立起来，之后无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯下身去“喝”水，然后又会直立起来。就这样周而复始，小鸟不停地点头“喝”水，则下列说法正确的是(

)

图甲图乙A.饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能B.水杯中的水干了之后，小鸟还能点头“喝”水C.饮水鸟是一架永动机D.此现象违背了热力学第二定律√【解析】

饮水鸟的原理是先在鸟嘴上滴一些水，水分蒸发吸热使得头部气压小于肚子中的气压，从而使肚子中的部分液体压入头部，使重心上移，鸟的身体变得不稳定而发生倾斜，倾斜的过程中肚子中的玻璃管口脱离液面，从而使头部的液体又回流到肚子中，使鸟的身体再回到开始的竖直状态，而刚才倾斜的过程中鸟嘴刚好又沾到了水，鸟嘴的水分蒸发，重复前面的运动，即饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能，A正确；根据上述可知，当水杯中的水干了之后，由于不能形成头部和肚子的压强差，小鸟不能再上下运动，即小鸟不能点头“喝”水，B错误；饮水鸟仍然遵循能量守恒定律，不是一架永动机，C错误；根据上述可知，此现象没有违背热力学第二定律，D错误。

√√

BC