2015届高三物理新一轮复习课件：第11章-第3节-热力学定律与能量守恒

1、第三节热力学定律与能量守恒,第十一章热学,一、热力学第一定律和能量守恒定律 1改变物体内能的两种方式 (1)_；(2)_ 2热力学第一定律 (1)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 (2)表达式：UQW,做功,热传递,3能的转化和守恒定律 (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)第一类永动机：违背能量守恒定律的机器被称为第一类永动机它是不可能制成的,二、热力学第二定律 1常见的两种表述 (1)克劳修斯表述：热量不能自发地从_物体传到_物

2、体 (2)开尔文表述：不可能从_吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响 2第二类永动机：违背宏观热现象方向性的机器被称为第二类永动机这类永动机不违背_，但它违背了_，也是不可能制成的,低温,高温,单一热库,能量守恒定律,热力学第二定律,11.(2014湖北八校联考)下列有关物体内能改变的判断中，正确的是() A外界对物体做功，物体的内能一定增加 B外界对物体传递热量，物体的内能一定增加 C物体对外界做功，物体的内能可能增加 D物体向外界放热，物体的内能可能增加,CD,12.一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0104 J，气体内能减少1.3105 J，则此过程() A气体从外

3、界吸收热量2.0105 J B气体向外界放出热量2.0105 J C气体从外界吸收热量6.0104 J D气体向外界放出热量6.0104 J,B,21.对热力学第二定律，下列理解正确的是() A自然界进行的一切宏观过程都是可逆的 B自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的 C热量不可能由低温物体传递到高温物体 D由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的,BD,22.关于第二类永动机，下列说法正确的是() A能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机 B第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不

4、可能制成 C第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能 D第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能在不引起其他变化的同时全部转化为机械能,AD,1热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系 2对公式UQW符号的规定,对热力学第一定律的理解及应用,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,内能减少,3.几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q0，WU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量 (2)若过程中不做功，即W0，则QU，

5、物体吸收的热量等于物体内能的增加量 (3)若过程的始末状态物体的内能不变，即U0，则WQ0或WQ.外界对物体做的功等于物体放出的热量,特别提醒：做功与热传递在改变内能的效果上是相同的，但是从运动形式、能量转化的角度上看是不同的：做功是其他形式的运动和热运动的转化，是其他形式的能与内能之间的转化；而热传递则是热运动的转移，是内能的转移,一定质量的气体，在从状态1变化到状态2的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问： (1)这些气体的内能发生了怎样的变化？ (2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？

6、 课堂笔记,总结提升判定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 (2)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 (3)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q0. (4)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,解析(1)由热力学第一定律可得UWQ120 J280 J160 J，气体的内能增加了160 J. (2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从状态2回到状态1的过程中内能的变化应等于从状态1到状态2的过程中内能的变化，则从状态2

7、到状态1的内能应减少160 J，即U160 J，又Q240 J，根据热力学第一定律得： UWQ，所以WUQ160 J(240 J)80 J，即外界对气体做功80 J.,答案(1)增加了160 J(2)外界对气体做功80 J,1一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5104 J，气体对外界做功1.0104 J，则该理想气体的() A温度降低，密度增大B温度降低，密度减小 C温度升高，密度增大 D温度升高，密度减小,D,解析 理想气体从外界吸热大于对外做功，所以内能增大，对外做功则说明体积增大温度是理想气体内能的标志，内能增大，温度一定升高；气体对外做功，体积膨胀，质量不变，所以密度要减

8、小，D正确,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 (1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助 (2)“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 特别提醒：热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体,如电冰箱；在引起其他变化的条件

9、下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程,3两类永动机的比较,不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器,从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器,违背能量守恒定律，不可能制成,不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，不可能制成,(2012高考新课标全国卷)关于热力学定律，下列说法正确的是() A为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量 B对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 C可以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功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程,尝试解答_,ACE,规律总结热力学第一定律说明发生的任何过

10、程中能量必定守恒，热力学第二定律说明并非所有能量守恒的过程都能实现 (1)高温物体 低温物体 (2)功 热量,(3)气体体积V1 气体体积V2(较大) (4)不同气体A和B 混合气体AB,解析选项A，内能的改变可以通过做功或热传递进行，故A正确；选项B，对某物体做功，物体的内能不一定增加，B错误；选项C，在引起其他变化的情况下，可以从单一热源吸收热量，将其全部变为功，C正确；选项D，在引起其他变化的情况下，可以使热量从低温物体传向高温物体，D错误；选项E，涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故E正确,2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() A机械能可以全部转化为内能，内能也可

11、以全部用来做功转化成机械能 B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 C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293 D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,A,解析 机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误；尽管科技不断进步，热机

12、的效率仍不能达到100%，制冷机也不能使温度降到293 ，只能无限接近273 ，却永远不能达到，C错误；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，而是违背了热力学第二定律,第二类永动机不可能制造出来，D错误,气态方程与热力学第一定律的综合应用,(2013高考山东卷)我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米,再创载人深潜新纪录在某次深潜实验中,“蛟龙”号探测到990 m深处的海水温度为280 K某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体,不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度T0300 K，压强p01 atm，封闭气体的体

13、积V03 m3，如果将该汽缸下潜至990 m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体,(1)求990 m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10 m深的海水产生的压强) 2.8102 m3 (2)下潜过程中封闭气体_(填“吸热”或“放热”)，传递的热量_(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功 课堂笔记,放热,大于,3.(2012高考浙江自选模块)一定质量的理想气体,状态从ABCDA的变化过程可用如图所示的pV图描述,图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量 (1)气体状态从A到B是_过程(填“等容”、“等压”或“等温”)；,等压,(2)状态从B到C的变化过程中，气体的温度_(填“升高”、“不变

14、”或“降低”)； (3)状态从C到D的变化过程中，气体_(填“吸热”或“放热”)； (4)状态从ABCD的变化过程中，气体对外界所做的总功为_,降低,放热,p2(V3V1)p1(V3V2),(4)AB，气体对外界做功 WABp2(V3V1) BC，V不变，气体不做功 CD，V减小，气体对外界做功WCDp1(V3V2) 状态从ABCD的变化过程中，气体对外界做的总功 WWABWBCWCD p2(V3V1)p1(V3V2),对功正负判断不清造成错误,范例一定质量的理想气体被活塞封闭在透热的汽缸中,如图所示不计活塞与汽缸的摩擦,当用外力向上缓慢拉动活塞的过程中,环境温度保持不变下列判断正确的是() A拉力对气体做正功，气体内能增加，吸收热量 B拉力对气体做正功，气体内能保持不变，放出热量 C气体对外做功，内能减小，放出热量 D气体对外做功，内能不变，吸收热