资源描述
热学,第十三章,第3讲热力学定律与能量守恒定律,知识梳理自测,1内容 一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的_与外界对它所做功的和。 2表达式 U_。,知识点1,热力学第一定律,热量,QW,3UQW的三种特殊情况 (1)绝热过程：Q_，则_，外界对物体做的功等于物体内能的增加。 (2)等容过程：W_，则_，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 (3)等温过程：U_，则_或_，外界对物体做的功等于物体放出的热量。,0,WU,0,QU,0,WQ0,WQ,1两种表述 (1)克劳修斯表述(按热传导的方向性表述)：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 (2)开尔文表述(按机械能和内能转化过程的方向性表述)：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不_。,知识点2,热力学第二定律,引起其他影响,减少,1内容 能量既不会凭空_，也不会凭空_，它只能从一种形式_为另一种形式，或者从一个物体_到另一个物体，在转化或转移的过程中能量的总量_。 2能源的利用 (1)存在能量耗散和_。 (2)重视利用能源时对_的影响。 (3)要开发新能源(如_、生物质能、风能等)。,知识点3,能量守恒守恒,产生,消失,转化,转移,保持不变,品质下降,环境,太阳能,思维诊断： (1)为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量，做功和热传递的实质是相同的。() (2)绝热过程中，外界压缩气体做功20J，气体的内能可能不变。() (3)在给自行车打气时，会发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外界吸热。() (4)可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功。(), ,1(2018河南中原名校联考)(多选)下列说法正确的是() A物体吸收热量，其温度一定升高 B一定质量的理想气体，内能与温度有关、与体积无关 C做功和热传递是改变物体内能的两种方式 D布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映 E第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律,BCE,解析物体吸收热量，如果同时对外做功，其温度不一定升高，故A错误；一定质量的理想气体，分子间相互作用力可忽略不计，故内能只与温度有关，与体积无关，故B正确；做功和热传递是改变物体内能的两种方式，故C正确；布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，它是液体分子无规则运动的反映，但不能反映固体分子的无规则运动，故D错误；第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律，故E正确。,2(2018上海七校联考)下列叙述正确的是() A外界对物体做功，物体的内能一定增加 B热量不能由低温物体传递到高温物体 C温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大 D自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性,D,解析根据热力学第一定律可知，影响内能的方式有做功和热传递，外界对物体做功，物体的内能不一定增加，故A错误；根据热力学第二定律可知，热量不能自发地由低温物体传递到高温物体，但在一定的条件下，热量可能从低温物体传递到高温物体，如冰箱、空调等，但要消耗其他的能量，故B错误；温度是分子热运动的平均动能的标志，温度升高，物体内分子的平均动能增大，但不是每个分子的热运动速率都增大，故C错误；根据热力学第二定律可知，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故D正确。,3(2018辽宁实验中学等重点中学联考)(多选)能量守恒定律告诉我们，在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的。然而，无数事实告诉我们，并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生。下列说法正确的是 () A科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 B第二类永动机不违反能量守恒定律 C对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机 D电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 E气体向真空的自由膨胀的过程是不可逆的,BDE,解析根据热力学第二定律可知，即使科技再进步也不可以使内燃机成为单一热源的热机，A错误；第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律，B正确；自然界的总能量是守恒，能源危机不是因为能量消耗，而是可用能源在减小，故C错误；电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，D正确；气体膨胀后，我们必须对气体做功，使之恢复原来的状态，所做的功转化为气体向外界传出的热量，根据热力学第二定律可知，我们无法通过循环过程再将这热量完全转化为功，所以这个过程是不可逆的，故E正确。,核心考点突破,1热力学第一定律的理解 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的符号的规定,考点一,对热力学第一定律的理解,在如图所示的pV图象中，一定质量的气体由状态A经过程变至状态B时，从外界吸收热量420J，同时膨胀对外做功300J。当气体从状态B经过程回到状态A时，外界压缩气体做功200J，则在此过程中() A气体吸收热量320J B气体放出热量320J C气体既不吸收也不放出热量 D气体吸收和放出的热量相等,例 1,B,解析一定质量的气体由状态A经过程变至状态B时，根据热力学第一定律UWQ，根据题意，Q420J，W300J，所以U420J300J120J。因U0，故气体由状态A经过程变至状态B内能增加。若气体从状态B经过程回到状态A，内能就要减少120J，即U120J，又该过程中外界压缩气体做功200J，即W200J，根据UWQ可得QUW120J200J320J，Q为负值，表示气体放出热量，B正确。,规律总结： 1.气体做功情况的判定方法 (1)若气体体积增大，则气体对外做功，W0。 (3)若气体体积不变，即等容过程，则W0。 2理想气体内能变化情况的判定方法 对一定质量的理想气体，由于无分子势能，其内能只包含分子无规则热运动的动能，其内能只与温度有关。,3应用热力学第一定律时，首先要明确研究对象是哪个物体或哪几个物体组成的系统；其次要正确掌握公式的符号法则，对已知量，必须按符号法则确定它们的正负号后，再代入公式计算；对未知量，可先按正号代入公式，根据计算结果的正负，确定问题的答案。,类题演练 1 ,答案(1)W10U19J(2)U29JQ23J,解析(1)从状态A到状态C过程，气体发生等容变化，该气体对外界做功W10 根据热力学第一定律有UW1Q1，内能的增量U1Q19J (2)从状态A到状态B过程，气体体积减小，温度升高，该气体内能的增量U2U19J 根据热力学第一定律有U2W2Q2 从外界吸收的热量Q2U2W23J,1热力学第二定律的理解 (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。,考点二,对热力学第二定律的理解,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下内能可以全部转化为机械能，如气体的绝热膨胀过程。,3两类永动机的比较,(2018四川内江诊断)(多选)下列说法中正确的是() A热量能够从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体 B热量能够从高温物体传递到低温物体，也可能从低温物体传递到高温物体 C功不能全部转化为热 D不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 E凡是不违反能量守恒定律的过程都一定能实现,例 2,ABD,解析根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传递到低温物体，也可能从低温物体传递到高温物体，但热量不能够自发地从低温物体传到高温物体，A、B正确；功可以全部转化为热，C错误；根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量用来做功而不引起其他变化，D正确；不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律的过程同样不能发生，E错误。,解答该类问题的流程：,考点三,热力学定律与气体实验定律的综合,(2018云南昆明模拟)一定质量的理想气体，状态从ABCA的变化过程可用如图所示的pV图线描述，气体在状态C时的温度为Tc300K。 (1)求气体在状态A时的温度TA，并判断A、B状态温度的高低； (2)若气体在AB过程中吸热500J，则在AB过程中气体内能如何变化？变化了多少？,例 3,答案(1)300KTBTA(2)气体的内能增加200J,类题演练 2,ABE,2年高考模拟,12018全国卷，33(1)如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程、到达状态e。对此气体，下列说法正确的是() A过程中气体的压强逐渐减小 B过程中气体对外界做正功 C过程中气体从外界吸收了热量 D状态c、d的内能相等 E状态d的压强比状态b的压强小,BDE,22018全国卷，33(1)(多选)如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如pV图中从a到b的直线所示。在此过程中() A气体温度一直降低 B气体内能一直增加 C气体一直对外做功 D气体一直从外界吸热 E气体吸收的热量一直全部用于对外做功,BCD,解析A错：在pV图中理想气体的等温线是双曲线的一支，而且离坐标轴越远温度越高，故从a到b温度升高。B对：一定质量的理想气体的内能由温度决定，温度越高，内能越大。C对：气体体积膨胀，对外做功。D对：根据热力学第一定律UQW，得QUW，由于U0、W0，故Q0，气体吸热。E错：由QUW可知，气体吸收的热量一部分用来对外做功，一部分用来增加气体的内能。,3(2017全国卷)(多选)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是() A气体自发扩散前后内能相同 B气体在被压缩的过程中内能增大 C在自发扩散过程中，气体对外界做功 D气体在被压缩的过程中，外界对气体做功 E气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变,ABD,解析抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A项正确，C项错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做正功，D项正确；由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中内能增大，因此气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B项正确，E项错误。,4(2017全国卷)(多选)如图，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 E在过程ca中气体从外界吸收热量,ABD,解析ab过程，气体压强增大，体积不变，则温度升高，内能增加，A项正确；ab过程发生等容变化，气体对外界不做功，C项错误；一定质量的理想气体内能仅由温度决定，bc过程发生等温变化，内能不变，bc过程，气体体积增大，气体对外界做正功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸热，D项正确；ca过程发生等压变化，气体体积减小，外界对气体做正功，B项正确；ca过程，气体温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，E项错误。,52018江苏单科，12A(3)如图所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0105Pa，经历ABCA的过程，整个过程中对外界放出61.4J热量。求该气体在AB过程中对外界所做的功。 答案138.6J 解析整个过程中，外界对气体做功WWABWCA 且WCApA(VCVA) 由热力学第一定律UQW，得WAB(QWCA) 代入数据得WAB138.6J 即气体对外界做的功为138.6J,
展开阅读全文