高三物理一轮复习 第十一章 热学 3 热力学定律与能量守恒定律课件

基 础 自 主 梳 理 基 础 自 主 梳 理 基 础 自 主 梳 理 基 础 自 主 梳 理 要 点 研 析 突 破热力学第一定律1.温度、内能、热量、功的比较温 度 内 能 (热 能 ) 热 量 功 含义 表 示 物 体 的 冷 热 程 度 ,是 物 体 分 子 平 均 动 能大 小 的 标 志 ,它 是 大 量分 子 热 运 动 的 集 体 表现 ,对 个 别 分 子 来 说 ,温 度 没 有 意 义 物 体 内 所 有 分 子动 能 和 势 能 的 总和 ,它 是 由 大 量 分子 的 热 运 动 和 分子 的 相 对 位 置 决定 的 能 表 示 热 传 递 过程 中 内 能 的 改变 量 ,用 来 量度 热 传 递 过 程中 内 能 转 移 的多 少 做 功 过 程是 机 械 能或 其 他 形式 的 能 和内 能 之 间的 转 化 过程关系 温 度 和 内 能 是 状 态 量 ,热 量 和 功 则 是 过 程 量 .发 生 热 传 递 的 前 提 条 件 是 存在 温 差 ,传 递 的 是 热 量 而 不 是 温 度 ,实 质 上 是 内 能 的 转 移要 点 一 要 点 研 析 突 破 要 点 研 析 突 破例 1 (2015 启 东 中 学 三 模 )如 图 所 示 ,一 定 质 量 的 理 想 气 体 从 状 态 A依次 经 过 状 态 B、 C和 D后 再 回 到 状 态 A.其 中 ,A B和 C D为 等 温 过程 ,B C和 D A为 绝 热 过 程 (气 体 与 外 界 无 热 量 交 换 ).这 就 是 著 名 的“ 卡 诺 循 环 ” .(1)该 循 环 过 程 中 ,下 列 说 法 正 确 的 是 .A.A B过 程 中 ,外 界 对 气 体 做 功B.B C过 程 中 ,气 体 分 子 的 平 均 动 能 增 大C.C D过 程 中 ,单 位 时 间 内 碰 撞 单 位 面 积 器 壁 的 分 子 数 增 多D.D A过 程 中 ,气 体 分 子 的 速 率 分 布 曲 线 不 发 生 变 化 (2)该 循 环 过 程 中 ,内 能 减 小 的 过 程 是 (选 填“ A B” “ B C” “ C D” 或 “ D A” ).若 气 体 在 A B过 程 中吸 收 63 kJ的 热 量 ,在 C D过 程 中 放 出 38 kJ的 热 量 ,则 气 体 完 成 一 次循 环 对 外 做 的 功 为 kJ.思 维 导 引 : 在 p|V图 象 中 ， A B和 C D的 过 程 ， 发 生 等 温 变 化 ，B C和 D A的 过 程 ， 为 绝 热 过 程 .由 各 过 程 的 特 点 及 p、 V的 变 化判 断 做 功 情 况 . 经 过 一 个 完 整 循 环 而 回 到 原 状 态 时 ， 内 能 变 化 总量 为 多 少 ？ 解 析 ： (1)A B过 程 中 ， 气 体 体 积 变 大 ， 气 体 对 外 做 功 ， A项 错 误 ； 由 理 想 气 体状 态 方 程 可 知 ， B C为 绝 热 过 程 ， 气 体 体 积 变 大 ， 气 体 对 外 界 做 功 ， 内 能 减 小 ，温 度 降 低 ， 因 此 B C温 度 降 低 ， 气 体 分 子 的 平 均 动 能 减 小 ， B项 错 误 ； C D过程 中 气 体 压 强 增 大 ， 又 C D为 等 温 过 程 ， 且 气 体 体 积 变 小 ， 则 单 位 时 间 内 碰 撞单 位 面 积 器 壁 的 分 子 数 增 多 ， C项 正 确 ； D A过 程 中 ， 气 体 体 积 减 小 ， 外 界 对气 体 做 功 ， 内 能 增 大 ， 温 度 升 高 ， 因 此 气 体 分 子 的 速 率 分 布 曲 线 的 最 大 值 向 速率 大 的 方 向 偏 移 ， D项 错 误 (2)该 循 环 过 程 中 ， B C温 度 降 低 ， 内 能 减 少 ， 由于 一 个 循 环 中 气 体 的 内 能 不 变 ， B C、 D A是 绝 热 过 程 ， 气 体 与 外 界 无 热 量交 换 ， 因 此 整 个 过 程 中 吸 收 的 热 量 63 kJ 38 kJ 25 kJ， 根 据 热 力 学 第 一 定 律 可知 ， 气 体 对 外 做 的 功 为 25 kJ.答 案 ： (1)C (2)B C 25 要 点 研 析 突 破 要 点 研 析 突 破1.(2015 北 京 卷 )下 列 说 法 正 确 的 是 ( )A.物 体 放 出 热 量 ， 其 内 能 一 定 减 小B.物 体 对 外 做 功 ， 其 内 能 一 定 减 小C.物 体 吸 收 热 量 ， 同 时 对 外 做 功 ， 其 内 能 可 能 增 加D.物 体 放 出 热 量 ， 同 时 对 外 做 功 ， 其 内 能 可 能 不 变解 析 ： 根 据 热 力 学 第 一 定 律 知 改 变 物 体 内 能 的 两 种 方 式 为 做 功 和 热 传 递 ， 只 知 做功 或 热 传 递 而 不 知 另 一 个 无 法 判 断 内 能 的 变 化 ,A、 B两 项 错 ； 物 体 吸 热 并 对 外 做功 时 ， 若 吸 热 大 于 对 外 做 功 ， 则 内 能 增 加 ， C项 正 确 ； 物 体 放 热 并 对 外 做 功 内 能 一 定 减 小 ， D项 错 .答 案 ： C 要 点 研 析 突 破2.在 如 图 所 示 的 坐 标 系 中 ， 一 定 质 量 的 某 种 理 想 气 体 先 后 发 生 以 下 两 种 状态 变 化 过 程 ： 第 一 种 变 化 是 从 状 态 A 到 状 态 B， 外 界对 该 气 体 做 功 为 6J； 第 二 种 变 化 是 从 状 态 A到 状 态C， 该 气 体 从 外 界 吸 收 的 热 量 为 9J.图 线 AC 的 反 向 延 长 线 通 过 坐 标 原 点 O， B、 C 两 状 态 的 温 度 相 同 ， 理想 气 体 的 分 子 势 能 为 零 .求 ：(1)从 状 态 A到 状 态 C 的 过 程 ， 该 气 体 对 外 界 做 的 功 W1和 其 内 能 的 增 量U1；(2)从 状 态 A到 状 态 B 的 过 程 ， 该 气 体 内 能 的 增 量 U 2及 其 从 外 界 吸 收 的热 量 Q2. 解 析 ： (1)由 题 意 知 从 状 态 A到 状 态 C 的 过 程 ， 气 体 发 生 等 容 变 化该 气 体 对 外 界 做 的 功 W1 0根 据 热 力 学 第 一 定 律 有 U1 W1 Q1内 能 的 增 量 U1 Q1 9 J.(2)从 状 态 A到 状 态 B 的 过 程 ， 体 积 减 小 ， 温 度 升 高该 气 体 内 能 的 增 量 U 2 U1 9 J根 据 热 力 学 第 一 定 律 有 U2 W2 Q2从 外 界 吸 收 的 热 量 Q2 U2-W2 3J.答 案 ： (1) 0 9J (2)9J 3J 要 点 研 析 突 破 要 点 研 析 突 破要 点 二 要 点 研 析 突 破 要 点 研 析 突 破(2013全 国 大 纲 卷 )根 据 热 力 学 定 律 ,下 列 说 法 中 正 确 的 是 ( )A.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 B.空 调 机 在 制 冷 过 程 中 ,从 室 内 吸 收 的 热 量 少 于 向 室 外 放 出 的 热 量C.科 技 的 进 步 可 以 使 内 燃 机 成 为 单 一 热 源 的 热 机D.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 ”思维导引回忆热力学第二定律常见的两种表述.克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体.开尔文表述:不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响. 答案试解: AB 要 点 研 析 突 破 要 点 研 析 突 破4.(2016 江 苏 模 块 验 收 测 试 )如 图 所 示 为 电 冰 箱 的 工 作 原 理 示 意 图 .压 缩 机 工 作 时 ，强 迫 制 冷 剂 在 冰 箱 内 外 的 管 道 中 不 断 循 环 .在 蒸 发 器 中 制 冷 剂 汽 化 吸 收 箱 体 内 的热 量 ， 经 过 冷 凝 器 时 制 冷 剂 液 化 ， 放 出 热 量 到 箱 体 外 .(1)(多 选 )下 列 说 法 正 确 的 是 BCA.热 量 可 以 自 发 地 从 冰 箱 内 传 到 冰 箱 外 B.电 冰 箱 的 制 冷 系 统 能 够 不 断 地 把 冰 箱 内 的 热 量 传 到 外 界 ， 是 因 为 其 消 耗 了 电 能C.电 冰 箱 的 工 作 原 理 不 违 反 热 力 学 第 一 定 律D.电 冰 箱 的 工 作 原 理 违 反 热 力 学 第 一 定 律 (2)电 冰 箱 的 制 冷 系 统 从 冰 箱 内 吸 收 的 热 量 与 释 放 到 外 界 的 热 量 相 比 ， 有 怎 样 的关 系 ?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 变 化 ， 压 强 减 小 ， 体 积 增 大 ，对 外 做 功 ， 则 为 吸 热 过 程 ， B项 错 误 ； c a过 程 为 等 压 变 化 ， 温 度 T降 低 ， 内 能减 少 ， 体 积 V减 小 ， 外 界 对 对 气 体 做 功 ， 依 据 W Q E， 外 界 对 气 体 所 做 的 功小 于 气 体 所 放 的 热 ， C项 错 误 ； 温 度 是 分 子 平 均 动 能 的 标 志 ， T apc， 显 然 E项 正 确 答 案 ： ADE 要 点 研 析 突 破5.用 隔 板 将 一 容 器 隔 成 A和 B两 部 分 ， A中 盛 有 一 定 量 的 气 体 ， B 为 真 空(如 图 甲 所 示 )， 现 把 隔 板 抽 去 ， A中 的 气 体 将自 动 充 满 整 个 容 器 (如 图 乙 所 示 )， 这 个 过 程 称为 气 体 的 自 由 膨 胀 .则 关 于 气 体 的 自 由 膨 胀 下列 说 法 中 正 确 的 是 （ ）A.在 自 由 膨 胀 过 程 中 ， 所 有 气 体 分 子 的 运 动 方 向 相 同 B.在 自 由 膨 胀 过 程 中 ， 只 要 把 握 好 隔 板 插 入 的 时 机 ， 全 部 气 体 就 能 到 达 B部 分C.气 体 充 满 整 个 容 器 后 ， 只 要 时 间 足 够 长 ， 还 能 全 部 自 动 回 到 A部 分D.气 体 充 满 整 个 容 器 后 ， B 部 分 中 的 某 些 气 体 分 子 有 可 能 再 回 到 A 部 分解 析 ： 气 体 分 子 在 永 不 停 息 地 做 无 规 则 运 动 ， 在 自 由 膨 胀 过 程 中 也 不 例 外 ，选 项 A 错 误 ； 在 自 由 膨 胀 过 程 中 ， 气 体 分 子 将 充 满 所 能 达 到 的 空 间 ， 即 整个 容 器 ， 选 项 B错 误 ； 热 力 学 第 二 定 律 指 出 具 有 大 量 分 子 参 与 的 宏 观 过 程 都 具 有 方 向 性 ， 所 以 选 项 C 错 误 ； 气 体 充 满 整 个 容 器 后 ， 气 体 分 子 朝 各 个方 向 运 动 的 机 会 均 等 ， 所 以 B 部 分 中 的 某 些 气 体 分 子 有 可 能 再 回 到 A部分 ， 选 项 D正 确 .答 案 ： D 速 效 提 升 训 练1.(2014 广 东 卷 ) 用 密 封 性 好 、 充 满 气 体 的 塑 料 袋 包 裹 易 碎 品 ， 如 图 所 示 ，充 气 袋 四 周 被 挤 压 时 ， 假 设 袋 内 气 体 与 外 界 无 热 交 换 ， 则 袋 内 气 体 （ ）A.体 积 减 小 ， 压 强 增 大 B.体 积 减 小 ， 压 强 减 小C.对 外 界 做 负 功 ， 内 能 增 大D.对 外 界 做 正 功 ， 压 强 减 小解 析 ： 充 气 袋 被 挤 压 时 ， 气 体 体 积 减 小 ， 外 界 对 气 体 做 功 ， 由 于 袋 内 气 体与 外 界 无 热 交 换 ， 故 由 热 力 学 第 一 定 律 知 ， 气 体 内 能 增 加 ， 故 选 项 C正 确 ，选 项 D 错 误 ； 体 积 减 小 ， 内 能 增 加 ， 由 理 想 气 体 状 态 方 程 可 知 压 强 变 大 ， 故 选 项 A正 确 ， 选 项 B 错 误 .答 案 ： AC 速 效 提 升 训 练2.(2015 重 庆 卷 )某 驾 驶 员 发 现 中 午 时 车 胎 内 的 气 压 高 于 清 晨 时 的 ， 且 车 胎 体 积增 大 .若 这 段 时 间 胎 内 气 体 质 量 不 变 且 可 视 为 理 想 气 体 ， 那 么 ( )A.外 界 对 胎 内 气 体 做 功 ， 气 体 内 能 减 小B.外 界 对 胎 内 气 体 做 功 ， 气 体 内 能 增 大C.胎 内 气 体 对 外 界 做 功 ， 内 能 减 小D.胎 内 气 体 对 外 界 做 功 ， 内 能 增 大解 析 ： 理 想 气 体 的 内 能 只 与 温 度 有 关 ， 温 度 增 加 ， 气 体 的 内 能 增 大 ， 气 体 体 积增 加 ， 气 体 对 外 界 做 功 ， 故 D项 正 确 . 失 分 警 示 ： 误 以 为 气 体 体 积 增 加 ， 对 外 做 功 而 内 能 减 少 ， 忽 略 了 中 午 温 度 高 于清 晨 这 一 条 件 ， 而 理 想 气 体 的 内 能 只 与 温 度 有 关 .答 案 ： D 速 效 提 升 训 练 速 效 提 升 训 练4.(2015 黄 冈 中 学 三 模 )一 定 质 量 的 理 想 气 体 压 强 p与 热 力 学 温 度 T的关 系 图 象 如 图 所 示 ， AB、 BC分 别 与 p轴 和 T轴 平 行 ， 气 体 在 状 态 A时的 压 强 为 p0、 体 积 为 V0， 在 状 态 B时 的 压 强 为 2p0， 则 气 体 在 状 态 B时的 体 积 为 _； 气 体 从 状 态 A经 状 态 B变 化 到 状 态 C的 过 程 中 ， 对外 做 的 功 为 W， 内 能 增 加 了 U， 则 此 过 程 气 体 _(选 填 “ 吸 收 ”或 “ 放 出 ” )的 热 量 为 _.导 学 号 36280173 解 析 ： 对 AB过 程 ， 温 度 不 变 ， 由 玻 意 耳 定 律 可 知 ， 气 体 在 状 态 B时 的 体 积 为 V=V0/2； 气 体 从 状 态 A经 状 态 B变 化 到 状 态 C的 过 程 中 ，对 外 做 的 功 为 W， 内 能 增 加 了 U， 由 热 力 学 第 一 定 律 ， 知 此 过 程气 体 吸 收 的 热 量 为 U+W.答 案 ： V0/2 吸 收 U+W