2017-2018学年高中创新设计物理粤教版选修3-3课件：章末整合3 热力学基础

第三章热力学基础 章末整合 高中物理选修3-3粤教版 网络构建 一、做功、热传递与内能变化的关系1做功与热传递的区别与联系做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体的内能上是等效的，但它们的本质不同做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递则是物体间内能的转移分类突破 2热力学第一定律UWQ正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的关键(1)外界对物体做功，W0；物体对外做功，W0；物体放出热量，Q0，物体的内能增加；U0，物体的内能减少分析题干，确定内能改变的方式(W，Q)判断W，Q的符号代入公式UWQ得出结论 分类突破 例1当把打足气的车胎内的气体迅速放出时，会发现车胎气嘴处的温度明显降低，则在这个过程中()A气体对外做功，同时向外散发热量B气体对外做功，车胎内气体温度降低，从外界吸热C外界对车胎内气体做功，车胎内气体向外传递热量D外界对车胎内气体做功，同时向车胎内气体传递热量答案B解析气体迅速放出时，气体体积膨胀对外做功，同时温度降低，使气嘴处温度明显低于外界温度，从外界吸热故正确答案为B.分类突破 例2(双选)一定质量的理想气体自状态A经状态C变化到状态B.这一过程的VT图象表示如图1所示，则()分类突破 图1 A在过程AC中，外界对气体做功，内能不变B在过程CB中，外界对气体做功，内能增加C在过程AC中，气体压强不断变大D在过程CB中，气体压强不断减小答案AC解析由图象可知，AC过程是等温压缩，CB过程是等容升温，据气态方程可判断出：AC过程气体体积变小，外界对气体做功，气体内能不变，气体压强不断变大；CB过程气体体积不变，内能增加，显然气体从外界吸热，气体压强不断增大，故A、C正确分类突破 例3一定质量的气体从外界吸收了4.2105J的热量，同时气体对外做了6105J的功，问：(1)物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？(2)分子势能是增加还是减少？(3)分子的平均动能是增加还是减少？答案(1)内能减少1.8105J(2)分子势能增加(3)分子平均动能减少分类突破 解析(1)气体从外界吸热为Q4.2105J，气体对外做功W6105J，由热力学第一定律UWQ(6105J)(4.2105J)1.8105J.U为负，说明气体的内能减少了所以，气体内能减少了1.8105J.(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了(3)因为气体内能减少，同时分子势能增加，所以分子平均动能减少分类突破 二、能量守恒定律及应用1能量守恒定律：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另一个物体，在能的转化或转移过程中其总量不变能量守恒定律是自然界普遍适用的规律，不同形式的能可以相互转化分类突破 2应用能量守恒定律解题的方法和步骤(1)认清有多少种形式的能(例如动能、势能、内能、电能、化学能、光能等)在相互转化(2)分别写出减少的能量E减和增加的能量E增的表达式(3)根据下列两种思路列出能量守恒方程：E减E增某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量与增加量一定相等(4)解方程，代入数据，计算结果分类突破 例4在近地的高空中，雨滴几乎是匀速下落的，设在此过程中所产生的热量有30%被雨滴吸收，求雨滴在近地下落40 m前、后的温度差？(g取10 m/s2)答案升高0.03 分类突破 分类突破 三、热力学第二定律的应用1热力学第二定律的两种表述(1)按照热传递的方向性表述为：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这是热力学第二定律的克劳修斯表述(2)按照机械能与内能转化的方向性表述为：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响这是热力学第二定律的开尔文表述分类突破 2热力学第二定律的微观意义(1)一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行(2)用熵来表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小3在整个自然界中，无论有无生命，所有宏观的自发过程都具有单向性，都是不可逆过程如河水向下游流，重物向下落，房屋由新到旧直至倒塌，人要从婴儿到老年直至死亡等分类突破 例5(双选)下面关于热力学第二定律微观意义的说法中正确的是()A从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律B一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小答案AD分类突破 解析系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化，从微观角度看，热力学第二定律是一个统计规律，所以A对；热力学第二定律的微观意义是“一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行”，所以B、C均错；D项是在引入熵之后对热力学第二定律微观意义的描述，D对故正确答案为A、D.分类突破 例6炎炎夏日，两位同学在充满凉意的空调室内，就空调机的工作过程是否遵循热力学第二定律的问题发生了争论甲同学说：空调机工作时，不断地把热量从室内传到室外，即从低温物体传到高温物体，可见它并不遵循热力学第二定律乙同学说：热力学第二定律是热力学系统的普遍规律，空调机的工作过程不可能违反它两人各执一词，都无法使对方信服请你对他们的论点作出评价分类突破 答案空调机工作时，热量是由低温物体传到高温物体，但不是自发的，要有压缩机工作，产生了其它影响，所以不违背热力学第二定律，乙同学的观点正确分类突破 再 见