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第3节热力学定律与能量守恒定律-2-一、热力学第一定律1.改变物体内能的两种方式(1) 做功;(2) 热传递。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:U= Q+W。-3-二、能量守恒定律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,或者是从一个物体 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.条件性能量守恒定律是自然界的 普遍规律,某一种形式的能是否守恒是有条件的。3.第一类永动机是不可能制成的,它违背了 能量守恒定律。-4-三、热力学第二定律1.热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述:热量不能 自发地从低温物体传到高温物体。(2)开尔文表述: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。或表述为“ 第二类永动机是不可能制成的”。2.用熵的概念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.热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的 无序性增大的方向进行。4.第二类永动机不可能制成的原因是违背了 热力学第二定律。-5-命题点一命题点二命题点三热力学第一定律与能量守恒定律热力学第一定律与能量守恒定律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U=Q+W符号的规定-6-命题点一命题点二命题点三3.几种特殊情况(1)若过程是绝热的,则Q=0,W=U,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W=0,则Q=U,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U=0,则W+Q=0或W=-Q,外界对物体做的功等于物体放出的热量。-7-命题点一命题点二命题点三例1(2017全国卷)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 答案解析解析关闭由于隔板右侧是真空,隔板抽开后,气体自发扩散至整个汽缸,并不做功也没有热量交换,所以自发扩散前后内能相同,故选项A正确,选项C错误;气体被压缩过程中,外界对气体做功,没有热量交换,根据U=W+Q,气体的内能增大,故选项B、D正确;气体被压缩过程中,温度升高,分子平均动能增大,故选项E错误。 答案解析关闭ABD-8-命题点一命题点二命题点三思维点拨要知道气体在向真空膨胀时不对外做功;绝热状态时Q=0;理想气体的内能只与温度有关。应用热力学第一定律的三点注意1.做功看体积: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。气体向真空中自由膨胀,对外界不做功,W=0。2.与外界绝热,则不发生热传递,此时Q=0。3.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。-9-命题点一命题点二命题点三即学即练即学即练1.(2017北京昌平期末)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 答案解析解析关闭由热力学第一定律U=W+Q可知,物体放热,Q0,但是W未知,则U不一定小于零,即内能不一定减少,选项A错误。对外做功W0,对外做功W0,则W+Q可为正也可为零或负,即内能可能增加或不变或减小,选项C正确。放热Q0,且对外做功W0,则UTc,一定量的理想气体的内能只与温度有关,温度越高,内能越大,B选项正确;cd过程中,温度不变,内能不变,根据热力学第一定律U=Q+W,向外界放出的热量等于外界对气体做的功,C选项错误;在过程da中,U0即W+Q0,吸收的热量应大于气体对外界做的功,D选项错误;在过程da中,外界对气体做的功为W1=pd(Va-Vd)=pdVa-pdVd,d和a压强相等,所以W1=paVa-pdVd,bc过程中气体对外界做功W2=pc(Vb-Vc),b、c压强相同,所以W2=pbVb-pcVc,c和d,a和b温度相同,所以paVa=pbVb,pdVd=pcVc,W1=W2,E选项正确。 答案解析关闭ABE-28-命题点一命题点二命题点三10.(2016海南卷)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到状态N,其p-V图象如图所示。在过程1中,气体始终与外界无热量交换;在过程2中,气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程,下列说法正确的是(填正确答案标号)。A.气体经历过程1,其温度降低B.气体经历过程1,其内能减小C.气体在过程2中一直对外放热D.气体在过程2中一直对外做功E.气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同 答案解析解析关闭 答案解析关闭
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