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,章末整合,高中物理选修3-3鲁科版,热 力 学 定 律,热 力 学 定 律,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,【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 气体迅速放出时短时间内认为Q0，气体体积膨胀对外做功，WQ，所以U0，温度降低；因为车胎内温度低于环境温度从外界吸热故正确答案为B.,【例2】 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 ( ) 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,【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,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,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,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,【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 ,借题发挥 应用能量守恒定律解决问题时，首先应明确有哪几种能量参与转化或转移，哪些能量增加，哪些能量减小，然后利用守恒的观点列出方程求解,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,2熵增加原理 (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,【例5】 下面关于热力学第二定律的说法中正确的是( ) 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,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.,【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,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,
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