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,选考部分,选修33 热学,第3单元 热力学定律与能量守恒,网控基础点 提炼命题源,1.热力学第一定律 (1)改变物体内能的两种方式： _；_. (2)热力学第一定律 内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的_与外界对它所做的功的和 表达式：U_. (1)做功 热传递 (2)热量 WQ,读读教材,2.热力学第二定律 (1)热力学第二定律的两种表述： 克劳修斯表述：热量不能_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_或表述为“_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_(填“增大”或“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_增大的方向进行 (1)自发的 不产生其他影响 第二类 (2)减小 (3)无序性,3. 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_为另一种形式，或者是从一个物体_到别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变 (2)两类永动机 第一类永动机 不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器 不能制成的原因：违背_定律 第二类永动机 从单一热库吸收热量并把它全部用来对外做功，而不引起其他变化的机器 不能制成的原因：违背了_ (1)转化 转移 (2)热力学第一 热力学第二定律,1一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8104 J的功，气体的内能减少了1.2105 J，则下列各式中正确的是( ) AW8104 J，U1.2105 J，Q4104 J BW8104 J，U1.2105 J，Q2105 J CW8104 J，U1.2105 J，Q2104 J DW8104 J，U1.2105 J，Q4104 J,练练基础,题组一 热力学第一定律、能量守恒定律,解析：根据热力学第一定律的符号法则，W8104 J，U1.2105 J，由UWQ可求得Q2105 J，所以选项B正确,2(2015东北三校联考)(多选)一个气泡从湖底缓慢上升到湖面，在上升的过程中温度逐渐升高，气泡内气体可视为理想气体，在此过程中，关于气泡内气体下列说法正确的是( ) A气体分子平均动能变小 B气体吸收热量 C气体对外做功 D气体内能增加,解析：气泡上升到湖面时体积变大，气体对外做功，因温度上升，气体分子平均动能变大，气体内能增加，气体吸收热量，故B、C、D正确,3关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是( ) A第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律 B第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律 C由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能 D由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的,题组二 热力学第二定律,解析：第一类永动机违反了能量守恒定律，第二类永动机违反了热力学第二定律，A、B错；由热力学第一定律可知W0，Q0，但UWQ可以等于0，C错；由热力学第二定律可知D中现象是可能的，但会引起其他变化，D对,4地球上有很多的海水，它的总质量约为1.41018吨，如果这些海水的温度降低0.1 ，将要放出5.81023焦耳的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，其原因是( ) A内能不能转化成机械能 B内能转化成机械能不满足热力学第一定律 C只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律 D上述三种原因都不正确,解析：任何热机工作在两个热源之间，从高温热源吸收的热量一部分对外做功转化为机械能，还有部分传给低温热源，即热机的效率不可能达到100%，所以只从单一热源吸热并全部转化为机械能的热机是不可能制成的,细研核心点 练透经典题,考点一 对热力学定律的理解和应用,(3)几种特殊情况： 若过程是绝热的，则Q0，WU，外界对物体做的功等于物体内能的增加； 若过程中不做功，即W0，则QU，物体吸收或放出的热量等于物体内能的变化； 若过程的始末状态物体的内能不变，即U0，则WQ0或WQ，外界对物体做的功等于物体放出的热量 2对热力学第二定律的理解 (1)在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义 “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,“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 (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 (3)两类永动机的比较,试题调研,解题探究 1随着温度降低，气体的状态参量如何变化？ 提示：在活塞离开顶部之前，气体做等容变化；随着活塞缓慢下降，气体做等压变化 2在活塞下落过程中，分析气体做功、传热、内能变化情况 提示：由于体积减小，外界对气体做功；由于温度降低，气体内能减少；根据热力学第一定律可知，气体放热,(1)应用热力学第一定律应注意 热力学第一定律反映了功、热量与内能改变量之间的定量关系：UWQ，使用时注意符号法则(简记为：外界对系统取正，系统对外取负)对理想气体，U仅由温度决定，W仅由体积决定，绝热情况下，Q0. (2)解答热力学第二定律问题时应注意 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，如气体的等温膨胀过程,名师归纳点题破疑,11.(2014广东理综)(多选)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，内能增大 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,类题练熟,12.(2015吉林省吉林市二模)(多选)如图所示，导热的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中，汽缸的内壁光滑现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态变化到状态，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是( ) A气体分子平均动能不变 B气体内能减少 C气体吸收热量 D气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现 E气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律,解析：汽缸是导热的，封闭气体的温度始终与环境温度相同，保持不变，而温度是分子平均动能的标志，故A正确；一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，内能不变，B错误；气体内能不变，对外做功，根据热力学第一定律UWQ，可知气体吸收热量，C正确；气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，同时伴随着外力F的作用，即引起了其他的变化，所以此过程不违反热力学第二定律，E正确，D错误,1理想气体的内能：理想气体的内能由分子个数和温度(分子平均动能)两个因素决定，不考虑分子势能而一定质量的理想气体，内能仅由温度(分子平均动能)决定 2对于一定质量的理想气体，状态发生变化时，必然要涉及做功、热传递、内能的变化，利用气态方程(或实验定律)与热力学第一定律解决这类问题的一般思路如下： (1)确定研究对象，明确气体的变化过程； (2)确定各参量的变化情况，当体积变化时，则伴随着做功；当温度变化时，伴随着内能变化； (3)结合热力学第一定律求解,考点二 气体实验定律和热力学定律的综合,调研2 (2014新课标全国卷)(多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其pT图象如图所示下列判断正确的是( ) A过程ab中气体一定吸热 B过程bc中气体既不吸热也不放热 C过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热 Da、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小 Eb和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同,试题调研,解题探究 1分析ab过程中气体的做功、传热及内能变化情况 提示：ab过程为等容变化，体积不变，不做功；温度升高，内能增加；根据UWQ，可知气体吸热 2气体单位时间和单位面积对容器壁的碰撞次数由什么决定？ 提示：宏观上由压强和温度决定，压强越大，温度越高，碰撞次数越多；微观上由分子平均动能和分子数密度决定，分子平均动能越大，单位体积分子数越多，碰撞次数越多,解析 过程ab，理想气体等容变化，温度升高，理想气体的内能增大，气体一定吸热，选项A正确；过程bc，体积变大，气体对外做功，气体一定吸热，选项B错误；过程ca，理想气体的压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，气体对外放出的热量大于外界对气体做的功，选项C错误；根据上述三过程可知：在a、b、c三个状态中，状态a的温度最低，根据温度是分子平均动能的标志，其分子的平均动能最小，选项D正确；过程bc，理想气体等温变化，压强减小，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减小，选项E正确 答案 ADE,在几种典型过程中的能量变化,名师归纳点题破疑,21.(2013江苏单科)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，AB和CD为等温过程，BC和DA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_ AAB过程中，外界对气体做功 BBC过程中，气体分子的平均动能增大,类题练熟,答案：(1)C (2)BC 25 (3)n41025 m3,22.一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_(填“吸收”或“放出”)的热量为_,
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