2019版高考物理一轮复习 专题十三 热学 第3讲 热力学定律 能量守恒课件.ppt

第3讲 热力学定律能量守恒 考点1 热力学第一定律 能量守恒定律 1 改变物体内能的两种方式 做功 做功 1 是其他形式的能与内能的相互转化过程 内能 的改变量可用 的数值来量度 热传递 热量 2 是物体间内能的转移过程 内能转移量用 来量度 2 热力学第一定律 传递的 做的功 1 内容 一个热力学系统的内能增量等于外界向它 与外界对它所 的和 2 表达式 U W Q 热量 3 能量守恒定律 保持不变 1 内容 能量既不能凭空产生 也不能凭空消失 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 在转化或转移的过程中其总量 这就是能量的 转化和守恒定律 不消耗 2 任何违背能量守恒定律的过程都是不可能的 而对外做功的第一类永动机是不可能制成的 能量 考点2 热力学第二定律 1 两种表述 自发 1 克劳修斯表述 热量不能 地从低温物体传到高 温物体 表述了热传递的方向性 不产生其他影响 2 开尔文表述 不可能从单一热源吸收热量 使之完全变成有用功而 表述了机械能与内能转化过程的方向性 2 第二类永动机是指设想只从单一热源吸收热量 使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机 这类永动机不可能 制成的原因是违反了 热力学第二定律 3 热力学第二定律的意义 揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性 是独立于热力学第一定律的一个重要的自然规律 4 热力学第二定律的微观解释 1 一切自发过程总是沿着分子热运动的 性增大的方向进行 这是热力学第二定律的微观意义 2 从微观的角度看 热力学第二定律是一个统计规律 一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展 而熵值较大代表着较为无序 所以自发的宏观过程总是向无序度 的方向发展 无序 更大 基础自测 1 多选 2016年新课标 卷 关于热力学定律 下列说法 正确的是 A 气体吸热后温度一定升高B 对气体做功可以改变其内能C 理想气体等压膨胀过程一定放热D 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E 如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡 那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡答案 BDE 2 多选 2016年新课标 卷 一定量的理想气体从状态a开始 经历等温或等压过程ab bc cd da回到原状态 其p T图象如图13 3 1所示 其中对角线ac的延长线过原点O 下列 判断正确的是 图13 3 1 A 气体在a c两状态的体积相等 B 气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能 C 在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的 功 D 在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做 的功 E 在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对 外界做的功答案 ABE 3 多选 2016年新课标 卷 关于气体的内能 下列说法 正确的是 A 质量和温度都相同的气体 内能一定相同B 气体温度不变 整体运动速度越大 其内能越大C 气体被压缩时 内能可能不变D 一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E 一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中 内能一定增加答案 CDE 热点1考向1 热力学第一定律利用热力学第一定律进行定性分析 典题1 多选 2017年新课标 卷 如图13 3 2所示 用隔板将一绝热气缸分成两部分 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气缸 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 图13 3 2 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 ABD 考向2 利用热力学第一定律进行定量计算 典题2 2016年江苏卷 如图13 3 3所示 在A B和D A的过程中 气体放出的热量分别为4J和20J 在B C和C D的过程中 气体吸收的热量分别为20J和12J 求气体完成一次循环对外界所做的功 图13 3 3 解 由题意知完成一次循环气体内能不变 则 U 0 吸收的热量Q 20 12 4 20 J 8J 由热力学第一定律 U Q W得 W 8J 气体对外做功8J 方法技巧 1 做功情况看气体的体积 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 2 如果研究对象是理想气体 则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 热点2 热力学第二定律 热点归纳 1 对热力学第二定律的理解 1 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 2 不产生其他影响 的含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 热力学过程方向性的实例 典题3 多选 关于热力学定律 下列说法正确的是 A 不可以从单一热源吸收热量 并把它全部用来做功B 可以从单一热源吸收热量 并把它全部用来做功C 不可能使热量从低温物体传向高温物体D 机械能转变为内能的实际宏观过程是不可逆过程E 与热现象有关的变化过程都具有方向性 解析 根据热力学第二定律 不可能从单一热源吸收热量 并把它全部用来做功而不引起其他变化 如果可以引起其他变化 那么完全用来做功是有可能的 故选项A错误 B正确 根据热力学第二定律 可以使热量自发地从低温物体传向高温物体 但要引起其他变化 比如电冰箱要耗电 故选项C错误 根据热力学第二定律 机械能转变为内能的实际宏观过程是不可逆过程 故选项D正确 与热学有关的变化过程都具有方向性 选项E正确 答案 BDE 迁移拓展 多选 关于第二类永动机 下列说法正确的 是 A 能将从单一热源吸收的热量全部用来做功 而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机B 第二类永动机违反了能量守恒定律 所以不可能制成C 第二类永动机不可能制成 说明机械能可以全部转化为内能 内能却不可能全部转化为机械能D 第二类永动机不可能制成 说明机械能可以全部转化为内能 内能却不可能在不引起其他变化的同时全部转化为机械能E 第二类永动机不违反能量守恒定律 但违反热力学第二定律答案 ADE 方法技巧 两类永动机的比较 热点3 热力学定律与气体实验定律综合问题 热点归纳 典题4 2017年辽宁大连高三二模 一定质量的理想气体 状态沿A B C D A的变化过程可用如图13 3 4所示的p V图线描述 其中D A为等温线 气体在状态A时温度为TA 300K 求 1 气体在状态C时温度TC 2 若气体在A B过程中吸热1000J 则在A B过程中气 体内能如何变化 变化了多少 图13 3 4 解 1 D A为等温线 则TA TD 300K C到D过程由 代入数据解得 TC 375K 2 A到B过程压强不变 则外界对气体做功W p V 2 105 3 10 3 600J由热力学第一定律 得 U Q W 1000J 600J 400J则在A B过程 气体内能增加 增加了400J