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1、第3课时热力学定律与能量守恒定律知 识 梳 理知识点一、热力学第一定律1改变物体内能的两种方式(1) ；(2) 。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 与外界对它所做的功的和。(2)表达式：U 。(3)U 中正、负号法则：WQU外界对物体做功物体 热量内能 物体对外界做功物体 热量内能 知识点二、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 为另一种形式，或者是从一个物体 到别的物体，在 或 的过程中，能量的 保持不变。2条件性能量守恒定律是自然界的 ，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 。知识点
2、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 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 。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 。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。4第二类永动机不可能制成的原因是违背了 。思维深化判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量，做功和热传递的实质是相同的。()(2)绝热过程中，外界压缩气体做功20 J，气体的内能可能不变。()(3
3、)在给自行车打气时，会发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外界吸热。()(4)可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功。() 题 组 自 测题组一对热力学第一定律及能量守恒定律的理解1一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0104 J，气体内能减少1.3105 J，则此过程()A气体从外界吸收热量2.0105 JB气体向外界放出热量2.0105 JC气体从外界吸收热量6.0104 JD气体向外界放出热量6.0104 J2木箱静止于水平地面上，现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 m，木箱受到的摩擦力为60 N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能Ek分别是()A
4、U200 J，Ek600 J BU600 J，Ek200 JCU600 J，Ek800 J DU800 J，Ek200 J3如图1所示，一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c，吸收了340 J的热量，并对外做功120 J。若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40 J，则这一过程中气体_(填“吸收”或“放出”)_J热量。图1题组二对热力学第二定律的理解4(多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是()A第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B能量耗散过程中能量不守恒C电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D能量耗散从能量转化的角度反
5、映出自然界中的宏观过程具有方向性5根据你所学热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是()A机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功以转化成机械能B凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到293 D第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来考点一对热力学第一定律的理解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
6、定量关系，即UQW。2几种特殊情况(1)若过程是绝热的，则Q0，WU， 等于物体内能的增加量。(2)若过程中不做功，即W0，则QU， 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U0，则WQ0或WQ。外界对物体做的功等于物体放出的热量。【例1】(多选)(2014广东卷，17)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图2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()图2A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【变式训练】1一定质量的气体，在从状态1变化到状态2的过程中，吸收热量280 J，并对外做功1
7、20 J，试问：(1)这些气体的内能怎样发生变化？变化了多少？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？考点二对热力学第二定律的理解1对热力学第二定律关键词的理解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。(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3两类永动机的比较分类第一类永动机第二类永动机设计要求不需要
8、任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器不可能制成的原因违背能量守恒不违背能量守恒，违背热力学第二定律【例2】(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是()A为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D不可能使热量从低温物体传向高温物体E功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程【变式训练】2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
9、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考点三热力学定律与气体实验定律的综合应用【例3】一定质量的理想气体被活塞封闭在气缸内，如图3所示水平放置。活塞的质量m20 kg，横截面积S100 cm2，活塞可沿气缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使气缸水平放置，活塞与气缸底的距离L112 cm，离气缸口的距离L23 cm。外界气温为27 ，大气压强为1.0105 Pa，将气缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与气缸口相平，已知g
10、10 m/s2，求：图3(1)此时气体的温度为多少？(2)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q370 J的热量，则气体增加的内能U多大？【变式训练】3(2014云南师大附中测试)一定质量的某种理想气体从状态A开始按图4所示的箭头方向经过状态B达到状态C，已知气体在A状态时的体积为1.5 L，求：图4(1)气体在状态C时的体积；(2)说明AB、BC两个变化过程是吸热还是放热，并比较AB、BC两个过程中热量的大小。1.我国航天员漫步太空已变成现实。已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图
11、如图5所示，相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则()图5A气体体积膨胀，对外做功B气体分子势能减少，内能增加C体积变大，温度降低DB中气体不可能自发地全部退回到A中2(多选)如图6所示，固定在地面上的水平气缸内由活塞B封闭着一定量的气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略。假设气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变。若用外力F将活塞B缓慢地水平向右拉动，则在拉动活塞的过程中，关于此气缸内气体的下列结论中，正确的是()图6A气体做等温膨胀，分子的平均速率不变，气体的压强不变B气体做等温膨胀，
12、气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少C因为气体内能不变，所以气体从外界吸收的热能全用来对外做功D气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律3(多选)(2014新课标全国卷，33)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7所示。下列判断正确的是()图7A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4.在如图8所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体
13、先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6 J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为9 J。图线AC的反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零。求：图8(1)从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量U1；(2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量U2及其从外界吸收的热量Q2。基本技能练1(多选)如图1所示，绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b。气体分子之间相互作用势能可忽略。现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡()图1Aa的体积增大了，压强变小了Bb的温度升高了C加热后a的分子热运动比b的分子热运动更剧烈Da增加的内能大于b增加的内能2(多选)图2为某同学设计的喷水装置，内部装有2 L水，上部密封1 atm的空气0.5 L，保持阀门关闭，再充入1 atm的空气0.1 L，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有()图2A充气后，密封气体压强增加B充气后，密封气体的分子平均动能增加C打开阀门后，密封气体对外界做正功D打开阀门后，不再充气也能把水喷光3.封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变
