《高考物理大一轮复习第十三章第3讲热力学定律与能量守恒定律课件教科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮复习第十三章第3讲热力学定律与能量守恒定律课件教科版（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十三章 热学 第3讲 热力学定律与能量守恒定律 大一轮复习讲义 NEIRONGSUOYIN 内容索引 过好双基关 研透命题点 课时作业 回扣基础知识 训练基础题目 细研考纲和真题 分析突破命题点 限时训练 练规范 练速度 过好双基关 一 热热力学第一定律 1 改变物体内能的两种方式 1 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 与外界对它所 做功的和 2 表达式 U 做功 热量 Q W 3 U 中正 负号法则 Q W 物理量 意义 符号 WQ U 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 吸收增加 放出减少 自测测1 一定质量的理
2、想气体在某一过程中 外界对气体做功7 0 104 J 气体 内能减少1 3 105 J 则此过程 A 气体从外界吸收热量2 0 105 J B 气体向外界放出热量2 0 105 J C 气体从外界吸收热量6 0 104 J D 气体向外界放出热量6 0 104 J 二 热热力学第二定律 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 而不产生其 他影响 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
3、行 4 第二类永动机不可能制成的原因是违背了 自发地 减小 无序性 热力学第二定律 自测测2 教材P61第2题改编 多选 下列现象中能够发生的是 A 一杯热茶在打开杯盖后 茶会自动变得更热 B 蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能 C 桶中混浊的泥水在静置一段时间后 泥沙下沉 上面的水变清 泥 水自动 分离 D 电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体 三 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 到别的物体 在转化或 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
4、是有条件的 3 第一类永动机是不可能制成的 它违背了 转移转移 能量守恒定律 自测测3 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 木箱受到地面的摩擦力为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 空气阻力不计 A U 200 J Ek 600 J B U 600 J Ek 200 J C U 600 J Ek 800 J D U 800 J Ek 200 J 解析 U fx 60 10 J 600 J Ek Fx U 80 10 J 600 J 200 J 研透命题点 命题题点一 热热力学第一定律的理解和应应用 1 热力学第一定律的理解
5、 1 内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析 2 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 3 与外界绝热 则不发生热传递 此时Q 0 4 如果研究对象是理想气体 因理想气体忽略分子势能 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 2 三种特殊情况 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 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 3 若过程的初 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 例
6、1 多选 2017 全国卷 33 1 如图1 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 图1 解析 因为汽缸 活塞都是绝热的 隔板右侧是真空 所以理想气体在自发 扩散的过程中 既不吸热也不放热 也不对外界做功 根据热力学第一定
7、律可 知 气体自发扩散前后 内能不变 选项A正确 选项C错误 气体在被压缩的过程中 外界对气体做功 气体内能增大 又因为一定质量 的理想气体的内能只与温度有关 所以气体温度升高 分子平均动能增大 选项B D正确 选项E错误 变变式1 多选 2016 全国卷 33 1 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 解析 质量和温度都相同的气体 虽然分子平均动能相同 但是不同的气体 其摩尔质
8、量不同 即分子个数不同 所以分子总动能不一定相同 A错误 宏观运动和微观运动没有关系 所以宏观运动速度大 内能不一定大 B错误 根据 C可知 如果等温压缩 则内能不变 等压膨胀 温度增大 内能一 定增大 C E正确 理想气体的分子势能为零 所以一定量的某种理想气体的内能只与分子平均动 能有关 而分子平均动能和温度有关 D正确 命题题点二 热热力学第一定律与图图像的综综合应应用 例2 多选 2018 全国卷 33 1 如图2 一定质量的理想气体从状态a开始 经历过程 到达状态e 对此气体 下列说法正确的是 A 过程 中气体的压强逐渐减小 B 过程 中气体对外界做正功 C 过程 中气体从外界吸收了
9、热量 D 状态c d的内能相等 E 状态d的压强比状态b的压强小 图2 解析 过程 中 气体由a到b 体积V不变 T升高 则压强增大 A项错误 过程 中 气体由b到c 体积V变大 对外界做正功 B项正确 过程 中 气体由d到e 温度T降低 内能 U减小 体积V不变 气体不做功 根据热力学第一定律 U Q W得Qpd E项正确 变变式2 多选 2017 全国卷 33 1 如图3 一定质量的理想气体从状态a出发 经过等容过程ab到达状态b 再经过等温过程bc到达状态c 最后经等压过程 ca回到状态a 下列说法正确的是 A 在过程ab中气体的内能增加 B 在过程ca中外界对气体做功 C 在过程ab中
10、气体对外界做功 D 在过程bc中气体从外界吸收热量 E 在过程ca中气体从外界吸收热量 图3 解析 在过程ab中 体积不变 气体对外界不做功 压强增大 温度升高 内能增加 故选项A正确 C错误 在过程ca中 气体的体积缩小 外界对气体做功 压强不变 温度降低 内能变小 气体向外界放出热量 故选项B正确 E错误 在过程bc中 温度不变 内能不变 体积增大 气体对外界做功 由热力 学第一定律可知 气体要从外界吸收热量 故选项D正确 变变式3 多选 2016 全国卷 33 1 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图像如图4所示 其中对角 线ac
11、的延长线过原点O 下列判断正确的是 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 图4 理想气体的内能只由温度决定 而Ta Tc 故气体在状态a时的内能大于在状 态c时的内能 选项B正确 由热力学第一定律 U Q W知 cd过程温度不变 内能不变 则Q W 选项C错误 da过程温度升高 即内能增大 则吸收的热量大于对外界做的功 选项D错 误 命题题点三 热热力学第一定律与气体实验
12、实验 定律的综综合应应用 基本思路 例3 2018 河北省衡水中学模拟 如图5所示 内壁光滑 足够高的圆柱形汽 缸竖直放置 内有一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体 已知活塞横截面 积为S 外界大气压强为p0 缸内气体温度为T1 现对汽缸内气体缓慢加热 使 气体体积由V1增大到V2 该过程中气体吸收的热量为Q1 停止加热并保持体积 V2不变 使其降温到T1 已知重力加速度为g 求 1 停止加热时缸内气体的温度 图5 2 降温过程中气体放出的热量 解析 设加热过程中 封闭气体内能增加 U 因气体体积增大 故此过程中 气体对外做功 W0 气体等温变化 U 0 由热力学第一定律 U W Q 知Q
13、0 故气体放出热量 命题题点四 热热力学第二定律 1 热力学第二定律的涵义 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 在产生其他影 响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 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的宏观过程的方向性 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 4 两类永动机的比较 第一类永动机第二类永动机 设计 要求 不需要任何动力或燃料 却 能不
14、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 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律 违背热力学 第二定律 例4 如图7所示为电冰箱的工作原理示意图 压缩机工作时 强迫制冷剂在冰 箱内外的管道中不断循环 在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量 经过冷 凝器时制冷剂液化 放出热量到箱体外 1 多选 下列说法正确的是 A 热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B 电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传 到外界 是因为其消耗了电能 C 电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律 D 电冰箱的工作原理违反热力学第一定律 图7 解析 热力学第一定律是热现象
15、中内能与其他形式能的转化规律 是能量守恒 定律的具体表现 适用于所有的热学过程 故C项正确 D项错误 由热力学第二定律可知 热量不能自发地从低温物体传到高温物体 除非有外 界的影响或帮助 电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部 需要压缩机的 帮助并消耗电能 故B项正确 A项错误 2 电冰箱的制冷系统从冰箱内吸收的热量与释放到外界的热量相比 有怎样 的关系 答案 见解析 解析 由热力学第一定律可知 电冰箱制冷系统从 冰箱内吸收了热量 同时消耗了电能 释放到外界 的热量比从冰箱内吸收的热量多 变变式5 多选 2016 全国卷 33 1 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
16、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 解析 气体内能的改变 U Q W 故对气体做功可改变气体的内能 B选项 正确 气体吸热为Q 但不确定外界做功W的情况 故不能确定气体温度的变化 A 选项错误 理想气体等压膨胀 W0 由 U Q W 知Q 0 气体一定吸热 C选项 错误 由热力学第二定律知 D选项正确 根据热平衡定律知 E选项正确 课时作业 1 多选 关于热力学定律 下列说法正确的是 A 热量能够自发地从高温物体传到低温物体 B 不可能使热量从低温物体传向高温物体 C 第二类永动机违反了热力学第二定律 D 气体向真空自由膨胀的过程是不可逆过程 E 功转变为热的实际宏观过程是可逆过程 双基巩固练 1234567891011 2 2019 青海省格尔木市调研 根据学过的热学中的有关知识 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
