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1、第 3讲 热力学定律与能量守恒 本节目录 基础再现对点自测 知能演练轻巧夺冠 考点探究讲练互动 技法提炼思维升华 要点透析直击高考 目录 基础再现对点自测 知识清单 热力学第一定律和能量守恒定律 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热量与外界对它所做的功的和 (2)表达式： U Q W 做功 热传递 目录 3 能的转化和守恒定律 (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 ， 或者从一个物体转移到别的物体 ， 在转化或转移的过程中 ， 能量的总量保持不变 (
2、2)第一类永动机：违背能量守恒定律的机器被称为第一类永动机它是不可能制成的 目录 二 、 热力学第二定律 1 常见的两种表述 (1)克劳修斯表述：热量不能自发地从 _物体传到 _物体 (2)开尔文表述：不可能从 _吸收热量 ， 使之完全变成功 ， 而不产生其他影响 2第二类永动机： 违背宏观热现象方向性的机器被称为第二类永动机 _,但它违背了 _，也是不可能制成的 低温 高温 单一热源 能量守恒定律 热力学第二定律 目录 热身体验 1 1.(2013福建八校联考 )下列有关物体内能改变的判断中，正确的是 ( ) A外界对物体做功，物体的内能一定增加 B外界对物体传递热量，物体的内能一定增加 C
3、物体对外界做功，物体的内能一定减少 D物体向外界放热，物体的内能可能增加 1 外界吸收热量 200 J，同时内能减少20 J，下列说法中正确的是 ( ) A气体对外做功 180 J B气体对外做功 220 J C外界对气体做功 180 J D外界对气体做功 220 J 目录 2 列理解正确的是 ( ) A自然界进行的一切宏观过程都是可逆的 B自然界进行的涉及热现象的宏观过程虽具有方向性，但有时也是可逆的 C热量不可能由低温物体传递到高温物体 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 目录 2 列说法中正确的是 ( ) A不可能从单一热源
4、吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 B没有冷凝器，只有单一的热源，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是可以实现的 C制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中而不引起其他变化 D使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化，在技术提高后可以实现 目录 热身体验答案与解析 1 物体内能的变化情况取决于做功与热传递的综合情况，A、 B、 1 U Q W， Q 200 J， U 20 J,所以 W 220 J，即对外做功 220 J， 目录 2 热量不可能从低温物体传到高温物体 ， 而不引起其他变化 ， 由此说明热量由低温物体传到高温物体是可能的 ， 但要
5、引起其他变化 ，凡是自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都是不可逆的 ,故 A、 B、 但必须有其他影响 ,故 2 机械能和内能的转化过程具有方向性 ，机械能可以全部转化为内能 ， 而内能要全部转化为机械能必须借助外界的帮助 ， 因而引起其他变化 ， 故 传导过程也具有方向性 ， 热量能自发地从高温物体传给低温物体 ， 但要从低温物体传递到高温物体 ， 必然引起其他变化 (外界对系统做功 )， 故 C、 目录 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定量关系 此定律是标量式 ， 应用时
6、热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳 2 对公式 U Q 要点透析直击高考 符号 W Q U 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 目录 (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)若过程的始末状态物体的内能不变 ， 即 U 0， 则 WQ 0或 W Q， 外界对物体做的功等于物体放出的热量 . 特别提醒： (1)应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统 . (2)应用热力学第一定律计算时 ，
7、 要依照符号法则代入数据 负也同样依照规则来解释其意义 . 目录 即时应用 1 (2013杭州模拟 )一定质量的理想气体在下列哪些过程中，一定对外界放出了热量的过程是 ( ) A温度保持不变，体积逐渐膨胀 B体积保持不变，温度逐渐升高 C温度保持不变，体积逐渐收缩 D温度逐渐升高，压强逐渐减小 目录 解析：选 气体向外界做功 ， 温度不变 ， 内能不变 ， 故一定吸收了热量 ， 体积不变 ， 气体与外界不做功 ， 温度升高 ,内能增大 ， 则只能气体吸收热量 ， 体积减小 ,外界对气体做功 ， 温度不变 ， 内能不变 ， 故一定向外放出热量 ， 温度升高 ， 压强减小 ， 则内能变大 ,体积增
8、大 ， 气体向外界做功 ， 故一定吸收热量 ， 目录 二 、 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 (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 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 目录 3 热力学过程方向性实
9、例 目录 特别提醒： 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 . 目录 即时应用 2 下列说法中正确的是 ( ) A一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B一切不违反能量守恒与转化定律的物理过程都是可能 实现的 C由热力学第一定律可以判断物理过程能否自发进行 D一切物理过程都不可能自发地进行 答案： A 目录 考点探究讲练互动 例 1 考点 1 热力学第一定律的应用 ( 2 0 1 1 高考江苏卷 ) 如图所示， 内壁光滑的汽缸水平放置，一定质量的理想气体被活
10、塞密封在汽缸内，外界大气压强为 体吸收热量 Q 后，体积由 2. 则在此过程中，气体分子平均动能 _ _ _ _ _ _ _ _ ( 选填 “ 增大 ” 、 “ 不变 ” 或 “ 减小 ” ) ，气体内能变化了 _ _ _ _ _ _ _ _ 目录 【 解析 】 温度是分子热运动平均动能的标志 ， 温度升高 ，气体分子平均动能增大 根据热力学第一定律得： U QW， 而 W 2 所以气体内能变化了 U Q 2 【 答案 】 增大 Q 2 【 规律总结 】 (1)气体体积与做功相关 ， 体积增大 ， 对外做功 ， 体积减小 ， 对气体做功 (气体向真空中膨胀 ， 不做功 ). (2)气体温度与内
11、能相关，温度升高，内能增大，温度降低，内能减小 目录 考点 2 热力学第二定律的理解 关于热力学第二定律，下列说法 不正确的是 ( ) A 可以从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功 B 热量能够从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体 C 功转变为热的实际宏观自然过程是不可逆过程 D 汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝 例 2 目录 【 解析 】 可以从单一热源吸收热量 ， 使之完全变为有用功 ， 也能够使热量从低温物体传给高温物体 ， 但要引起其他变化 ， A、 据热力学第二定律 ， 一切与热现象有关的宏观过程都是不可
12、逆的 ， 车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气 ， 使它们自发地分离是不可能的 ， 【 答案 】 D 目录 考点 3 气体实验定律与热力学定律的综合 (2012高考浙江自选模块 )一定质量的理想气体 ， 状态从 A B C D p 图中 3为已知量 例 3 目录 (1)气体状态从 是 _过程 (填 “ 等容 ” 、 “ 等压 ”或 “ 等温 ” )； (2)状态从 的变化过程中 ， 气体的温度 _(填 “升高 ” 、 “ 不变 ” 或 “ 降低 ” )； (3)状态从 的变化过程中 ， 气体 _(填 “ 吸热 ”或 “ 放热 ” )； (4)状态从 A B C 气体对外界所做的总功为
13、_ 目录 【解析】 ( 1 ) A B ，对应压强值恒为 压 ( 2 ) B C ，由量， V 不变， p 减小， T 降低 ( 3 ) C D ，由量， p 不变， V 减小，可知 T 降低， V 减小，外界对气体做功， T 降低，内能减小，由 U W Q 可知 C D 过程放热 ( 4 ) A B ，气体对外界做功 B C ， V 不变，气体不做功 C D ， V 减小，气体对外界做功 状态从 A B C D 的变化过程中，气体对外界做的总功 W 【 答案 】 (1)等压 (2)降低 (3)放热 (4)3 3 目录 【 方法总结 】 实验定律与热力学定律综合问题的处理方法 (1)气体实验定律研究对象是一定质量的理想气体 (2)解决具体问题时 ， 分清气体的变化过程是求解问题的关键 ， 根据不同的变
