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1、2011 届高考物理基础知识要点复习 热力学定律与能量守恒2011 届高三物理一轮复习全案：第 3 热力学定律与能量守恒（选修 3-4）【考纲知识梳理】一、 温度、内能、热量、功的理解二、改变内能的两种方式1、 改变物体的内能通常有两种方式：做功和热传递。（1）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但有本质的区别。（2）做功涉及到的是内能与其它能间的转达化；而热传递则只涉及到内能在不同物体间的转移。三、 对热力学第一定律的理解1、 热力学第一定律（第一类永动机不能制成）做功和热传递都能改变物体的内能。也就是说，做功和热传递对改变物体的内能是等效的。但从能量转化和守恒的观点看又是有区别的：做功
2、是其他能和内能之间的转化，功是内能转化的量度；而热传递是内能间的转移，热量是内能转移的量度。（1）内容: 外界对物体所做的功加上物体从外界吸收的热量 Q 等于物体内能的增加 E，（2）表达式: E=Q+ 这在物理学中叫做热力学第一定律。表达式中符号法则: 为正值，表达外界对物体做功； 为负值，表示物体对外界做功； Q 为正值，表示物体从外界吸热； Q 为负值，表示物体对外界放热； E 为正值，表示物体内能增加；E 为负值，表示物体内能减少 2、 能的转化和守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭或消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，但总能量保持不变。这就是能的
3、转化和守恒定律(1)能量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一，违背该定律的第一类永动机是无法实现的(2)物质的不同运动形式对应不同形式的能,各种形式的能在一定的条下可以转化或转移,在转化或转移过程中,能的总量守恒四、对热力学第二定律的理解1、 热传导的方向性:热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行（热量会自发地从高温物体传给低温物体） ，但是向相反的方向却不能自发地进行。2、 机械能与内能转化的方向性:机械能可以全部转化为内能,而内能不可能全部转化为机械能而不引起其它的变化3、 热力学第二定律(1)表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化（按热传导的方向性
4、表述） 。不可能从单一热吸收热量并把它全部用做功，而不引起其他变化（按机械能和内能转化过程的方向性表述） 。或第二类永动机是不可能制成的。(2)意义：自 然界种进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。它揭示了有大量分子 参与的宏观过程的方向性(3)能量耗散:自然界的能量是守恒的，但是 有的能量便 于利用，有些能量不便于利用。很多事例证明，我们无法把流散的内能重新收集起加以利用。这种 现象叫做能量的耗散。它从能量转化的角度反映出自然界中的宏观现象具有方向性。3、 永动机（1）第一类永动机不可能制成:不消耗任何能量，却可以不断地对外做功，这种机器被称为第一类永动机，这种永动机是不可能制造成的，它违
5、背了能量守恒定律。（2）第二类永动机：没有冷凝器，只有单一热，并从这个单一热吸收的热量，可以全部用做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机。第二类永动机不可能制成，它虽然不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律。 也是不可能制成的。因为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，但内能不能全部转化为机械能，而不引起其他变化。热机的效率不可能达到100%。4、热力学第三定律：热力学零度不可达到宇宙温度下限：2731 摄氏度（热力学零度） 【要点名师精解】类型一 热力学第一定律的应用【例 1】一定质量的气体从外界吸收了 4210 的热量，同时气体对外做了 610 的功问：(1
6、)气体的内能是增加了还是减少了？变化量是多少？(2)气体的分子势能是增加了还是减少了？(3)气体分子的平均动能是增加了还是减少了？解：(1) 因为气体从外界吸热，所以 Q 4210 ；又因气体对外做功，所以610 由热力学第一定律有：UQ1810 (4 分)U 为负，说明气体的内能减少了 1810 (2 分)(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加(3)因为气体的内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了【感悟高考真题】1 （20101）给旱区送水的消防车停于水平面，在缓缓放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，
7、不计分子势能，则胎内气体A从外界吸热 B 对外界做负功 B 分子平均动能减少 D 内能增加【答案】 A【解析】胎 内气体经历了一个温度不变，压强减小，体积增大的过程。温度不变，分子平均动能和内能不变。体积增大气体对外界做正功。根据热力学第一定律气体一定从外界吸热。A 正确2（0914）密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能） （ D ）A内能增大，放出热量 B内能减小，吸收热量内能增大，对外界做功 D内能减小，外界对其做功3（0916）关于热力学定律，下列说法正确的是 （ B ）A 在一定条下物体的温度可以降到 0 B 物体从单一热吸收的热量可全部用于做功吸收了热量的
8、物体，其内能一定增加D 压缩气体总能使气体的温度升高4（0913） （1）远古时代，取火是一困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃。随着人类明的进步，出现了“钻木取火”等方法。 “钻木取火”是通过 方式改变物体的内能，把转变为内能。 （2）某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放到冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密的套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起，如图所示。这是因为烧瓶里的气体吸收了水的 ，温度 ，体积 。答案：（1）做功，机械能；(2)热量，升高，增大解析：做功可以增加物体的内能；当用气球封住烧瓶，在瓶内就封闭了一定质量的气体，当将瓶子放到热水中，瓶内气体
9、将吸收水的热 量，增加气体的内能，温度升高，由理气方程 可知，气体体积增大。（0936） (8 分)一定质量的理想气体由状态 A 经状态 B 变为状态，其中 A B 过程为等压变化， B 过程为等容变化。已知 VA=033，TA=TB=300、TB=40 0。（ 1）求气体在状态 B 时的体积。（2）说明 B 过程压强变化的微观原因（3）没 A B 过程气体吸收热量为 Q，B 过 气体 放出热量为Q2，比较 Q1、Q2 的大小说明原因。解析：设气体在 B 状态时的体积为 VB，由盖- 吕萨克定律得， ,代入数据得 。(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小，气体分子平均动能减小
10、，导致气体压强减小。(3) 大于 ；因为 TA=TB，故 A B 增加的内能与 B 减小的内能相同，而 A B 过程气体对外做正功，B 过程气体不做功，由热力学第一定律可知 大于 考点：压强的围观意义、理想气体状态方程、热力学第一定律【考点精题精练】1、 （2010江苏盐城中学高三一模）若一定质量的理想气体分别按下图所示的三种不同过程由 1 状 态变化到 2 状态，其中表示等压变化的是 (填“A”、 “B”或“”)，该过程中气体是 (填“ 吸热”、 “放热”或“既不吸热也不放热”) 。2 关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）A 在一定条下物体的温度可以降到 0 B 物体从单一热吸收的热量可全
11、部用于做功吸收了热量的物体，其内能一定增加D 压缩气体总能使气体的温度升高答案：B3 密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁， 此过程中瓶内空气（不计分子势能） （ ）A内能增大，放出热量 B内能减小，吸收热量内能增大，对外界做功 D内能减小，外界对其做功答案：D4、 （2010福建省莆田九中届高三第四次月考）在一个上下水温均匀并保持恒温的水 池中，有一个小气泡缓缓地向上浮起，在气泡上升过程中正确的结论是（汽泡内是理想气体）A气泡内能减少，放出热量B 汽泡内能不变，对外做功，吸收热量气泡内能不变，不放热也不吸热D气泡内能增加，吸收热量答案：B、 下列叙述中，正确的是( )A物体的温度越高，分子热运动
12、就越剧烈，每个分子动能也越大B 布朗运动就是液体分子的热运动一定质量的理想气体从外界吸收热量，其内能可能不变D根据热力学第二定律可知热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体6、下列有关热学知识的论述正确的是 （ BD ）A两个温度不同的物体相互接触时，热量既能自发地从高温物体传给低温物体，也可以自发地从低温物体传给高温物体B 在一定条下，低温物体可以向高温物体传递能量第一类永动机违背能的转化和守恒定律，第二类永动机不违背能的转化和守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出D温度是物体分子热运动平均动能的标志7、 列说法中正确的是 ( )A 第二类永动机无法制成
13、是因为它违背了热力学第一定律B 教室内看到透过窗子的”阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无的运动，这种运动是布朗运动地面附近有一正在上升的空气团（视为理想气体） ，它与外界的热交换忽略不计 。已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中气团体积增大，温度降低D 热量只能从高温物体向低温物体传递，不可能由低温物体传给高温物体8、 如图所示，一圆柱形容器竖直放置，通过活塞封闭着摄氏温度为 t 的理想气体，活塞的质量为，横截面积为 S，与容器底部相距h，现通过电热丝给气体加热一段时间，结果使活塞又缓慢上升了h，若这段时间内气体吸收的热量为 Q，已知大气压强为 ，重力加速度为 g，不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦，求（1）气体的压强；（2）这段时间内气体的内能增加了多少？解析：（1） （2）气体对外做功为由热力学第一定律得：
