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1、2017届高考物理大一轮复习 第十一章 第三节 热力学定律与能量守恒教学讲义 导读：就爱阅读网友为您分享以下“2017届高考物理大一轮复习 第十一章 第三节 热力学定律与能量守恒教学讲义”资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持!第三节 热力学定律与能量守恒 一、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)做功；(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热量与外界对它所做的功的和(2)表达式：U Q W3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
2、移的过程中，能量的总量保持不变(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 1. (高考广东卷) 用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，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() A 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，压强减小答案：AC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这类永动机不违背能量守恒
3、定律，但它违背了热力学第二定律，也是不可能制成的 2. 对热力学第二定律，下列理解正确的是( )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都具有方向性，是不可逆的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答案：BD 考点一 对热力学第一定律的理解及应用 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23.(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量(2)若过程
4、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量(3)若过程的始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特别提醒：(1)做功与热传递在改变内能的效果上是相同的，但是从运动形式、能量转化的角度上看是不同的：做功是其他形式的运动和热运动的转化，是其他形式的能与内能之间的转化；而热传递则是热运动的转移，是内能的转移(2)气体向真空中膨胀不做功在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体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
5、9 J图线AC 的反向延长线过坐标原点O ，B 、C 两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零求：(1)从状态A 到状态C 的过程，该气体对外界做的功W 1和其内能的增量U 1；(2)从状态A 到状态B 的过程，该气体内能的增量U 2及其从外界吸收的热量Q 2.解析 (1)由题意知从状态A 到状态C 的过程，气体发生等容变化该气体对外界做的功W 10根据热力学第一定律U 1W 1Q 1内能的增量U 1Q 19 J.(2)从状态A 到状态B 的过程，体积减小，温度升高该气体内能的增量U 2U 19 J根据热力学第一定律有U 2W 2Q 2从外界吸收的热量Q 2U 2W23 J.答案 (1)0 9
6、 J (2)9 J 3 J总结提升 (1)做功看体积：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)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q 0.(3)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1. 如图所示，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”)热量_J. 解析：对该理想气体由状态a 沿abc 变化到状态c ，由热力学第一定律可得：U Q W3
7、40 J120 J220 J，即从a 状态到c 状态，理想气体的内能增加了220 J；若该气体由状态a 沿adc 变化到状态c 时，对外做功40 J，此过程理想气体的内能增加还是220 J，所以可以判定此过程是吸收热量，再根据热力学第一定律可得：U Q W ，得Q U W 220 J40 J260 J.答案：吸收 260 考点二 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
8、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也可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程3 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
9、过程是不可逆过程解析 选项A ，内能的改变可以通过做功或热传递进行，故A 正确；选项B ，对某物体做功，物体的内能不一定增加，B 错误；选项C ，在引起其他变化的情 况下，可以从单一热源吸收热量，将其全部变为功，C 正确；选项D ，在引起其他变化的情况下，可以使热量从低温物体传向高温物体，D 错误；选项E ，涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故E 正确答案 ACE规律总结 热力学第一定律说明发生的任何过程中能量必定守恒，热力学第二定律说明并非所有能量守恒的过程都能实现热量Q 能自发传给(1)高温物体热量Q 不能自发传给低温物体能自发地完全转化为(2)功不能自发地完全转化为热量能自发膨胀到(3)
10、气体体积V 1不能自发收缩到气体体积V 2(较大)能自发混合成(4)不同气体A 和B 不能自发分离成混合气体AB2.(2015广东汕头模拟) 以下哪个现象不违背热力学第二定律( )A 一杯热茶在打开盖后，茶会自动变得更热B 没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100%C 桶中浑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 热量自发地从低温物体传到高温物体解析：选C. 茶不会自发地变得更热，选项A 错误；无论什么样的热机，效率永远不会达到100%，选项B 错误；热量不会自发地从低温物体传到高温物体，选项D 错误 方法技巧气态方程与热力学第一定律的综合应用 对于一定质量
11、的理想气体，状态发生变化时，必然要涉及做功、热传递、内能的变化，利用气态方程(或实验定律) 与热力学第一定律解决这类问题的一般思路如下：V V W pV U Q W .C T T T U (高考山东卷) 我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m深处的海水温度为280 K某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，汽缸所处海平面的温度T 0300 K，压强p 01 atm，封闭气3体的体积V 03 m，如果将该汽缸下潜至990 m深处，此过程中封闭气体可视为理想
12、气体(1)求990 m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10 m深的海水产生的压强) (2)下潜过程中封闭气体_(填“吸热”或“放热”)，传递的热量_(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功审题点睛 (1)分析封闭气体的初、末状态，明确气体状态变化遵守的规律，选用公式列方程求解(2)根据温度变化确定内能的变化情况，根据体积的变化，确定做功情况，由热力学第一定律确定吸、放热情况及与做功的关系解析 (1)当汽缸下潜至990 m 时，设封闭气体的压强为p ，温度为T ，体积为V ，由题意可知p 100 atm根据理想气体状态方程得p 0V 0pV T 0T3代入数据得V 2.810 m. (2)
13、下潜过程中温度降低，则U 0，气体体积减小，则W 0，由U Q W 知，Q 0，放热，且|Q |W .23答案 (1)2.810 m (2)放热 大于 3.(高考新课标全国卷) 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p T 图象如图所示下列判断正确的是() 2A 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D a 、b 和c 三个状态中，状态a 分子的平均动能最小E b 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 解析：选ADE. 对一定质量的理想气体，由C 进
14、行状态分析由热力学第一定律U W Q 进行吸放热、做功分析在不同坐标系中要注意各种图象的不同，从图象中找出体积、温度、压强的变化情况由p T 图象可知过程ab 是等容变化，温度升高，内能增加，体积不变，由热力学第一定律可知过程ab 一定吸热，选项A 正确；过程bc 温度不变，即内能不变，由于过程bc 体积增大，所以气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，选项B 错误；过程ca压 pV T强不变，温度降低，内能减少，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，放出的热量一定大于外界对气体做的功，选项C 错误；温度是分子平均动能的标志，由p T 图象可知，a 状态气体温度最低，则平均动能最小，选项D 正确；b 、c 两状态温度相等，分子平均动能相等，由于压强不相等，所以单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，选项E 正确 1(2015青岛模拟) 如图中汽缸内盛有一定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气现将活塞杆与外界连接使其缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是 () A 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
