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1、第3讲 热力学定律与能量守恒罗基础知识固考基-教材回扣(对应学生用书第191页)I山热力学第一定律1. 改变物体内能的两种方式(1) 做功:热传涕.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.表达式：AU=Q+W.3. AU=W+Q中正、负号法则物理量意义符号WQAU+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r1 易 t皆提醒(1)内能的变化与做功和热传递有关，只确定一个因素不能判断内能增加或减少.(2) 应用热力学第一定律，一定要弄清各物理量的符号.【针对训练】1. (2012广东高考)景颇族的祖先发明的
2、点火器如图11-3-1所示，用牛角做套筒，木 制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃.对筒内封闭的气体，在此压缩过程中()图 11-3-1A. 气体温度升高，压强不变B. 气体温度升高，压强变大C. 气体对外界做正功，气体内能增加D. 外界对气体做正功，气体内能减少【解析】 筒内封闭气体被压缩过程中，外界对气体做正功.由热力学第一定律AU = W + Q知，气体内能增加，温度升高.由理想气体状态方程V = C知，气体压强增大.选 项A、C、D错误，选项B正确.【I燮1.* |热力学第二定律及微观意义1. 热力学第二定律的两种表述(1) 克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传到高温物体，而不
3、引起其他变化.(2) 开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，并把它全部用来做功，而不引起其他变化.或表述为“第二类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减小（填“增大”或“减小”）.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无序性增大的方向进行.【针对训练】2. 关于热力学定律，下列说法正确的是（）A. 在一定条件下物体的温度可以降到0 KB. 物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C. 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【解析】由热力学第三定律知，绝对零度不可能达到，A错；由热力学
4、第二定律知， 物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，但是将产生其他影响，B对；物体吸收了热量， 若全部用于对外做功，其内能不变，C错；压缩气体，若气体向外放热，气体的温度不一定 升高，D错.【答案】BI迎 |能量守恒定律和两类永动机1. 能量守恒定律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 一个系统（物体）转移到别的系统（物体），在转化和转移的过程中，其总量保持不变.2. 能源的利用（1）存在能量耗散和品质下降.（2）重视利用能源时对环境的影响.（3）要开发新能源（如太阳能、生物质能、风能、水流能等）.3. 两类永动机（1）第一类永动机：不消耗任何能量，却
5、源源不断地对外做功的机器.违背能量守恒定律，因此不可能实现.（2）第二类永动机：从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功，而不引起其他变化 的机器.违背热力学第二定律，不可能实现.【针对训练】3.球记忆合金/热泳图 1132（2011江苏高考）如图1132所示，一演示用的“永动机转轮由5根轻杆和转轴构 成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片.轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划 水”，推动转轮转动.离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动.下列说法正确的是（）A. 转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B. 转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C. 转动的叶片不断搅动热水，
6、水温升高D. 叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量【解析】形状记忆合金从热水中吸收热量后，伸展划水时一部分热量转变为水和转轮 的动能，另一部分释放到空气中，根据能量守恒定律可知只有D项正确.【答案】D登高频考点析考点-重难突破洋剖细解（对应学生用书第192页）|鱼点- |热力学第一定律的理解和应用1.改变物体内能的两种方式方式区别做功热传递内能变化外界对物体做功，物体的内能 增加物体对外界做功，物体的内能 减少物体吸收热量，内能增加物体放出热量，内能减少物理实质其他形式的能与内能之间的 转化不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移相互联系做一定量的功或传递一定量 的热在改变内能的
7、效果上是 相同的2.对热力学第一定律的理解说明内能可以从一个物体转移到另一个物体，而AU=Q+W是能（1）在AU=Q+W中，W表示做功情况，说明内能和其他形式的能可以相互转化；Q 表示吸热或放热的情况， 量守恒定律的具体体现.（2）三种特殊情况则Q=0, W=AU,外界对物体做的功等于物体内能的增加. 即W=0, Q=AU，物体吸收的热量等于物体内能的增加. 若过程是绝热的， 若过程中不做功例 若过程的始、末状态物体的内能不变，即AU=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.（2012 新课标全国高考）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
8、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【解析】 根据热力学第一定律AU = Q + W.A正确，B错误.根据热力学第二定律， C、E正确，D错误.【答案】ACE姗热力学第二定律的理解和应用1. 在热力学第二定律的表述中，“不引起其他变化”的含义“不引起其他变化的含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
9、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.3. 热力学过程方向性实例高温物体热量脾自发黑低温物体.(2) 功 能自发地完色转化为 热.不能自发地且不能完全转化为(3) 气体体积不能自发发收缩到气体体积V2(较大).(4) 不同气体A和B能自发混合布混合气体AB.不能自发分离成规律总结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.其原理图如图11-3-3所示， 气闸舱B内为真空，整个系统 最终达到平衡，则()A.B.C.D.活塞图 1133我国神七航天员的漫步太空已变成现实
10、.神七航天漫步太空，此举震撼世界，意义重大 无比.其中，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 两个相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体 与外界没有热交换.打开阀门K后，A中的气体进入B中气体体积膨胀，对外做功气体分子势能减少，内能增加体积变大，温度降低B中气体不可能自发地全部退回到A中由于B中为真空，所以A中的【解析】 当阀门K被打开时，A中的气体进入B中气体不会做功，则A选项是错误的；又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，则 气体的温度也不变，则选项B、C错误；由热力学第二定律知，真空中气体膨胀
11、具有方向性， 在无外界作用时，B中气体不能自发地全部回到A中，故D正确.【答案】D气体实验定律与热力学定律综合杼3|图 1134如图1134,体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略 的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体，p0和T0分别为大气的压强 和温度.已知：气体内能U与温度T的关系为U=aT，a为正的常量；容器内气体的所有 变化过程都是缓慢的.求：(1) 汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V】；(2) 在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q.【解析】(1)在气体由P = 1.2p0下降到p0的过程中，气体体积不变，温度由T = 2.4T0变
12、为T1,由查理定律得夺=学在气体温度由T1变为T0的过程中，体积由V减小到V1,气体压强不变，由盖一吕萨克定律得=帝，解得V1 T0工=2乌在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W = P0（V - V1）在这一过程中，气体内能的减少为AU = a（T1 - T0）由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为Q = W + AU，1 -解得 Q = 2P0V + T0【答案】 2v （2）2p0V+aT0热力学第一定律在气体状态变化中的应用（1）理想气体无分子势能，只有分子动能，一定质量的气体，其内能只取决于温度，而 与体积无关.（2）在气体状态变化过程中，三个状态参量、V、T）遵循理想气体状态方
13、程罕1 =罕2 （或PV = C常数），判断气体的内能的变化只需分析气体的温度，温度升高（或降低），内能增 大（或减小）.（3）由气体体积变化情况分析做功情况，气体体积增大，气体对外做功，气体体积减小， 外界对气体做功.然后由热力学第一定律AU = Q + W确定热量Q的正、负，判断出吸热、 放热.赍精题细做练考题-随堂自测固本提能（对应学生用书第193页）1. （2013届太原一中检测）二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取 节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深 海处理技术.在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导
14、热容器中， 将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度变化，则此过程中 ）A. 封闭气体对外界做正功B. 封闭气体向外界传递热量C. 封闭气体分子的平均动能增大D. 封闭气体从外界吸收热量【解析】因为气体的温度不变，所以气体分子的平均动能不变，C错误；当气体体积 减小时，外界对气体做功，A错误；由热力学第一定律可得，封闭气体将向外界传递热量， D错B正确.【答案】B2.恒温I 甘图 11一35（2012渭南二模）如图11-3-5所示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并使 之缓慢地向右移动.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B. 气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定 律C. 气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D. A、B、C三种说法都不对【答案】C3.蒸发器压缩机图 1136如图1136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.下列说法正确的是（）
