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1、第三章 热力学定律第一节 内能 功 热量 1绝热过程：物质系统与外界没有热量交换的情况下进行的物理过程。 即系统不从外界吸收热量，也不向外界放出热量。2. 功与系统内能改变的关系:可以改变系统的内能。 外界对系统做功，系统的内能在绝热过程中，内能的增量就等于外界对系统做的功，即 u=u2-ui=w21 系统对外界做功，系统的内能在绝热过程中，系统对外界做多少功，内能就减少多少，即W=-A U3. 是系统内能转化的量度。4. 在国际单位制中，内能和功的单位都是。例1下列哪个实例说明做功改变了系统的内能A. 用热水袋取暖B.用双手摩擦给手取暖C.把手放在火炉旁取暖D.用嘴对手呵气给手取暖例2 一个
2、系统内能增加了 20J。如果系统与周围环境不发生热交换，周围环境需要对系统做多少功？基础训练1. 下列实例中，属于做功来增加物体内能的是 （）A. 铁棒放在炉子里被烧红 B. 锯条锯木头时会发热 C. 古时候的猿人钻木取火 D. 冬天在阳光下取暖2. 下列现象属于用做功的方法改变系统内能的是 （）A. 放在火炉边的物体温度升高了B. 把一杯热水放在冷水中冷却C. 用铁锤锻打工件，工件会发热D. 拉弯的弓把箭射出去3. 下列过程中，由于做功而使系统内能增加的是 （）A. 把铁丝反复弯曲，弯曲处温度升高B. 烧开水时，蒸汽将壶盖顶起C.铁块在火炉中被加热D.铁球从空中自由下落（不计空气阻力）4.
3、用下列方法改变物体的内能，属于做功方式的是 （）A. 搓搓手会感到手暖和些B. 汽油机气缸内被压缩的气体C. 车刀切下的炽热的铁屑D. 物体在阳光下被晒热1 .热传递 热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，叫做热传递。 热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。2. 热传递的实质： 热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用热量来量度。3. 传递的热量与内能改变的关系 在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少。即A U= Q吸吸 在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少。即Q放=-A U放4. 热传递具有
4、方向性，热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会自 发的从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分。5. 改变系统内能的两种方式：做功和热传递。 做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是等效的，都能引起系统内能的改变，但是它们还是有重 要区别的。做功是系统内能与其它形式的能之间发生转化，而热传递只是不同物体（或物体不同部分）之间内能的转 移。例 1 如果铁丝的温度升高了，则（ ）A. 铁丝一定吸收了热量 B.铁丝一定放出了热量 C.外界可能对铁丝做功D.外界一定对铁丝做功例 2 下列关于热量的说法，正确的是 （）A.温度高的物体含有的热量多B.内能
5、多的物体含有的热量多C.热量、功和内能的单位相同D.热量和功都是过程量，而内能是一个状态量例3有一个10m高的瀑布，水流在瀑布顶端时速度为2m/s，在瀑布底与岩石的撞击过程中，有10%的动 能转化为水的内能，请问水的温度上升了多少摄氏度？已知水的比热容为4.2X103 J/（kg C），g取 10m/s2 .基础训练1下面关于机械能和内能的说法正确的是（）A.机械能大的物体，内能一定也大B.物体做加速运动时，速度越大，物体内部分子平均动能一定增大C. 物体降温时，其机械能一定减少 D. 摩擦生热是机械能向内能的转化2下列现象中，哪些是通过热传递的方式改变物体内能的 （）A.打开电灯开关，灯丝的
6、温度升高，内能增加B.夏天喝冰镇汽水来解暑C. 冬天搓搓手，会感觉到手变得暖和起来D. 太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高3做功和热传递是等效的，这里指的是 （）A.它们能使物体改变相同的温度B.它们能使物体增加相同的热量C.它们能使物体改变相同的内能D.它们本质上是相同的4关于物体的内能，以下说法正确的是 （）A.物体的内能是由物体的状态（温度和体积）决定的B.物体的内能就是物体里所有分子的动能的总和C.物体内能的大小可以用物体吸热和放热的多少来量度D.做功和热传递，对改变物体的内能是等效的 5对于热量、功、内能三个量，下列说法中正确的是（）A.热量、功、内能三个量的物理意义是等同的
7、B.热量和功二者可作为物体内能的量度C.热量、功和内能的国际单位都相同D.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的第二节 热力学第一定律 & 第三节能量守恒定律1. 热力学第一定律（1）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。这个关系叫做热力学第一定律。其数学表达式为：A U=W+Q（2）与热力学第一定律相匹配的符号法则做功W热量Q内能的改变AU取正值“+”外界对系统做功系统从外界吸收热量系统的内能增加取负值“”系统对外界做功系统向外界放出热量系统的内能减少（3）热力学第一定律说明了做功和热传递是系统内能改变的量度，没有做功和热传递就不可能实现能量 的转
8、化或转移，同时也进一步揭示了能量守恒定律。（4）应用热力学第一定律解题的一般步骤： 根据符号法则写出各已知量（W、Q、A U）的正、负； 根据方程A U=W+Q求出未知量； 再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。2. 能量守恒定律自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量。不同形式的能量之间可以相互转化。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其总量不变。这就是能量守恒定律。（4）热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的具体体现。（5）能量守恒定律适用于任何物理现象和物
9、理过程。（6）能量守恒定律的重要意义 第一，能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、变化的普遍规律，学习这个定律，不能满足一般理解 其内容，更重要的是，从能量形式的多样化及其相互联系，互相转化的事实出发去认识物质世界的多样性及其普遍联系，并切实树立能量既不会凭空产生，也不会凭空消失的观点，作为以后学习和生产实践中处 理一切实际问题的基本指导思想之一。第二，宣告了第一类永动机的失败。3. 第一类永动机不可能制成 任何机器运动时只能将能量从一种形式转化为另一种形式，而不可能无中生有地创造能量，即第一类永动 机是不可能制造出来的。例1.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了 8X104J的功，气体
10、的内能减少了 1.2X105J,贝IJ下列 各式中正确的是 （）A. W=8X104j, AU =1.2X105j , Q=4XIO4JB.W=8X104j, AU =1.2X105, Q=2X105jC.W=8X104j, AU =1.2X105, Q=2X104JD.W=8X104J, AU =1.2X105J , Q=4X104J例2.一定质量的气体，在压缩过程中外界对气体做功300J，但这一过程中气体的内能减少了 300J，问气 体在此过程中是吸热还是放热？吸收（或放出）多少热量？例3. 一定质量的气体从外界吸收了 4.2X105的热量，同时气体对外做了 6X105的功，问：（1）物体
11、 的内能是增加还是减少？变化量是多少？（2）分子势能是增加还是减少？（3）分子的平均动能是增加还 是减少？基础训练1关于物体内能的变化，以下说法正确的是 （）A. 物体吸热，内能一定增大B.物体对外做功，内能可能增大C.物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变 D.物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变2自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是（）A. 秋千的机械能守恒B.秋千的能量正在消失C.只有动能和重力势能的相互转化D.减少的机械能转化为内能，但总能量守恒3下列各物体在所经历的过程中，内能增加的有 （）A. 在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体B.水平飞行并射穿木块的子弹C.在绝
12、热的条件下被压缩的气体D.在光滑水平面上运动的两个小球，碰撞后以共同的速度运动4. 在热力学第一定律的表达式A U=W+Q中关于A U、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是（）A. 外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时A U为正B. 物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时A U为负C. 物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时A U为正D. 外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时A U为负5. 对于在一个大气压下100C的水变成100C的水蒸气的过程中，下列说法正确的是 （）A. 水的内能增加，对外界做功，一定是吸热B.水的内能不变，对外界做功，
13、从外界吸热C.水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D.水的内能增加，对外界做功，向外界放热6. 为使一个与外界保持良好热交换状态的物体的内能能够明显变化，以下方法可行的是（ ）A.以较大的功率对物体做功B.以较小的功率对物体做功V图线，则在此过程中（C. 该物体以较大的功率对外做功 D. 该物体以较小的功率对外做功7. 如图所示是一定质量的理想气体从状态A经B至C的PA. 气体的内能改变B. 气体的体积增大C. 气体向外界放热D. 气体对外界做功8从10m高空由静止开始下落的水滴，在下落的过程中，水滴重力势能的40%转化为水的内能使水的温 度升高，则水滴落下后温度升高多少？水的比热容c=4.
14、2X103j/ (kg C)9一个透热良好的气缸，缸壁浸在盛水的容器中，迅速下压活塞，压缩中对气体做了 2000J的功，稳定 后使容器中2千克的水温度升高了 0.2C，假设盛水容器绝热。问：压缩前后缸内气体的内能变化了多少？第四节 热力学第二定律1. 可逆与不可逆过程(1)热传导的方向性热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进行，但相反方向却不能自发地进行，即热传导具有方向 性，是一个不可逆过程。(2)说明： “自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。 热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。 要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界
15、的影响或帮助”，就是要由外界对其做功才能完成。2. 热力学第二定律的两种表述 克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。 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。3. 热机热机是把内能转化为机械能的装置。其原理是热机从热源吸收热量q,推动活塞做功w,然后向冷凝器释 放热量 Q2。2由能量守恒定律可得： Q1=W+Q212我们把热机做的功和它从热源吸收的热量的比值叫做热机效率，用n表示，即n =w/q *100%4. 第二类永动机 . 设想：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。 . 第二类永动机不可能制成，表示尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而 不引起其他变化；机械能和内能的转化过程具有方向性。例 1 下列所述过程是可逆的，还是不可逆的？A. 气缸与活塞的组合内装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与气缸间
