2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題十二 熱學(xué) 第3講 熱力學(xué)定律 能量守恒課件.ppt

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第3講 熱力學(xué)定律能量守恒 一 熱力學(xué)第一定律 1 內(nèi)容 物體內(nèi)能的增量 U等于外界對物體做的功W和 物體吸收的熱量Q的總和 2 表達(dá)式 U Q W 3 改變物體內(nèi)能的兩種方式的比較 4 溫度 內(nèi)能 熱量 功的區(qū)別 1 多選 下列說法不正確的是 基礎(chǔ)檢測 A 物體放出熱量 其內(nèi)能一定減小B 物體對外做功 其內(nèi)能一定減小C 物體吸收熱量 其內(nèi)能可能減小D 物體吸收熱量 同時對外做功 其內(nèi)能可能增加E 物體放出熱量 同時對外做功 其內(nèi)能可能不變答案 ABE 二 熱力學(xué)第二定律 能量守恒定律 1 熱力學(xué)第二定律 1 克勞修斯表述 熱量不能 地從低溫物體傳到 高溫物體 自動 不引起其他變化 2 開爾文表述 不可能從單一熱源吸收熱量并把它完全用來做功 而 3 意義 揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性 是獨立于熱力學(xué)第一定律的一個重要自然規(guī)律 4 熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì) 微觀表述 一個孤立系統(tǒng)在不可逆絕熱過程中的熵增量大于零 在可逆絕熱過程中的熵增量等于零 意義 熵值越大代表系統(tǒng)越無序 一切自發(fā)的宏觀過程總是沿著分子熱運動狀態(tài) 性增加的方向進(jìn)行 2 能量守恒定律 無序 保持不變 能量既不會憑空產(chǎn)生 也不會憑空消失 它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體 在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量 這就是能量守恒定律 3 兩類永動機的比較 基礎(chǔ)檢測 2 多選 根據(jù)熱力學(xué)定律 下列說法中正確的是 A 電冰箱的工作過程表明 熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞B 空調(diào)機在制冷過程中 從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量C 科技的進(jìn)步可以使內(nèi)燃機成為單一熱源的熱機D 壓縮氣體總能使氣體的溫度升高E 第二類永動機沒有違背能量守恒定律答案 ABE 考點1 熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用 重點歸納1 熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過程是等效的 而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系 2 對公式 U Q W符號的規(guī)定 3 幾種特殊情況 1 若過程是絕熱的 則Q 0 W U 外界對物體做的 功等于物體內(nèi)能的增加量 2 若過程中不做功 即W 0 則Q U 物體吸收的熱 量等于物體內(nèi)能的增加量 3 若過程的初 末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變 即 U 0 則W Q 0或W Q 外界對物體做的功等于物體放出的熱量 考題題組 1 2016年江蘇淮安二模 如圖12 3 1所示 用帶孔橡皮塞把塑料瓶口塞住 向瓶內(nèi)迅速打氣 在瓶塞彈出前 外界對氣體做功15J 橡皮塞的質(zhì)量為20g 橡皮塞被彈出的速度為10m s 若橡皮塞增加的動能占?xì)怏w對外做功的10 瓶內(nèi)的氣體作為理想氣體 則瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能變化量為 J 瓶內(nèi)氣體的溫度 填 升高 或 降低 圖12 3 1 2 2017年吉林實驗中學(xué)一模 如圖12 3 2所示 圓柱形容器內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體 已知容器橫截面積為S 活塞重為G 大氣壓強為p0 若活塞固定 封閉氣體溫度升高11 需吸收的熱量為Q1 若活塞不固定 仍使封閉氣體溫度升高1 需吸收的熱量為Q2 不計一切摩擦 在活塞可自由移動時 封閉氣體溫度升高1 活塞上升的高度h應(yīng)為多少 圖12 3 2 考點2 熱力學(xué)第二定律的理解和應(yīng)用 重點歸納1 在熱力學(xué)第二定律的表述中 自發(fā)地 不產(chǎn)生其他影響 的含義 1 自發(fā)地 指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性 不需要借助外界提供能量的幫助 2 不產(chǎn)生其他影響 的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成 對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響 如吸熱 放熱 做功等 2 熱力學(xué)第二定律的實質(zhì) 熱力學(xué)第二定律的每一種表述 都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性 進(jìn)而使人們認(rèn)識到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 考題題組 3 多選 2016年新課標(biāo) 卷 關(guān)于熱力學(xué)定律 下列說法 正確的是 A 氣體吸熱后溫度一定升高B 對氣體做功可以改變其內(nèi)能C 理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D 熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E 如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡 那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡 解析 氣體吸熱 若同時對外做功 則溫度有可能降低 故A錯誤 改變氣體的內(nèi)能的方式有兩種 做功和熱傳遞 故B正確 理想氣體等壓膨脹過程是吸熱過程 故C錯誤 根據(jù)熱力學(xué)第二定律 熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 故D正確 如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡 那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也一定達(dá)到熱平衡 否則就不會與第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡 故E正確 答案 BDE 考點3 熱力學(xué)定律與氣體狀態(tài)變化的綜合 重點歸納氣體實驗定律與熱力學(xué)第一定律的結(jié)合量是氣體的體積和溫度 當(dāng)溫度變化時 氣體的內(nèi)能變化 當(dāng)體積變化時 氣體將伴隨著做功 解題時要掌握氣體變化過程的特點 1 等溫過程 理想氣體內(nèi)能不變 即 U 0 2 等容過程 W 0 3 絕熱過程 Q 0 考題題組 4 2017年濰坊模擬 如圖12 3 3所示 在絕熱汽缸內(nèi) 有一絕熱輕活塞封閉一定質(zhì)量的氣體 開始時缸內(nèi)氣體溫度為27 封閉氣柱長9cm 活塞橫截面積S 50cm2 現(xiàn)通過汽缸底部電阻絲給氣體加熱一段時間 此過程中氣體吸熱22J 穩(wěn)定后氣體溫度變?yōu)?27 已知大氣壓強等于105Pa 求 圖12 3 3 1 加熱后活塞到汽缸底端的距離 2 此過程中氣體內(nèi)能改變了多少 5 如圖12 3 4所示 汽缸A B的長度均為60cm 截面積均為40cm2 C是可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動的 體積不計的活塞 D為閥門 整個裝置均由導(dǎo)熱材料制成 原來閥門關(guān)閉 A內(nèi)有壓強pA 2 4 105Pa的氧氣 B內(nèi)有壓強pB 1 2 105Pa的氫氣 閥門打開后 活塞C向右移動 最后達(dá)到平衡 求 1 活塞移動的距離及平衡后B中氣體的壓強 2 活塞C移動過程中B中氣體是吸熱還是放熱 簡要說明理由 假定氧氣和氫氣均視為理想氣體 連接汽 缸的管道體積可忽略 圖12 3 4