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1、第3節(jié)熱力學定律與能量守恒定律必備知識關鍵能力-2-2-2-2-一、熱力學第一定律1.改變物體內能的兩種方式(1) 做功;(2) 熱傳遞。2.熱力學第一定律(1)內容:一個熱力學系統(tǒng)的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。(2)表達式:U= Q+W。必備知識關鍵能力-3-3-3-3-二、能量守恒定律1.內容能量既不會憑空產生,也不會憑空消失,它只能從一種形式 轉化為另一種形式,或者是從一個物體 轉移到別的物體,在 轉化或 轉移的過程中,能量的總量保持不變。2.條件性能量守恒定律是自然界的 普遍規(guī)律,某一種形式的能是否守恒是有條件的。3.第一類永動機是不可能制成的,它違背了 能量

2、守恒定律。必備知識關鍵能力-4-4-4-4-三、熱力學第二定律1.熱力學第二定律的兩種表述(1)克勞修斯表述:熱量不能 自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。(2)開爾文表述:不可能從單一熱庫吸收熱量,使之完全變成功,而 不產生其他影響。或表述為“ 第二類永動機是不可能制成的”。2.用熵的概念表示熱力學第二定律在任何自然過程中,一個孤立系統(tǒng)的總熵不會 減小。3.熱力學第二定律的微觀意義一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的 無序性增大的方向進行。4.第二類永動機不可能制成的原因是違背了 熱力學第二定律。必備知識關鍵能力-5-5-5-5-命題點一命題點二命題點三熱力學第一定律與能量守恒定律熱力學第一定律與能量

3、守恒定律1.熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內能的過程是等效的,而且給出了內能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關系。2.對公式U=Q+W符號的規(guī)定必備知識關鍵能力-6-6-6-6-命題點一命題點二命題點三3.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能的增加量。(3)若過程的始末狀態(tài)物體的內能不變,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。必備知識關鍵能力-7-7-7-7-命題點一命題點二命題點三例1(2017全國卷)如圖,用隔板將一絕

4、熱汽缸分成兩部分,隔板左側充有理想氣體,隔板右側與絕熱活塞之間是真空?，F將隔板抽開,氣體會自發(fā)擴散至整個汽缸。待氣體達到穩(wěn)定后,緩慢推壓活塞,將氣體壓回到原來的體積。假設整個系統(tǒng)不漏氣。下列說法正確的是()A.氣體自發(fā)擴散前后內能相同B.氣體在被壓縮的過程中內能增大C.在自發(fā)擴散過程中,氣體對外界做功D.氣體在被壓縮的過程中,外界對氣體做功E.氣體在被壓縮的過程中,氣體分子的平均動能不變 答案解析解析關閉由于隔板右側是真空,隔板抽開后,氣體自發(fā)擴散至整個汽缸,并不做功也沒有熱量交換,所以自發(fā)擴散前后內能相同,故選項A正確,選項C錯誤;氣體被壓縮過程中,外界對氣體做功,沒有熱量交換,根據U=W+

5、Q,氣體的內能增大,故選項B、D正確;氣體被壓縮過程中,溫度升高,分子平均動能增大,故選項E錯誤。 答案解析關閉ABD必備知識關鍵能力-8-8-8-8-命題點一命題點二命題點三思維點撥要知道氣體在向真空膨脹時不對外做功;絕熱狀態(tài)時Q=0;理想氣體的內能只與溫度有關。應用熱力學第一定律的三點注意1.做功看體積:體積增大,氣體對外做功,W為負;體積縮小,外界對氣體做功,W為正。氣體向真空中自由膨脹,對外界不做功,W=0。2.與外界絕熱,則不發(fā)生熱傳遞,此時Q=0。3.由于理想氣體沒有分子勢能,所以當它的內能變化時,主要體現在分子動能的變化上,從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化。必備知識關鍵能力-9-9-

6、9-9-命題點一命題點二命題點三即學即練即學即練1.(2017北京昌平期末)下列說法正確的是()A.物體放出熱量,其內能一定減小B.物體對外做功,其內能一定減小C.物體吸收熱量,同時對外做功,其內能可能增加D.物體放出熱量,同時對外做功,其內能可能不變 答案解析解析關閉由熱力學第一定律U=W+Q可知,物體放熱,Q0,但是W未知,則U不一定小于零,即內能不一定減少,選項A錯誤。對外做功W0,對外做功W0,則W+Q可為正也可為零或負,即內能可能增加或不變或減小,選項C正確。放熱Q0,且對外做功W0,則UTc,一定量的理想氣體的內能只與溫度有關,溫度越高,內能越大,B選項正確;cd過程中,溫度不變,

7、內能不變,根據熱力學第一定律U=Q+W,向外界放出的熱量等于外界對氣體做的功,C選項錯誤;在過程da中,U0即W+Q0,吸收的熱量應大于氣體對外界做的功,D選項錯誤;在過程da中,外界對氣體做的功為W1=pd(Va-Vd)=pdVa-pdVd,d和a壓強相等,所以W1=paVa-pdVd,bc過程中氣體對外界做功W2=pc(Vb-Vc),b、c壓強相同,所以W2=pbVb-pcVc,c和d,a和b溫度相同,所以paVa=pbVb,pdVd=pcVc,W1=W2,E選項正確。 答案解析關閉ABE必備知識關鍵能力-28-28-28-28-命題點一命題點二命題點三10.(2016海南卷)一定量的理想氣體從狀態(tài)M可以經歷過程1或者過程2到狀態(tài)N,其p-V圖象如圖所示。在過程1中,氣體始終與外界無熱量交換;在過程2中,氣體先經歷等容變化再經歷等壓變化。對于這兩個過程,下列說法正確的是(填正確答案標號)。A.氣體經歷過程1,其溫度降低B.氣體經歷過程1,其內能減小C.氣體在過程2中一直對外放熱D.氣體在過程2中一直對外做功E.氣體經歷過程1的內能改變量與經歷過程2的相同 答案解析解析關閉 答案解析關閉