《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 熱學(xué) 第3講 熱力學(xué)定律課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 熱學(xué) 第3講 熱力學(xué)定律課件（27頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、課標(biāo)版課標(biāo)版 物理物理第3講熱力學(xué)定律一、熱力學(xué)第一定律一、熱力學(xué)第一定律1.改變物體內(nèi)能的兩種方式(1) ;(2)熱傳遞。2.熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容:一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的 與外界對它所做的功的和。(2)表達式:U= 。(3)表達式中正、負號法則:教材研讀教材研讀 做功W熱量Q內(nèi)能的改變U取正值“+”外界對物體做功物體從外界吸收熱量物體的內(nèi)能增加取負值“-”物體對外界做功物體向外界放出熱量物體的內(nèi)能減少做功做功熱量熱量Q+W自測自測1 (辨析題)(1)為了增加物體的內(nèi)能,必須對物體做功或向它傳遞熱量,做功和熱傳遞的實質(zhì)是相同的。( )(2)絕熱過程中,外界壓縮氣體做功2

2、0 J,氣體的內(nèi)能可能不變。( )(3)在給自行車打氣時,會發(fā)現(xiàn)打氣筒的溫度升高,這是因為打氣筒從外界吸熱。( )答案 (1) (2) (3)二、能量守恒定律二、能量守恒定律1.內(nèi)容能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只能從一種形式 為另一種形式,或者是從一個物體 到別的物體,在 或 的過程中,能量的 保持不變。2.條件性能量守恒定律是自然界的 ,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 。轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移總量總量普遍規(guī)律普遍規(guī)律能量守恒定律能量守恒定律自測自測2木箱靜止于水平地面上,現(xiàn)在用一個80 N的水平推力推動木箱前進10 m,木箱受到

3、的摩擦力為60 N,則轉(zhuǎn)化為木箱與地面系統(tǒng)的內(nèi)能U和轉(zhuǎn)化為木箱的動能Ek分別是( )A.U=200 J,Ek=600 JB.U=600 J,Ek=200 JC.U=600 J,Ek=800 JD.U=800 J,Ek=200 J答案 B由于木箱在推動中受到滑動摩擦力,則系統(tǒng)的內(nèi)能增量U=6010 J=600 J,由能量守恒定律可得木箱的動能Ek=W總-U=8010 J-600 J=200 J。故答案為B。三、熱力學(xué)第二定律三、熱力學(xué)第二定律1.兩種表述(1)克勞修斯表述:熱量不能 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 ?；虮硎鰹椤?永動機是不可

4、能制成的”。2.熱力學(xué)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 增大的方向進行。3.第二類永動機不可能制成的原因是違背了 。自發(fā)地自發(fā)地不產(chǎn)生其他影響不產(chǎn)生其他影響第二類第二類無序性無序性熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律自測自測3根據(jù)你所學(xué)熱學(xué)中的有關(guān)知識,判斷下列說法中正確的是( )A.機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能也可以全部用來做功以轉(zhuǎn)化成機械能B.凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性,在熱傳遞中,熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體,而不能從低溫物體傳遞給高溫物體C.盡管技術(shù)不斷進步,熱機的效率仍不能達到100%,制冷機卻可以使溫度降到-293 D.第一類永動機違背能量守恒定律,第二類

5、永動機不違背能量守恒定律,隨著科技的進步和發(fā)展,第二類永動機可以制造出來 答案 A機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而內(nèi)能在引起其他變化時也可以全部轉(zhuǎn)化為機械能,A正確;凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性,在熱傳遞中,熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體,也能從低溫物體傳遞給高溫物體,但必須借助外界的幫助,B錯誤;盡管技術(shù)不斷進步,熱機的效率仍不能達到100%,制冷機也不能使溫度降到-293 ,C錯誤;第一類永動機違背能量守恒定律,第二類永動機不違背能量守恒定律,但違背了熱力學(xué)第二定律,第二類永動機不可能制造出來,D錯誤?？键c一對熱力學(xué)第一定律的理解考點一對熱力學(xué)第一定律的理解1.熱力學(xué)第一定律不

6、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,即U=Q+W。2.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)若過程的始末狀態(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?？键c突破考點突破典例典例1在如圖所示的坐標(biāo)系中,一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過程:第一種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)B,外界對該氣體做功為6 J;第二種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)C,該氣體從外界吸

7、收的熱量為 9 J。圖線AC的反向延長線通過坐標(biāo)原點O,B、C兩狀態(tài)的溫度相同,理想氣體的分子勢能為零。求:(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程,該氣體對外界做的功W1和其內(nèi)能的增量U1;(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程,該氣體內(nèi)能的增量U2及其從外界吸收的熱量Q2。答案 (1)0 9 J (2)9 J 3 J解析 (1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程,氣體發(fā)生等容變化,該氣體對外界做的功W1=0根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U1=W1+Q1內(nèi)能的增量U1=Q1=9 J(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程,體積減小,溫度升高該氣體內(nèi)能的增量U2=U1=9 J根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U2=W2+Q2從外界吸收的熱量Q2=U2-W2=3

8、J1.氣體做功情況的一般判定方法(1)若氣體體積增大,則氣體對外做功,W0;(3)若氣體體積不變,即等容過程,則W=0。2.理想氣體內(nèi)能變化情況的判定方法對一定質(zhì)量的理想氣體,由于無分子勢能,其內(nèi)能只包含分子無規(guī)則熱運動的動能,這時內(nèi)能只與溫度有關(guān),故判定一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能是否變化,應(yīng)看溫度是否發(fā)生了變化,與體積無關(guān),這與一般物體不同。1-1一定質(zhì)量的理想氣體壓強p與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖像如圖所示,AB、BC分別與p軸和T軸平行,氣體在狀態(tài)A時的壓強為p0、體積為V0,在狀態(tài)B時的壓強為2p0,則氣體在狀態(tài)B時的體積為 ;氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中,對外做的功為W,內(nèi)能增加了

9、U,則此過程氣體 (選填“吸收”或“放出”)的熱量為 。答案 吸收 U+W解析對AB過程,溫度不變,由玻意耳定律可知,氣體在狀態(tài)B時的體積為V=;氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中,對外做的功為W,內(nèi)能增加了U,由熱力學(xué)第一定律,知此過程氣體吸收的熱量為U+W。02V02V1-2 2015重慶理綜,10(1),6分某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時的,且車胎體積增大。若這段時間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體,那么( )A.外界對胎內(nèi)氣體做功,氣體內(nèi)能減小B.外界對胎內(nèi)氣體做功,氣體內(nèi)能增大C.胎內(nèi)氣體對外界做功,內(nèi)能減小D.胎內(nèi)氣體對外界做功,內(nèi)能增大答案 D中午比清晨時溫度高,

10、所以中午胎內(nèi)氣體分子平均動能增大,理想氣體的內(nèi)能由分子動能決定,因此內(nèi)考點二對熱力學(xué)第二定律的理解考點二對熱力學(xué)第二定律的理解1.對熱力學(xué)第二定律中關(guān)鍵詞的理解在熱力學(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)自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。如(1)高溫物體低溫物體(2)功熱(3)氣體體積V1氣體體積V2(較大)(4)不同氣體A和B混合

11、氣體AB典例典例2 (多選)關(guān)于熱力學(xué)定律,下列說法正確的是( )A.為了增加物體的內(nèi)能,必須對物體做功或向它傳遞熱量B.對某物體做功,必定會使該物體的內(nèi)能增加C.可以從單一熱源吸收熱量,使之完全變?yōu)楣.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體E.功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是不可逆過程答案 ACE內(nèi)能的改變可以通過做功或熱傳遞進行,故A對;對某物體做功,若物體同時向外放熱,則物體的內(nèi)能不一定增加,B錯;在引起其他變化的情況下,從單一熱源吸收熱量可以將其全部變?yōu)楣?C對;在引起其他變化的情況下,可以將熱量從低溫物體傳向高溫物體,D錯;涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性,故E對。(1)從單一熱庫吸收熱量,

12、可以完全變成功,但會產(chǎn)生其他影響,如氣體的等溫膨脹。(2)熱量可以從低溫物體傳向高溫物體,但需要外界的幫助,消耗外界的能量,如電冰箱制冷。(3)自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。2-1 (2015廣東汕頭模擬)以下哪個現(xiàn)象不違背熱力學(xué)第二定律( )A.一杯熱茶在打開蓋后,茶會自動變得更熱B.沒有漏氣、沒有摩擦的理想熱機,其效率可能是100%C.桶中渾濁的泥水在靜置一段時間后,泥沙下沉,上面的水變清,泥、水自動分離D.熱量自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體答案 C茶不會自發(fā)地變得更熱,選項A錯誤;無論什么樣的熱機,效率永遠不會達到100%,選項B錯誤;熱量不會自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,選項

13、D錯誤?？键c三氣體實驗定律與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用考點三氣體實驗定律與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用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:內(nèi)能不變,即U=0。(2)等容過程:W=0。(3)絕熱過程:Q=0。典例典例3如圖,體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞;汽缸內(nèi)密封有溫度為2.4T0、壓強為1.2p0的理想氣體。p0和T0分別為大氣的壓強和溫度。已知:氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U=T,為正的常數(shù);汽缸內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的。求:(

14、)汽缸內(nèi)氣體與大氣達到平衡時的體積V1;()在活塞下降過程中,汽缸內(nèi)氣體放出的熱量Q。答案 ()V ()p0V+T0解析 ()在氣體由壓強p=1.2p0下降到p0的過程中,氣體體積不變,溫度由T=2.4T0變?yōu)門1,由查理定律得=在氣體溫度由T1變?yōu)門0的過程中,體積由V減小到V1,氣體壓強不變,由蓋呂薩克定律得=解得V1=V()在活塞下降過程中,活塞對氣體做的功為W=p0(V-V1)在這一過程中,氣體內(nèi)能的減少量為U=(T1-T0)12121TT0pp1VV10TT12由熱力學(xué)第一定律得,汽缸內(nèi)氣體放出的熱量為Q=W+U解得Q=p0V+T03-1一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在汽缸內(nèi),如圖所示

15、水平放置?；钊馁|(zhì)量m=20 kg,橫截面積S=100 cm2,活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動但不漏氣,開始使汽缸水平放置,活塞與汽缸底的距離L1=12 cm,離汽缸口的距離L2=3 cm。外界氣溫為27 ,大氣壓強為1.0105 Pa,將汽缸緩慢地轉(zhuǎn)到開口向上的豎直位置,待穩(wěn)定后對缸內(nèi)氣體逐漸加熱,使活塞上表面剛好與汽缸口相平,已知g=10 m/s2,求:12(1)此時氣體的溫度為多少?(2)在對缸內(nèi)氣體加熱的過程中,氣體膨脹對外做功,同時吸收Q=370 J的熱量,則氣體增加的內(nèi)能U多大?答案 (1)450 K (2)310 J解析 (1)當(dāng)汽缸水平放置時,p0=1.0105 Pa,V0=L1S,

16、T0=(273+27) K=300 K當(dāng)汽缸口朝上,活塞到達汽缸口時,活塞的受力分析圖如圖所示,有p1S=p0S+mg則p1=p0+=1.0105 Pa+ Pa=1.2105 Pa又V1=(L1+L2)S由理想氣體狀態(tài)方程得 =則T1=T0=300 K=450 K。(2)當(dāng)汽缸口向上,未加熱穩(wěn)定時:由玻意耳定律得mgS220010010p L ST1121()p LL ST11201()p LLp L551.2 10151.0 1012p0L1S=p1LS則L= cm=10 cm加熱后,氣體做等壓變化,外界對氣體做功為W=-p0(L1+L2-L)S-mg(L1+L2-L)=-60 J根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=W+Q得U=310 J。011p Lp551.0 10121.2 10