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1、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表達式：_.UQW方式做功熱傳遞內(nèi)能變化外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加物體對外做功，物體的內(nèi)能減少物體吸收熱量，內(nèi)能增加物體放出熱量，內(nèi)能減少本質(zhì)其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化不同物體間或同一物體不同部分間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱在改變內(nèi)能的效果上是相同的3改變物體內(nèi)能的兩種方式的比較溫度內(nèi)能熱量功物體分子平均動能大小的標志，對個別分子來說，溫度沒有意義物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和熱傳遞過程中內(nèi)能的改變量機械能或其他形式的能和內(nèi)能之間轉(zhuǎn)化的量度4.
2、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)
3、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第一類永動機第二類永動機不消耗能量卻可以源源不斷地對外做功的機器從單一熱源吸熱，全部用來對外做功而不引起其他變化的機器違背能量守恒定律，不能實現(xiàn)不違背能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律，不能實現(xiàn)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
4、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符號WQU外界對物體做功物體吸收熱量內(nèi)能增加物體對外界做功物體放出熱量內(nèi)能減少考點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UQW 符號的規(guī)定3.幾種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則 Q0，WU，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
5、做功，即 W0，則 QU，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U0，則 WQ0 或 WQ.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 15 J，橡皮塞的質(zhì)量為 20 g，橡皮塞被彈出的速度為 10 m/s，若橡皮塞增加的動能占氣體對外做功的 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 12-3-12(2017 年吉林實驗中學(xué)一模)如圖 12-3-2 所示，圓柱形
6、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
7、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，進而使人們認識到自然界中進行的涉及熱現(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)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定達到熱平衡解析：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
8、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)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也一定達到熱平衡，否則就不會與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，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，當溫度變化時，氣體的內(nèi)能變化，當體積變化時，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U0.(2)等容過程：W0.(3)絕熱過程：Q0.【考題題組】4(2017 年濰坊模擬)如圖 12-3-3 所示，在絕熱
9、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 9 cm，活塞橫截面積 S50 cm2.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 22 J，穩(wěn)定后氣體溫度變?yōu)?27 .已知大氣壓強等于 105 Pa，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 60 cm，截面積均為 40 cm2，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 pA2.4105 Pa 的氧氣B 內(nèi)有壓強 pB1.2105 Pa的氫氣閥門打開后，活塞 C 向右移動，最后達到平衡求：(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
物理專題十二 熱學(xué) 第3講 熱力學(xué)定律 能量守恒
