高考物理一轮复习 第14章 热学 第3讲 热力学定律与能量守恒课件 新人教版选修33.ppt

第十四章热学 选修3 3 第3讲热力学定律与能量守恒 知识梳理自测 1 内容一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的 与外界对它所做功的和 2 表达式 u 热力学第一定律 热量 q w 3 u q w的三种特殊情况 1 绝热过程 q 则 外界对物体做的功等于物体内能的增加 2 等容过程 w 则 物体吸收的热量等于物体内能的增加 3 等温过程 u 则 或 外界对物体做的功等于物体放出的热量 0 w u 0 q u 0 w q 0 w q 1 两种表述 1 克劳修斯表述 按热传导的方向性表述 热量不能自发地从低温物体传到高温物体 2 开尔文表述 按机械能和内能转化过程的方向性表述 不可能从单一热库吸收热量 使之完全变成功 而不 热力学第二定律 引起其他影响 3 熵增加原理在任何自然过程中 一个孤立系统的总熵不会 减少 1 内容能量既不会凭空 也不会凭空 它只能从一种形式 为另一种形式 或者从一个物体 到另一个物体 在转化或转移的过程中能量的总量 2 能源的利用 1 存在能量耗散和 2 重视利用能源时对 的影响 3 要开发新能源 如 生物质能 风能等 能量守恒守恒 产生 消失 转化 转移 保持不变 品质下降 环境 太阳能 思维辨析 1 为了增加物体的内能 必须对物体做功或向它传递热量 做功和热传递的实质是相同的 2 绝热过程中 外界压缩气体做功20j 气体的内能可能不变 3 在给自行车打气时 会发现打气筒的温度升高 这是因为打气筒从外界吸热 4 可以从单一热源吸收热量 使之完全变成功 答案 1 做功和热传递在改变物体的内能上是等效的 但实质不同 做功是将其他形式的能转化为内能或将内能转化为其他形式的能 热传递是将一个物体的内能转移到另一个物体 2 绝热过程中 q 0 外界压缩气体做功20j w 20j 由 u q w得 气体的内能要增加20j 3 给自行车打气时 外界对气体做功 增大了内能 使打气筒温度升高 4 b 解析 根据热力学第二定律 在可以引起其他变化的情况下 热量可以由低温物体向高温物体传递 选项a错误 气体被压缩 外界对气体做功 如果气体向外放热 内能可能不变 可能增加 也可能减少 选项b正确 分子永不停息地做无规则运动 所以分子的平均动能不可能为零 选项c错误 物体温度升高时 其分子的平均动能增加 但并不是每一个分子的动能都增加 选项d错误 bde 解析 热力学温度与分子的平均动能成正比 分子热运动的平均动能不可能为零 制冷机的制冷温度不可以降到 273 以下 故a错误 随着科学技术的发展 热量可以从低温物体传到高温物体 故b正确 根据热力学第二定律 热机的效率不可以达到100 故c错误 不可能从单一热源吸热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响 即第二类永动机不可能实现 故d正确 做功和热传递都可以改变物体的内能 无论科技怎样发展 都无法判断一温度升高的物体是通过做功还是热传递实现的 故e正确 abd 解析 温度是分子平均动能的标志 温度升高 分子平均动能增大 a正确 热力学第二定律可以表示为 不可能制成一种循环工作的热机 从单一热源取热 使之完全变为功而不引起其他变化 b正确 通过做功的手段可以使热量从低温物体传向高温物体 c错误 当分子力表现为引力时 增大分子间的距离 需要克服分子间的引力做功 所以分子势能增大 d正确 分子间的距离增大 分子力可能增大 也可能减小 e错误 cd 解析 用打气筒给自行车打气需用力向下压活塞 是气体压强作用的缘故 不是分子力的效果 选项a错误 物体体积增大时 分子间距增大 分子间势能随分子间距的增大而呈现先减后增的趋势 故选项b错误 在一定条件下 热量可以从低温物体传递到高温物体 选项c正确 根据热力学第一定律 对物体做功 但是物体向外放热大于外界对物体做功时 物体的内能减小 选项d正确 物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和叫物体的内能 选项e错误 核心考点突破 1 热力学第一定律的理解不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的 而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系 2 对公式 u q w的符号的规定 对热力学第一定律的理解 解析 1 根据热力学第一定律得 u wacb qacb wadb qadb 代入数值 126j 335j 42j qadb 得 qadb 251j 2 根据题意 uab uba 代入数值 126j 335j 84j qba 得 qba 293j 即放热293j 答案 1 251j 2 放热293j 名师归纳 1 气体做功情况的判定方法 1 若气体体积增大 则气体对外做功 w0 3 若气体体积不变 即等容过程 则w 0 2 理想气体内能变化情况的判定方法对一定质量的理想气体 由于无分子势能 其内能只包含分子无规则热运动的动能 其内能只与温度有关 类题演练1 吸收 260 解析 该理想气体从状态a沿abc变化到状态c 由热力学第一定律可得 u q w 340j 120j 220j 即从状态a到状态c 理想气体的内能增加了220j 若该气体由状态a沿adc变化到状态c 对外做功40j 此过程理想气体的内能还是增加220j 所以可以判定此过程吸收热量 再根据热力学第一定律 得q u w 220j 40j 260j 1 热力学第二定律的理解 1 自发地 指明了热传递等热力学宏观现象的方向性 不需要借助外界提供能量的帮助 2 不产生其他影响 的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成 对周围环境不产生热力学方面的影响 如吸热 放热 做功等 对热力学第二定律的理解 2 热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述 都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性 进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 特别提醒 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 但在有外界影响的条件下 热量可以从低温物体传到高温物体 如电冰箱 在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能 如气体的绝热膨胀过程 3 两类永动机的比较 ab 解析 热力学第二定律的表述之一是热量不能自发地从低温物体传到高温物体 即自发热传递具有方向性 选项a中热量并非自发地从低温物体传到高温物体 选项a正确 空调机制冷过程中一方面从室内吸收热量 另一方面所消耗电能中的一部分又变为热量散失在室外 使排放到室外的热量多于从室内吸收的热量 选项b正确 由热力学第二定律的表述 不可能从单一热源吸收热量 并把它全部用来做功 而不引起其他变化 可知选项c错误 内能的变化决定于做功和热传递两个方面 压缩气体的同时向外界放热 气体的温度可能不变 也可能降低 选项d错误 类题演练2 d 解析 第一类永动机违反能量守恒定律 第二类永动