2020版高考物理（江苏专用版）新攻略总复习课件：第十二章 第3讲　热力学定律与能量守恒

1、栏目索引 第第3 3讲热力学定律与能量守恒讲热力学定律与能量守恒 栏目索引基础过关 基础过关 知识梳理知识梳理 栏目索引基础过关 1.(多选)关于热力学定律,下列说法正确的是(BD) A.气体吸热后温度一定升高 B.对气体做功可以改变其内能 C.理想气体等压膨胀过程一定放热 D.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两 个系统彼此之间也必定达到热平衡 基础自测基础自测 栏目索引基础过关 2.一定质量的理想气体在某一过程中,外界对气体做功7.0104 J,气体 内能减少1.3105 J,则此过程( B) A.气体从外界吸收热量2.0105 J B.气体向外界放出热量2.0105

2、 J C.气体从外界吸收热量6.0104 J D.气体向外界放出热量6.0104 J 栏目索引基础过关 解析解析根据热力学第一定律,W+Q=U,所以Q=U-W=-1.3105 J-7.0104 J=-2.0105 J,即气体向外界放出热量2.0105 J。 栏目索引考点突破 考点一 热力学第一定律、能量守恒定律 考点二 气体实验定律与热力学第一定律的综合 考点突破 考点三 理想气体状态变化的图像问题及综合应用 栏目索引考点突破 考点一热力学第一定律、能量守恒定律考点一热力学第一定律、能量守恒定律 1.改变内能的方式改变内能的方式 栏目索引考点突破 2.U=W+Q中正、负号法则中正、负号法则 做

3、功W热量Q内能的改变U 取正值“+”外界对物体做功物体从外界吸收热量物体的内能增加 取负值“-”物体对外界做功物体向外界放出热量物体的内能减少 栏目索引考点突破 3.应用热力学第一定律的三点注意应用热力学第一定律的三点注意 (1)做功看体积:体积增大,气体对外做功,W为负;体积缩小,外界对气体做 功,W为正;气体向真空中自由膨胀,对外界不做功,W=0。 (2)与外界绝热,则不发生热传递,此时Q=0。 (3)由于理想气体没有分子势能,所以当它的内能变化时,主要体现在分 子动能的变化上,从宏观上看就是温度发生了变化。 栏目索引考点突破 例例1 (多选)(2017新课标改编)如图,用隔板将一绝热汽缸

4、分成两部 分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔 板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后,缓慢推压活 塞,将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的 是() 栏目索引考点突破 A.气体自发扩散前后内能相同 B.气体在被压缩的过程中内能增大 C.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功 D.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变 栏目索引考点突破 答案答案ABC因为汽缸、活塞都是绝热的,隔板右侧是真空,所以理想 气体在自发扩散的过程中,既不吸热也不放热,也不对外界做功。根据 热力学第一定律可知,气体自发扩散前后,内能不变,选项A正确;气体被

5、压缩的过程中,外界对气体做功,气体内能增大,又一定质量的理想气体 的内能只与温度有关,所以气体温度升高,分子平均动能增大,选项B、C 正确,选项D错误。 栏目索引考点突破 考点二气体实验定律与热力学第一定律的综合考点二气体实验定律与热力学第一定律的综合 1.在理想气体状态变化过程中,三个状态参量(p、V、T)遵循理想气体 状态方程=(或=C),分析气体的内能变化只需分析气体的温 度如何变化:温度升高(或降低),内能增大(或减小)。 1 1 1 pV T 22 2 p V T pV T 栏目索引考点突破 2.由气体体积变化情况分析做功情况,气体体积增大,气体对外做功;气 体体积减小,外界对气体做

6、功。 3.吸、放热不能直接确定时,则要放在最后,根据热力学第一定律来确 定,在判断内能变化时,还必须结合物态变化以及能的转化与守恒来进 行。 栏目索引考点突破 4.理想气体的几种特殊变化对应的热传递和做功问题以及微观解释 变化过程 做功W热传 递Q 内能变 化U 关系式压强 变化 微观解释 等温压缩 W0Q0U0Q=U变大分子对器壁的平均撞击力变大 等压升温 W0U0U=Q+W不变分子密集程度变小,分子对器壁 的平均撞击力变大 绝热膨胀 W0Q=0UEB(2)12 J 解析解析(1)AB过程绝热,Q=0,体积V增大,气体对外做功,内能减小,EA EB。 (2)ABC过程中有:U=WAB+WBC

7、+QAB+QBC A、C温度相等,则U=0 AB过程绝热,则QAB=0 BC过程等容,则WBC=0 又QBC=12 J,解得WAB=-12 J 即气体对外做功12 J 栏目索引随堂巩固 随堂巩固 1.(2018镇江期末)一定质量的理想气体(分子力不计),体积由V膨胀到V。 如果通过压强不变的过程实现,对外做功大小为W1,传递热量的值为 Q1,内能变化为U1;如果通过温度不变的过程来实现,对外做功大小为 W2,传递热量的值为Q2,内能变化为U2,则(B) A.W1W2,Q1U2 B.W1W2,Q1Q2,U1U2 C.W1U2 D.W1=W2,Q1Q2,U1U2 栏目索引随堂巩固 解析解析第一种情

8、况,根据=C可知,气体压强不变,体积增大,因此 温度升高,U10,根据热力学第一定律有:U1=Q1-W1;第二种情况,气体 等温变化,U2=0,根据热力学第一定律有:U2=Q2-W2,第二种情况下,压 强减小,体积变化相同,因此W1W2,且U1U2=0,因此Q1Q2。 pV T 栏目索引随堂巩固 2.(多选)2017江苏单科,12A(1)一定质量的理想气体从状态A经过状态 B变化到状态C,其V-T图像如图所示。下列说法正确的有(BC) A.AB的过程中,气体对外界做功 B.AB的过程中,气体放出热量 C.BC的过程中,气体压强不变 D.ABC的过程中,气体内能增加 栏目索引随堂巩固 解析解析

9、AB的过程中,气体体积减小,外界压缩气体做功,故A项错 误;温度不变,则气体的内能不变,由热力学第一定律可知,气体应该放出 热量,故B项正确。由V-T图像可知,BC的过程中,气体压强不变,即C项 正确。ABC的过程中,温度先不变后降低,故气体的内能先不变后 减少,故D项错误。 栏目索引随堂巩固 3.(2016江苏单科,12A)(1)(多选)在高原地区烧水需要使用高压锅。水烧 开后,锅内水面上方充满饱和汽。停止加热,高压锅在密封状态下缓慢 冷却。在冷却过程中,锅内水蒸气的变化情况为 。 A.压强变小 B.压强不变 C.一直是饱和汽 D.变为未饱和汽 (2)如图甲所示,在斯特林循环的p-V图像中,

10、一定质量理想气体从状态A 依次经过状态B、C和D后再回到状态A,整个过程由两个等温和两个等 容过程组成。BC的过程中,单位体积中的气体分子数目 (选 栏目索引随堂巩固 填“增大”“减小”或“不变”)。状态A和状态D的气体分子热运动 速率的统计分布图像如图乙所示,则状态A对应的是 (选填 “”或“”)。 甲 栏目索引随堂巩固 乙 (3)如图甲所示,在AB和DA的过程中,气体放出的热量分别为4 J和2 0 J。在BC和CD的过程中,气体吸收的热量分别为20 J和12 J。求 气体完成一次循环对外界所做的功。 栏目索引随堂巩固 答案答案(1)AC(2)不变(3)8 J 解析解析(1)高压锅在密封状态下,因为冷却过程是缓慢进行的,所以水和 水蒸气保持动态平衡,即水蒸气一直是饱和汽,故C对,D错。饱和汽压随 温度的降低而减小,故A对,B错。 (2)BC过程气体体积不变,气体的总分子数也不变,故单位体积内