2019届高三一轮复习课件选修3-33

1、【知识导图【知识导图】传递的热量传递的热量所做的功所做的功W+QW+Q转化转化转移转移转化转化转移转移E E2 2EE减减低温低温高温高温【微点拨【微点拨】1.1.热力学第一定律中的正、负号法则热力学第一定律中的正、负号法则: :2.2.热力学第一定律的三种特殊情况热力学第一定律的三种特殊情况: :(1)(1)若过程是绝热的若过程是绝热的, ,则则Q=0,U=W;Q=0,U=W;(2)(2)若过程中不做功若过程中不做功( (气体体积不变气体体积不变),),则则W=0,U=Q;W=0,U=Q;(3)(3)若过程的初、末状态温度相等若过程的初、末状态温度相等, ,则内能不变则内能不变,U=0,U=

2、0。【慧眼纠错【慧眼纠错】(1)(1)做功和热传递的实质是相同的。做功和热传递的实质是相同的。纠错纠错:_:_。(2)(2)绝热过程中绝热过程中, ,外界压缩气体做功外界压缩气体做功, ,气体的内能一定气体的内能一定减少。减少。纠错纠错:_:_。做功是能的转化做功是能的转化, ,热传递是能的转移热传递是能的转移, ,二者实质二者实质是不同的是不同的气体的内能一定增大气体的内能一定增大(3)(3)物体吸收热量物体吸收热量, ,同时对外做功同时对外做功, ,内能一定不变。内能一定不变。纠错纠错:_:_。(4)(4)空调机在制冷过程中空调机在制冷过程中, ,从室内吸收的热量等于向室从室内吸收的热量等

3、于向室外放出的热量。外放出的热量。纠错纠错:_:_。内能可能增大内能可能增大, ,可能减小可能减小, ,也可能不变也可能不变空调机在制冷过程中空调机在制冷过程中, ,从室内吸收的热量小于向从室内吸收的热量小于向室外放出的热量室外放出的热量, ,因为有部分电能转化为内能因为有部分电能转化为内能(5)(5)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小自由摆动的秋千摆动幅度越来越小, ,能量正在消能量正在消失。失。纠错纠错:_:_。(6)(6)对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少, ,形成能源危机。形成能源危机。纠错纠错:_:_。秋千的机械能逐渐转化为内能秋千的机械能逐

4、渐转化为内能, ,但能量守恒但能量守恒自然界可用能源不断减小自然界可用能源不断减小, ,但总能量守恒但总能量守恒考点考点1 1热力学第一定律热力学第一定律【典题探究【典题探究】 【典例【典例1 1】( (多选多选)(2017)(2017全国卷全国卷)如图所示如图所示, ,用隔板用隔板将一绝热汽缸分成两部分将一绝热汽缸分成两部分, ,隔板左侧充有理想气体隔板左侧充有理想气体, ,隔隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开, ,气体会气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后, ,缓慢推压活缓慢推压活塞塞, ,将气体压回

5、到原来的体积。假设整个系统不漏气。将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是下列说法正确的是 ( () )A.A.气体自发扩散前后内能相同气体自发扩散前后内能相同B.B.气体在被压缩的过程中内能增大气体在被压缩的过程中内能增大C.C.在自发扩散过程中在自发扩散过程中, ,气体对外界做功气体对外界做功D.D.气体在被压缩的过程中气体在被压缩的过程中, ,外界对气体做功外界对气体做功E.E.气体在被压缩的过程中气体在被压缩的过程中, ,气体分子的平均动能不变气体分子的平均动能不变【解析【解析】选选A A、B B、D D。理想气体在真空中自发扩散过程。理想气体在真空中自发扩散过程不

6、做功不做功, ,内能不变内能不变,A,A项正确项正确,C,C项错误项错误; ;气体在被压缩的气体在被压缩的过程中过程中, ,外界对气体做功外界对气体做功, ,内能增大内能增大, ,气体分子的平均动气体分子的平均动能增大能增大,B,B、D D项正确项正确,E,E项错误。项错误。【通关秘籍【通关秘籍】 1.1.热力学第一定律的表达热力学第一定律的表达: :在在U=Q+WU=Q+W中中,W,W表示做功情表示做功情况况, ,说明内能和其他形式的能可以相互转化说明内能和其他形式的能可以相互转化;Q;Q表示吸热表示吸热或放热的情况或放热的情况, ,说明内能可以从一个物体转移到另一个说明内能可以从一个物体转

7、移到另一个物体物体, ,而而U=Q+WU=Q+W是能量守恒定律的具体体现。是能量守恒定律的具体体现。2.2.改变内能的两种方式的比较改变内能的两种方式的比较: :做功做功热传递热传递区区别别内能内能变化变化情况情况外界对物体做功外界对物体做功, ,物体的内能增加物体的内能增加; ;物体对外界做功物体对外界做功, ,物体的内能减小物体的内能减小物体吸收热量物体吸收热量, ,内能内能增加增加; ;物体放出热量物体放出热量, ,内能减少内能减少做功做功热传递热传递区区别别从运从运动形动形式上式上看看做功是宏观的机械做功是宏观的机械运动向物体的微观运动向物体的微观分子热运动的转化分子热运动的转化热传递

8、是通过分子之热传递是通过分子之间的相互作用间的相互作用, ,使同使同一物体的不同部分或一物体的不同部分或不同物体间的分子热不同物体间的分子热运动发生变化运动发生变化, ,是内是内能的转移能的转移做功做功热传递热传递区区别别从能量的从能量的角度看角度看做功是其他形式做功是其他形式的能与内能相互的能与内能相互转化的过程转化的过程不同物体间或同不同物体间或同一物体不同部分一物体不同部分之间内能的转移之间内能的转移区区别别能的性质能的性质变化情况变化情况能的性质发生变能的性质发生变化化能的性质不变能的性质不变联系联系做一定量的功或传递一定量的热量在做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同

9、的改变内能的效果上是相同的【考点冲关【考点冲关】 ( (多选多选)(2018)(2018郑州模拟郑州模拟) )夏天夏天, ,小明同学把自行车轮小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候胎上的气门芯拔出的时候, ,会觉得从轮胎里喷出的气体会觉得从轮胎里喷出的气体凉凉, ,如果把轮胎里的气体视为理想气体如果把轮胎里的气体视为理想气体, ,则关于气体喷则关于气体喷出的过程出的过程, ,下列说法正确的是下列说法正确的是 ( () )A.A.气体的内能减少气体的内能减少B.B.气体的内能不变气体的内能不变C.C.气体来不及与外界发生热交换气体来不及与外界发生热交换, ,对外做功对外做功, ,温度降低温度降

10、低D.D.气体膨胀时气体膨胀时, ,热量散得太快热量散得太快, ,使气体温度降低了使气体温度降低了E.E.气体分子热运动的平均动能减小气体分子热运动的平均动能减小【解析【解析】选选A A、C C、E E。气体喷出时。气体喷出时, ,来不及与外界交换来不及与外界交换热量热量, ,发生绝热膨胀发生绝热膨胀,Q=0,Q=0,对外做功对外做功, ,热力学第一定律的热力学第一定律的表达式为表达式为W=U,W=U,内能减少内能减少, ,温度降低温度降低, ,温度是分子平均温度是分子平均动能的标志动能的标志, ,则则A A、C C、E E正确。正确。【加固训练【加固训练】( (多选多选) )如图所示如图所示

11、, ,一个封闭的绝一个封闭的绝热汽缸热汽缸, ,被中间的挡板分割成左右相等的两部被中间的挡板分割成左右相等的两部分。左边充满一定量的某种理想气体分。左边充满一定量的某种理想气体, ,右边真右边真空。现将中间的挡板移去空。现将中间的挡板移去, ,待气体稳定后待气体稳定后, ,则：则：【解析【解析】选选A A、D D、E E。气体在向真空膨胀的过程中没有。气体在向真空膨胀的过程中没有力的作用力的作用, ,所以不做功所以不做功, ,绝热过程绝热过程, ,内能不变内能不变, ,故温度不故温度不变变, ,故故A A正确正确,B,B错误错误,D,D正确正确; ;温度是分子热运动平均动能温度是分子热运动平均

12、动能的标志的标志, ,温度不变温度不变, ,故分子的平均动能不变故分子的平均动能不变, ,故故C C错误错误; ;气气体的温度不变体的温度不变, ,体积增加为体积增加为2 2倍倍, ,故分子热运动的平均动故分子热运动的平均动能不变能不变, ,分子数密度减小为一半分子数密度减小为一半, ,故气体分子在器壁单故气体分子在器壁单位面积上单位时间内发生碰撞的平均次数变为原来的位面积上单位时间内发生碰撞的平均次数变为原来的一半一半, ,故故E E正确。正确。考点考点2 2热力学第二定律的理解应用热力学第二定律的理解应用 【典题探究【典题探究】 【典例【典例2 2】( (多选多选)(2018)(2018青

13、岛模拟青岛模拟) )以下哪个现象不违以下哪个现象不违背热力学第二定律背热力学第二定律 ( () )A.A.一杯热茶在打开盖后一杯热茶在打开盖后, ,茶会自动变凉茶会自动变凉B.B.没有漏气、没有摩擦的理想热机没有漏气、没有摩擦的理想热机, ,其效率可能是其效率可能是100%100%C.C.桶中浑浊的泥水在静置一段时间后桶中浑浊的泥水在静置一段时间后, ,泥沙下沉泥沙下沉, ,上面上面的水变清的水变清, ,泥、水自动分离泥、水自动分离D.D.热量自发地从低温物体传到高温物体热量自发地从低温物体传到高温物体E.E.在地面上运动的物体逐渐停下来在地面上运动的物体逐渐停下来, ,机械能全部变为内机械能

14、全部变为内能能【解析【解析】选选A A、C C、E E。热茶自动变凉是热从高温物体传。热茶自动变凉是热从高温物体传递到低温物体递到低温物体,A,A正确正确; ;任何热机效率都不可能达到任何热机效率都不可能达到100%,B100%,B错误错误; ;泥水分离是机械能泥水分离是机械能( (重力势能重力势能) )向内能的转向内能的转化化,C,C正确正确; ;热量不能自发地从低温物体传到高温物体热量不能自发地从低温物体传到高温物体,D,D错误错误; ;物体因摩擦力而停下来物体因摩擦力而停下来, ,是机械能是机械能( (动能动能) )向内能向内能的转化的转化, ,是自发过程是自发过程,E,E正确。正确。【

15、通关秘籍【通关秘籍】 1.1.热力学第二定律的含义热力学第二定律的含义: :(1)“(1)“自发地自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向指明了热传递等热力学宏观现象的方向性性, ,不需要借助外界提供能量的帮助。不需要借助外界提供能量的帮助。(2)“(2)“不产生其他影响不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成程只在本系统内完成, ,对周围环境不产生热力学方面的对周围环境不产生热力学方面的影响影响, ,如吸热、放热、做功等。如吸热、放热、做功等。2.2.热力学第一、第二定律的比较热力学第一、第二定律的比较: :热力学第一定律热力学第一定律热力学第

16、二定律热力学第二定律定律定律揭示揭示的问的问题题它从能量守恒的角度它从能量守恒的角度揭示了功、热量和内揭示了功、热量和内能改变量三者的定量能改变量三者的定量关系关系它指出自然界中出现它指出自然界中出现的宏观过程有方向性的宏观过程有方向性热力学第一定律热力学第一定律热力学第二定律热力学第二定律机械机械能和能和内能内能的转的转化化当摩擦力做功时当摩擦力做功时, ,机机械能可以全部转化为械能可以全部转化为内能内能内能不可能在不引起内能不可能在不引起其他变化的情况下完其他变化的情况下完全变成机械能全变成机械能热量热量的传的传递递热量可以从高温物体热量可以从高温物体自发地传向低温物体自发地传向低温物体热

17、量不能自发地从低热量不能自发地从低温物体传向高温物体温物体传向高温物体热力学第一定律热力学第一定律热力学第二定律热力学第二定律表述表述形式形式只有一种表述形式只有一种表述形式有多种表述形式有多种表述形式两定两定律的律的关系关系在热力学中在热力学中, ,两者既相互独立两者既相互独立, ,又互为补充又互为补充, ,共同构成了热力学知识的理论基础共同构成了热力学知识的理论基础3.3.两类永动机的比较两类永动机的比较: :分类分类 第一类永动机第一类永动机第二类永动机第二类永动机设计要设计要求求不需要任何动力不需要任何动力或燃料或燃料, ,却能不断却能不断地对外做功的机地对外做功的机器器从单一热源吸收

18、热量从单一热源吸收热量, ,使使之完全变成功之完全变成功, ,而不产生而不产生其他影响的机器其他影响的机器不可能不可能制成的制成的原因原因违背能量守恒违背能量守恒不违背能量守恒不违背能量守恒, ,但违背但违背热力学第二定律热力学第二定律【考点冲关【考点冲关】 1.(1.(多选多选)(2018)(2018霸州模拟霸州模拟) )下列关于热力学第二定律下列关于热力学第二定律的说法中正确的是的说法中正确的是( () )A.A.所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生B.B.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的C

19、.C.机械能可以全部转化为内能机械能可以全部转化为内能, ,但内能无法全部转化成但内能无法全部转化成机械能而不产生其他影响机械能而不产生其他影响D.D.气体向真空的自由膨胀是可逆的气体向真空的自由膨胀是可逆的E.E.热运动的宏观过程有一定的方向性热运动的宏观过程有一定的方向性【解析【解析】选选B B、C C、E E。符合能量守恒定律。符合能量守恒定律, ,但违背热力但违背热力学第二定律的宏观过程不能发生学第二定律的宏观过程不能发生, ,选项选项A A错误错误; ;一切与热一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的现象有关的宏观自然过程都是不可逆的, ,选项选项B B正确正确; ;机机械能可以全

20、部转化为内能械能可以全部转化为内能, ,但内能无法全部转化成机械但内能无法全部转化成机械能而不产生其他影响能而不产生其他影响, ,选项选项C C正确正确; ;气体向真空的自由膨气体向真空的自由膨胀是不可逆的胀是不可逆的, ,选项选项D D错误错误; ;热运动的宏观过程有一定的热运动的宏观过程有一定的方向性方向性, ,选项选项E E正确。正确。2.(20182.(2018黄山模拟黄山模拟) )在研究性学习的过程中在研究性学习的过程中, ,同学同学们提出了以下四个活动方案们提出了以下四个活动方案, ,哪些从理论上讲是可哪些从理论上讲是可行的行的 ( () )A.A.改进热机的生产工艺改进热机的生产

21、工艺, ,总有一天热机的效率可以总有一天热机的效率可以达到达到100%100%B.B.发明一种制冷设备发明一种制冷设备, ,使温度降至绝对零度以下使温度降至绝对零度以下C.C.汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气气, ,想办法使它们自发地分离想办法使它们自发地分离, ,既清洁了空气既清洁了空气, ,又变废为又变废为宝宝D.D.在房屋顶盖上太阳能板在房屋顶盖上太阳能板, ,可直接用太阳能来解决照明可直接用太阳能来解决照明和热水问题和热水问题【解析【解析】选选D D。热机的效率不可能达到。热机的效率不可能达到100%,A100%,A错错; ;绝

22、对绝对零度不可能达到零度不可能达到,B,B错错; ;汽车尾气中的有害气体不会与空汽车尾气中的有害气体不会与空气自动分离气自动分离,C,C错错; ;太阳能可以发电和进行加热太阳能可以发电和进行加热,D,D正确。正确。【加固训练【加固训练】如图所示为电冰箱的工作原理示意图。压缩如图所示为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时机工作时, ,强迫致冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在强迫致冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中致冷剂汽化吸收箱体内的热量蒸发器中致冷剂汽化吸收箱体内的热量, ,经过冷凝器时致经过冷凝器时致冷剂液化冷剂液化, ,放出热量到箱体外。下列说法正确的是放出热量到箱体外。下列说法正

23、确的是( () )A.A.热量可以自发地从冰箱热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外内传到冰箱外B.B.电冰箱的致冷系统能够电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量不断地把冰箱内的热量传到外界传到外界, ,是因为其消耗了电能是因为其消耗了电能C.C.电冰箱的工作原理违反了热力学第一定律电冰箱的工作原理违反了热力学第一定律D.D.电冰箱的工作原理违反了热力学第二定律电冰箱的工作原理违反了热力学第二定律【解析【解析】选选B B。由热力学第二定律知。由热力学第二定律知, ,热量不能自发地热量不能自发地由低温物体传到高温物体由低温物体传到高温物体, ,除非施加外部的影响和帮助。除非施加外部的影响和帮助。电冰

24、箱把热量从低温的内部传到高温外部电冰箱把热量从低温的内部传到高温外部, ,需要压缩机需要压缩机的帮助并消耗电能。故的帮助并消耗电能。故A A错误错误,B,B正确正确; ;在工作过程中在工作过程中, ,是是消耗了电能消耗了电能, ,而使压缩机做功而使压缩机做功, ,故不违反热力学第一定故不违反热力学第一定律律, ,故故C C错误错误; ;在冰箱制冷中是因为压缩机消耗了电能在冰箱制冷中是因为压缩机消耗了电能, ,从而能使冰箱源源不断地向外界散热从而能使冰箱源源不断地向外界散热, ,故故D D错误。错误。考点考点3 3气体实验定律与热力学定律的综合气体实验定律与热力学定律的综合 【典题探究【典题探究

25、】 【典例【典例3 3】( (多选多选)(2017)(2017全国卷全国卷)如图所示如图所示, ,一定质一定质量的理想气体从状态量的理想气体从状态a a出发出发, ,经过等容过程经过等容过程abab到达状态到达状态b,b,再经过等温过程再经过等温过程bcbc到达状态到达状态c,c,最后经等压过程最后经等压过程caca回到回到状态状态a a。下列说法正确的是。下列说法正确的是( () )A.A.在过程在过程abab中气体的内能增加中气体的内能增加B.B.在过程在过程caca中外界对气体做功中外界对气体做功C.C.在过程在过程abab中气体对外界做功中气体对外界做功 D.D.在过程在过程bcbc中

26、气体从外界吸收热量中气体从外界吸收热量E.E.在过程在过程caca中气体从外界吸收热量中气体从外界吸收热量【解析【解析】选选A A、B B、D D。在过程。在过程abab中中, ,气体体积不变气体体积不变, ,外界外界不对气体做功不对气体做功, ,气体也不对外做功气体也不对外做功, ,即即W=0,W=0,压强增大压强增大, ,温温度升高度升高, ,内能增加内能增加,A,A正确正确,C,C错误错误; ;在过程在过程caca中中, ,气体体积气体体积减小减小, ,外界对气体做功外界对气体做功, ,即即W0,BW0,B正确正确; ;在过程在过程bcbc中中, ,温度温度不变不变, ,内能不变内能不变

27、, ,即即U=0,U=0,体积增加体积增加,W0,W0,U=W+Q,Q0,即气体从外界吸热即气体从外界吸热,D,D正确正确; ;在过程在过程caca中中, ,压强不变压强不变, ,体积减小体积减小, ,温度降低温度降低, ,即即W0,U0,U0,由由U=W+QU=W+Q可可知知Q0,Q0,故气体向外界放出热量故气体向外界放出热量,E,E错误。错误。【通关秘籍【通关秘籍】 求解此类综合问题的通用思路求解此类综合问题的通用思路【考点冲关【考点冲关】 1.(1.(多选多选)(2017)(2017江苏高考江苏高考) )一定质量的理想气体从状一定质量的理想气体从状态态A A经过状态经过状态B B变化到状

28、态变化到状态C,C,其其V-TV-T图象如图所示。下列图象如图所示。下列说法正确的有说法正确的有( () )A.ABA.AB的过程中的过程中, ,气体对外界做功气体对外界做功B.ABB.AB的过程中的过程中, ,气体放出热量气体放出热量C.BCC.BC的过程中的过程中, ,气体压强不变气体压强不变D.ABCD.ABC的过程中的过程中, ,气体内能增加气体内能增加【解析【解析】选选B B、C C。 ABAB的过程中的过程中, ,气体做等温变化气体做等温变化, ,内内能不变能不变, ,体积变小体积变小, ,外界对气体做功外界对气体做功, ,所以放热所以放热,A,A项错项错误误,B,B项正确项正确;

29、BC;BC的过程中的过程中, ,为等压变化为等压变化, ,气体压强不气体压强不变变,C,C项正确项正确;ABC;ABC的过程中的过程中, ,气体温度降低气体温度降低, ,气体内气体内能减少能减少,D,D项错误。项错误。2.(20182.(2018潍坊模拟潍坊模拟) )如图所示在绝热汽缸内如图所示在绝热汽缸内, ,有一绝热有一绝热轻活塞封闭一定质量的气体轻活塞封闭一定质量的气体, ,开始时缸内气体温度为开始时缸内气体温度为27 ,27 ,封闭气柱长封闭气柱长9 cm,9 cm,活塞横截面积活塞横截面积S=50 cmS=50 cm2 2。现通。现通过汽缸底部电阻丝给气体加热一段时间过汽缸底部电阻丝

30、给气体加热一段时间, ,此过程中气体此过程中气体吸热吸热22 J,22 J,稳定后气体温度变为稳定后气体温度变为127 127 。已知大气压强。已知大气压强等于等于10105 5 Pa, Pa,求求: :(1)(1)加热后活塞到汽缸底端的距离。加热后活塞到汽缸底端的距离。(2)(2)此过程中气体内能改变了多少。此过程中气体内能改变了多少。【解析【解析】(1)(1)取被封闭的气体为研究的对象取被封闭的气体为研究的对象, ,开始时气开始时气体的体积为体的体积为L L1 1S,S,温度为温度为:T:T1 1=(273+27) K=300 K,=(273+27) K=300 K,末状态的体积为末状态的

31、体积为:L:L2 2S,S,温度为温度为:T:T2 2=(273+127) K=400 K=(273+127) K=400 K气体做等压变化气体做等压变化, ,则则: : 代入数据得代入数据得:L:L2 2=12 cm=12 cm。1212L SL STT(2)(2)在该过程中在该过程中, ,气体对外做功气体对外做功:W=F:W=FL=pL=p0 0S(LS(L2 2- -L L1 1)=10)=105 550501010-4-4(12-9)(12-9)1010-2-2 J=15 J, J=15 J,由热力学第一定律由热力学第一定律:U=Q-W=22 J-15 J=7 J:U=Q-W=22 J-15 J=7 J