2013高三物理一轮复习课件：第55讲 热力学定律及能量守恒定律

1、第55讲 热力学定律及能量守恒定律第十一单元 编读互动编读互动1本讲复习的重点是热力学第一定律高考对本讲内容的考题主要集中在物体内能改变的分析，利用热力学第一定律分析系统内能的变化，利用能量守恒定律解决实际问题，气体的状态参量变化与内能改变的关系，利用热力学第二定律研究热现象的方向性等内容上2本讲教学可以按下面的思路安排：(1)复习本讲时，应着重注意：第十一单元 编读互动抓住一个中心物体内能改变的分析与计算要求会用两种途径分析求解)，培养一个意识运用能量的观点分析问题的意识(会分析转化关系，会找等量关系)弄清三个关系分子平均动能与温度、分子势能的变化与分子间距、内能改变与做功和热传递；理解四个

2、规律能量转化与守恒定律、热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律；知道四个概念热力学温度、热机、第一类永动机、第二类永动机复习本讲前需熟悉理想气体内能的决定因素，明确气体压强、体积和温度变化间的关系第十一单元 编读互动(2)通过例1及变式题加深对热力学第一定律的理解，能够进行做功、热传递和内能改变的数值计算(3)通过例2及变式题研究热力学第一定律与气体实验定律和理想气体状态方程的综合问题(4)通过例3及变式题理解热力学第二定律，深刻体会热现象的方向性问题第55讲 考点自主梳理 考点自主梳理 知识点一热力学定律1热力学第一定律一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么外界对

3、物体所做的功加上物体从外界吸收的热量等于物体_的增加表达式：U_.2热力学第二定律内能 WQ 第55讲 考向互动探究 (1)不可能使热量由_温物体传递到_温物体，而不引起其他变化(2)不可能从_热源吸收热量并把它全部用来对外_，而不引起其他变化(3)热力学第二定律的微观解释从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵_的状态发展，而熵值较_代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序性增大的方向发展，所以热力学第二定律也叫熵增加原理3热力学第三定律：热力学零度不可能达到低 高 单一 做功 大 大 第55讲 考向互动探究 知识点二能量守恒定律1能量守恒定律能量既

4、不会_，也不会_，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从_转移到_，在能的转化或转移的过程中其总量_2两类永动机第一类永动机是不可能制成的，因为它违反了_；第二类永动机也是不可能制成的，因为它违反了_创生 消失 一个物体 另一个物体 保持不变 能的转化和守恒定律 热力学第二定律 第55讲 考向互动探究 考向互动探究 探究考向一对热力学第一定律的理解1改变内能的两种方法：做功和热传递(1)做功和热传递的区别：热传递是指内能在物体之间转移(由高温物体转移到低温物体)；做功过程中，其他形式的能与内能相互转化做功和热传递都能改变物体的内能，效果相同(2)内能与热量区别：内能是状态量，热量是过程量；只

5、有发生热传递，物体的内能发生变化时，才有吸收或放出热量的说法，因此不能说一个系统含有多少热量第55讲 考向互动探究 2对公式UQW符号的规定符号符号W WQ QU U外界对物体做功外界对物体做功物体吸收热量物体吸收热量内能增加内能增加物体对外界做功物体对外界做功物体放出热量物体放出热量内能减少内能减少第55讲 考向互动探究 3.几种特殊情况(1)若过程是绝热的，则Q0，WU，外界对物体做的功等于物体内能的增加(2)若过程中不做功，即W0，则QU，物体吸收的热量等于物体内能的增加(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即U0，则WQ0或WQ，外界对物体做的功等于物体放出的热量第55讲 考向互动探究

6、 例12010重庆卷给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体()A从外界吸热B对外界做负功C分子平均动能减少 D内能增加A 第55讲 考向互动探究 解析 在缓慢放水的过程中，气体的体积增加，对外界做正功，B错；温度不变，即内能保持不变，D错；根据热力学第一定律UWQ，得气体要从外界吸收热量，A对；温度是气体分子平均动能的标志，温度不变则分子平均动能不变，C错点评 例1的情境源于生活，很好地体现了“从生活走向物理，从物理走向生活”这一学习物理的宗旨和新课程理念，解决此类问题的关键还是从热力学第一定律入手，抓住理想气体内能只与温度

7、有关的特点进行处理第55讲 考向互动探究 变式题2011全国课标卷对于一定量的理想气体，下列说法正确的是( )A若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B若气体的内能不变，其状态也一定不变C若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关E当气体温度升高时，气体的内能一定增大ADE 第55讲 考向互动探究 解析 理想气体内能只与温度有关，当气体温度升高时，气体的内能一定增大，E正确；若气体的压强和体积都不变，其温度一定不变，内能不变，选项A正确；若气体的内能不变，则温度一定不变，但压强和体积都有可能变化，选项B错误；当气体的温度升高时，其

8、体积变化情况未知，压强可能增大，可能不变，也可能减小，选项C错误；气体温度每升高1 K所吸收的热量除跟气体内能的变化有关外还与气体在该过程中做功的情况有关，选项D正确第55讲 考向互动探究 探究考向二热力学第一定律的应用 【技巧概述】 气体状态变化的过程遵循理想气体状态方程，状态变化的同时必伴随着内能的改变、做功、吸放热等现象的发生例如气体做等压膨胀，温度必然升高，此时气体对外做功，内能增加，必吸收热量因此气体的状态变化问题与热力学第一定律联系密切，分析时应注意：第55讲 考向互动探究 第55讲 考向互动探究 例22010山东卷一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器

9、容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0.经过太阳曝晒，气体温度由T0300 K升至T1350 K.(1)求此时气体的压强(2)保持T1350 K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因第55讲 考向互动探究 图551第55讲 考向互动探究 第55讲 考向互动探究 【技巧点拨】 将气体抽出一部分，集热器内气体质量发生变化，是变质量问题，这正是本题的难点解题时我们要将抽出的气体和剩下的气体看成整体研究，从而将变质量问题转化成定质量问题，在分析吸热、放热时，一定要抓住理想气体内能只与温度有关这一重

10、要技巧试分析将气体图象、状态方程、热力学第一定律结合的变式题第55讲 考向互动探究 变式题2011江苏卷(1)如图552所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动下列说法正确的是()图552D 第55讲 考向互动探究 A转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C转动的叶片不断搅动热水，水温升高D叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量第55讲 考向互动探究 (2)如图553所示，内壁光滑的气缸水

11、平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在气缸内，外界大气压强为p0.现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2.则在此过程中，气体分子平均动能_(选填“增大”、“不变”或“减小”)，气体内能变化了_图553增大 Qp0(V2V1) 第55讲 考向互动探究 第55讲 考向互动探究 探究考向三热力学第二定律的应用 1对热力学第二定律的理解(1)在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义 “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 “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、

12、放热、做功等第55讲 考向互动探究 (2)热力学第二定律的实质：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性(3)热力学过程方向性实例第55讲 考向互动探究 2两类永动机概念概念第一类永动机第一类永动机第二类永动机第二类永动机定义定义不消耗能量却可以源源不断地不消耗能量却可以源源不断地对外做功的机器对外做功的机器从单一热源吸热，全部用来对从单一热源吸热，全部用来对外做功而不引起其他变化的机器外做功而不引起其他变化的机器规律规律违背能量守恒定律，不可能实违背能量守恒定律，不可能实现现不违背能量守恒定律，违背热不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律，不可能实现力学第二定律，不可能实现第55讲 考

13、向互动探究 例3如图554所示为电冰箱的工作原理示意图压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外图554第55讲 考向互动探究 (1)下列说法正确的是()A热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D电冰箱的工作原理违反热力学第二定律(2)电冰箱的制冷系统从冰箱内吸收的热量与释放到外界的热量相比，有怎样的关系？BC (2)略 第55讲 考向互动探究 解析 (1)热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，

14、是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传给高温物体，除非有外界的影响或帮助电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，D错误，故应选B、C.(2)由热力学第一定律可知，电冰箱从冰箱内吸收了热量，同时消耗了电能，释放到外界的热量比从冰箱内吸收的热量多第55讲 考向互动探究 【点评】 解决本题的关键是对热力学第二定律中“不产生其他影响”的理解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，如本题中电冰箱通过压缩机做功并消耗了电能把热量从低温的内部传到高温的外部；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程试通过下面的变式题进一步加深对热力学第二定律的理解第55讲 考向互动探究 变式题2011广安质检对热力学第二定律，下列理解正确的是()A自然界进行的一