【优化方案】高考物理总复习 第8章第二节 热力学定律及能量守恒 气体课件 大纲

第二节热力学定律及能量守恒气体第二节热力学定律及能量守恒气体基础知识梳理课堂互动讲练经典题型探究知能优化演练基础知识梳理一、热力学定律1．热力学第一定律(1)内容：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，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体_______的增加ΔU.(2)表达式：ΔU＝_______.内能W＋Q2．热力学第二定律两种表述：(1)不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而__________________．(2)不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而_________________．3．热力学第三定律(1)内容：热力学零度不可达到．(2)热力学温度T与摄氏温度t的关系：T＝t＋__________K.不引起其他变化不引起其他变化273.154．两类永动机第一类永动机第二类永动机不消耗能量却可以源源不断地对外做功的机器从单一热源吸热，全部用来对外做功而不引起其他变化的机器违背能量守恒定律，不可能实现违背热力学第二定律，不可能实现二、能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，其总量不变．三、气体的状态参量1．温度(1)宏观上：表示物体的_______程度．(2)微观上：表示气体分子无规则热运动的_______程度．冷热激烈(3)温标：常用的温标有______________和摄氏温标．2．体积(1)宏观上：容纳气体的_______．(2)微观上：气体分子所能达到的_______．(3)单位：国际单位为m3，且1m3＝103dm3＝_______cm3.热力学温标体积空间1063．压强(1)宏观上：器壁单位面积上受到的_______．(2)微观上：大量气体分子单位时间作用在单位面积上的_______．(3)单位：国际单位为帕，符号为Pa，且1atm＝______________Pa＝76cmHg.(4)大小决定因素宏观上：气体的_______、_______和物质的量．微观上：单位体积内的分子数和____________．冲力冲量1.013×105温度体积分子平均动能名师点拨：一定质量的气体，p与T、V有关．三个参量中不可能只有一个参量发生变化，至少有两个或三个同时改变．四、气体分子动理论1．气体分子运动的特点：由于气体分子间距大，气体分子的大小可以忽略，分子间的作用力很小，也可以忽略．因此，除分子间及分子与器壁间碰撞外，分子间无相互作用力，所以不计___________，气体的内能只与气体的物质的量和_______有关，分子处于自由运动状态．分子势能温度2．气体分子子运动的统统计规律(1)气体分子沿沿各个方向向运动的机机会(机率)_____．(2)大量气体分分子的速率率分布呈现现_______(中等速率的的分子数目目多)、_______(速率大或小小的分子数数目少)的规律．(3)当温度升高高时，“中中间多”的的这一“高高峰”向_______的一方移动动，即速率率大的分子子数目增多多，速率小小的分子数数目减少，，分子的平平均速率_______，但不是每每个气体分分子的速率率均增大．．均等中间多两头少速率大增大名师点拨：：理想气体是是实际气体体在一定条条件下近似似的一种物物理模型，，在温度不不太低、压压强不太大大的情况下下，实际气气体可当成成理想气体体来处理，，理想气体体没有分子子势能，内内能只由温温度和气体体物质的量量来决定．．课堂互动讲练一、对热力力学第一定定律的理解解1．由ΔU＝Q＋W，可知改变变物体的内内能有两种种方式：做做功和热传传递，只考考虑其中之之一无法确确定内能的的变化．2．在ΔU＝Q＋W中，W表示做功情情况，说明明内能和其其他形式的的能可以相相互转化；；Q表示吸热或或放热的情情况，说明明内能可以以从一个物物体转移到到另一个物物体，而ΔU＝Q＋W是能量守恒恒定律的具具体体现．．3．对公式ΔU＝Q＋W符号号的的规规定定符号WQΔU＋外界对物体做功物体吸收热量内能增加－物体对外界做功物体放出热量内能减少4.几种种特特殊殊情情况况(1)若过过程程是是绝绝热热的的，，则则Q＝0，W＝ΔU，外外界界对对物物体体做做的的功功等等于于物物体体内内能能的的增增加加．．(2)若过过程程中中不不做做功功，，即即W＝0，则则Q＝ΔU，物物体体吸吸收收的的热热量量等等于于物物体体内内能能的的增增加加．．(3)若过过程程的的始始末末状状态态物物体体的的内内能能不不变变，，即即ΔU＝0，则则W＋Q＝0或W＝－－Q，外外界界对对物物体体做做的的功功等等于于物物体体放放出出的的热热量量．．特别别提提醒醒：：(1)应用用热热力力学学第第一一定定律律时时要要明明确确研研究究的的对对象象是是哪哪个个物物体体或或者者是是哪哪个个热热力力学学系系统统．．(2)应用用热热力力学学第第一一定定律律计计算算时时，，要要依依照照符符号号法法则则代代入入数数据据．．对对结结果果的的正正、、负负也也同同样样依依照照规规则则来来解解释释其其意意义义．．1.(2010年高高考考广广东东理理综综卷卷)图8－2－1是密密闭闭的的汽汽缸缸，，外外力力推推动动活活塞塞P压缩缩气气体体，，对对缸缸内内气气体体做做功功800J，同同时时气气体体向向外外界界放放热热200J，缸缸内内气气体体的的()A．温温度度升升高高，，内内能能增增加加600JB．温温度度升升高高，，内内能能减减少少200JC．温温度度降降低低，，内内能能增增加加600JD．温温度度降降低低，，内内能能减减少少200J即时应用图8－2－1解析析：：选A.对一一定定质质量量的的气气体体，，由由热热力力学学第第一一定定律律ΔU＝W＋Q可知知，，ΔU＝800J＋(－200J)＝600J，ΔU为正表表示内内能增增加了了600J，对气气体来来说，，分子子间距距较大大，分分子势势能为为零，，内能能等于于所有有分子子动能能的和和，内内能增增加，，气体体分子子的平平均动动能增增加，，温度度升高高，选选项A正确．．二、对对热力力学第第二定定律的的理解解1．在热热力学学第二二定律律的表表述中中，““自发发地””、““不产产生其其他影影响””的涵涵义(1)“自发地地”指指明了了热传传递等等热力力学宏宏观现现象的的方向向性，，不需需要借借助外外界提提供能能量的的帮助助．(2)“不产生生其他他影响响”的的涵义义是发发生的的热力力学宏宏观过过程只只在本本系统统内完完成，，对周周围环环境不不产生生热力力学方方面的的影响响．如如吸热热、放放热、、做功功等．．2．热力力学第第二定定律的的实质质热力学学第二二定律律的每每一种种表述述，都都揭示示了大大量分分子参参与宏宏观过过程的的方向向性，，进而而使人人们认认识到到自然然界中中进行行的涉涉及热热现象象的宏宏观过过程都都具有有方向向性．．3．热力力学过过程方方向性性实例例特别提提醒：：热量不不可能能自发发地从从低温温物体体传到到高温温物体体，但但在有有外界界影响响的条条件下下，热热量可可以从从低温温物体体传到到高温温物体体，如如电冰冰箱；；在引引起其其他变变化的的条件件下内内能可可以全全部转转化为为机械械能，，如气气体的的等温温膨胀胀过程程．2.(2011年安徽徽合肥肥模拟拟)地球上上有很很多的的海水水，它它的总总质量量约为为1.4×1018吨，如如果这这些海海水的的温度度降低低0.1℃℃，将要要放出出5.8×1023焦耳的的热量量，有有人曾曾设想想利用用海水水放出出的热热量使使它完完全变变成机机械能能来解解决能能源危危机，，但这这种机机器是是不能能制成成的，，其原原因是是()即时应用A．内能能不能能转化化成机机械能能B．内能能转化化成机机械能能不满满足热热力学学第一一定律律C．只从从单一一热源源吸收收热量量并完完全转转化成成机械械能的的机器器不满满足热热力学学第二二定律律D．上述述三种种原因因都不不正确确解析：：选C.内能可可以转转化成成机械械能，，如热热机，，A错误；；内能能转化化成机机械能能的过过程满满足热热力学学第一一定律律，即即能量量守恒恒定律律，B错误；；热力力学第第二定定律告告诉我我们：：不可可能从从单一一热源源吸收收热量量并把把它全全部用用来做做功，，而不不引起起其他他变化化，C正确．．三、热热力学学第一一定律律与气气态变变化1．气体体的温温度、、压强强、体体积间间的关关系一定质质量的的气体体，如如果三三个状状态参参量都都不变变，则则该气气体处处于一一定的的状态态．三三个状状态参参量可可以同同时变变化，，也可可以是是其中中一个个参量量保持持不变变，其其他两两个参参量发发生变变化，，只有有一个个状态态参量量发生生变化化是不不可能能的．．当一一个参参量不不变时时，另另两个个参量量的关关系为为：(1)温度不不变：：分子子的平平均动动能不不变，，若体体积减减小，，单位位体积积内分分子数数目增增多，，气体体的压压强增增加．．(2)体积不不变：：单位位体积积内的的分子子数目目不变变，温温度升升高，，分子子的平平均动动能增增加，，气体体的压压强增增加．．(3)压强不不变：：温度度升高高，气气体分分子的的平均均动能能增加加，只只有气气体的的体积积增大大，单单位体体积内内的分分子数数减少少，才才可保保持气气体的的压强强不变变．(3)由气体体体积变化化情况分分析做功功情况，，气体体体积增大大，气体体对外做做功，气气体体积积减小，，外界对对气体做做功．然然后由热热力学第第一定律律ΔU＝Q＋W确定热量量Q的正、负负，判断断出吸热热、放热热．3.封闭在汽汽缸内的的一定质质量的气气体，如如果保持持气体的的温度不不变，当当体积增增大时，，以下说说法正确确的是()A．气体的的压强增增大B．气体的的密度减减小C．气体分分子的平平均动能能减小D．每秒撞撞击单位位面积器器壁的气气体分子子个数减减少即时应用解析：选BD.从微观角角度来说说，气体体的压强强大小与与气体分分子的个个数、密密度有关关，与分分子热运运动的速速率有关关，所以以温度越越高，体体积越小小，气体体的压强强就越大大，当温温度不变变时，体体积增大大，气体体的密度度变小，，气体的的压强变变小，B正确，A不正确．．温度是是分子平平均动能能大小的的标志，，故温度度不变，，气体分分子的平平均动能能不变，，C错．由于于气体的的密度减减小，在在分子速速率不变变时，每每秒撞击击单位面面积器壁壁的气体体分子个个数减少少，D正确．经典题型探究热力学第一定律的应用题型一(2010年高考重重庆理综综卷)给旱区送送水的消消防车停停于水平平地面，，在缓慢慢放水过过程中，，若车胎胎不漏气气，胎内内气体温温度不变变，不计计分子间间势能，，则胎内内气体()A．从外界界吸热B．对外界界做负功功C．分子平平均动能能减小D．内能增增加例1【解析】缓慢放水水过程中中，胎内内气体体体积增大大、温度度不变，，内能不不变，由由于不计计分子势势能，故故分子平平均动能能不变，，选项C、D错误；由由体积增增大可知知气体对对外界做做功，或或克服外外界做功功，选项项B错误．由由热力学学第一定定律可知知气体从从外界吸吸热，选选项A正确．【答案】A【规律总结结】(1)气体体积积与做功功相关：：体积增增大，气气体对外外界做功功；体积积减小，，外界对对气体做做功．(气体向其其空中膨膨胀，不不做功)(2)气体温度度与内能能相关，，温度升升高，内内能增大大，温度度降低，，内能减减小．变式训练练(2011年丰台区区模拟)如图8－2－2所示，导导热良好好的汽缸缸内封闭闭一定质质量的气气体，外外界温度度为T1，大气压压强为p0.现保持p0不变，使使外界温温度下降降到T2，经过一一段时间间活塞重重新平衡衡，不计计摩擦，，活塞不不漏气，，则该过过程中()图8－2－2A．外界对对气体做做功，气气体放热热，内能能减少B．分子平平均动能能减少C．气体分分子在单单位时间间内碰撞撞单位面面积的次次数增多多D．气体分分子在单单位时间间内碰撞撞单位面面积的次次数减少少答案：ABC图8－2－3为电冰箱箱的工作作原理示示意图．．压缩机