《 备考指南 物理 》课件-第13章 第3讲

热学第十三章第3讲热力学定律和能量守恒栏目导航01知识梳理查漏03配套训练02题点

各个击破知识梳理查漏1符号WQΔU＋外界对物体做功物体______热量内能______－物体对外界做功物体______热量内能______1．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的________与外界对它所做的功的和．(2)表达式：ΔU＝__________.(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则：热力学第一定律与能量守恒定律热量知识一Q＋W吸收增加放出减少2．能量守恒定律(1)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式_______为另一种形式，或者从一个物体________到别的物体，在________或________的过程中，能量的总量保持不变．(2)能量守恒定律是一切自然现象都遵守的基本规律．转化转移转化转移【自测1】(2021年北京海淀名校)下列说法正确的是 (

)A．物体温度升高，每个分子的动能都增加B．物体温度升高，分子的平均动能增加C．物体从外界吸收热量，物体的内能一定增加D．外界对物体做功，物体的内能一定增加【答案】B【解析】物体温度升高时平均分子动能增加，但并非每个分子动能都增加，A错误，B正确．热传递和做功是改变内能的两种方式，两者等效，只确定一种方式不能确定内能如何变化，故C、D错误．1．两种表述(1)第一种表述：热量不能自发地从________物体传递到________物体(克劳修斯表述)．(2)第二种表述：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(开尔文表述)．热力学第二定律低温知识二高温2．第二类永动机是指设想只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机．这类永动机不可能制成的原因是其违反了___________________．热力学第二定律【自测2】(多选)(2021年益阳名校月考)下列有关热力学第二定律的说法不正确的有 (

)A．气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程B．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的C．空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性D．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小【答案】ACD题点各个击破2三种特殊情况命题点一热力学第一定律的理解与应用[自修掌握类]过程含义内能变化物理意义绝热Q＝0ΔU＝W外界对物体做的功等于物体内能的增加等容W＝0Q＝ΔU物体吸收的热量等于物体内能的增加等温ΔU＝0W＝－Q外界对物体做的功，等于物体放出的热量例1

(多选)气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示．座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气，气闸舱B内为真空．航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡．假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是 (

)A．气体并没有对外做功，气体内能不变B．B中气体可自发地全部退回到A中C．气体温度不变，体积增大，压强减小D．气体体积膨胀，对外做功，内能减小【答案】AC1．(多选)景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端黏着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中 (

)A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．外界对气体做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少【答案】BC【解析】压缩气体时，外界对气体做功，内能增加，温度升高，体积变小，压强增大，故B、C正确，A、D错误．2．(多选)(2021年东莞名校模拟)一定质量的理想气体被活塞封闭在透热的汽缸中，如图所示．不计活塞与汽缸的摩擦，当用外力向上缓慢拉动活塞的过程中，环境温度保持不变．下列判断正确的是 (

)A．外力对气体做正功，气体内能增加，吸收热量B．气体对外做功，内能不变，吸收热量C．外界对气体做功，内能不变，放出热量D．气体吸收的热量等于气体对活塞做的功【答案】BD【解析】活塞缓慢上移的过程中气体膨胀对活塞做功，而气体温度保持不变，内能不变．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝0知，Q>0，即吸收热量，故B、D正确．气体实验定律与热力学定律的求解思路命题点二能量转化与能量守恒定律的应用[师生共研类]例2

(多选)下面设想符合能量守恒定律的是 (

)A．利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械B．做一条船，利用流水的能量逆水行舟C．通过太阳照射飞机，即使飞机不带燃料也能飞行D．利用核动力驾驶地球离开太阳系【答案】BCD1．(多选)(2021年佛山名校模拟)如图所示的哈勃瓶，在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞，玻璃瓶导热性能良好．在一次实验中，瓶内有气球和橡皮塞封闭的一定质量的气体(可视为理想气体)，在对气球缓慢吹气过程中，则瓶内气体

(

)A．密度减少B．平均动能增大C．对外界放出热量D．若打开橡皮塞后瞬间，温度将降低【答案】CD【解析】在对气球缓慢吹气过程中，气球内的气体的量增大．根据克拉伯龙方程可知，气体的体积若不变，则气体压强变大．瓶内气体的压强增大，而温度不变，所以瓶内的气体的体积减小，密度增大，故A错误．因系统导热可知瓶内气体的温度不变，分子的平均动能不变，故B错误．温度不变时，体积减小，理想气体内能不变，由热力学第一定律知外界对气体做功与气体放出热量相等，故C正确．若打开橡皮塞后瞬间，气体将快速从瓶内跑出，气体对外做功．由于来不及吸收热量，所以气体的温度将降低，故D正确．2．(多选)如图所示，p－V图中的每个方格均为正方形，一定质量的理想气体从a状态沿直线变化到b状态，再沿直线变化到c状态，最后沿直线回到a状态．则下列说法正确的是 (

)A．从a状态变化到b状态的过程中气体分子的平均动能先增大后减小B．从a状态变化到b状态的过程中气体的密度不断增大C．从b状态变化到c状态的过程中气体一定吸热D．从c状态变化到a状态的过程中气体放出的热量一定大于外界对气体做的功【答案】ACD3．(多选)(2021年全国卷Ⅱ改编)如图，一定量的理想气体从状态a(p0，V0，T0)经热力学过程ab、bc、ca

后又回到状态a.对于ab、bc、ca

三个过程，下列说法正确的是 (

)A．ab

过程中，气体始终吸热B．ca

过程中，气体始终放热C．ca

过程中，气体对外界做功D．bc

过程中，气体的温度先降低后升高【答案】AB【解析】由理想气体的p－V图可知，理想气体经历ab过程，体积不变，则W＝0.而压强增大，由pV＝nRT可知，理想气体的温度升高，则内能增大，由ΔU＝Q＋W可知，气体一直吸热，故A正确．理想气体经历ca过程为等压压缩，则外界对气体做功W>0.由pV＝nRT知温度降低，即内能减少，ΔU<0.由ΔU＝Q＋W可知，Q<0，即气体放热，故B正确，C错误．由pV＝nRT可知，p－V图像的坐标围成的面积反映温度．b状态和c状态的坐标面积相等，而中间状态的坐标面积更大，故bc过程的温度先升高后降低，故D错误．1．两类永动机的比较：命题点三对热力学第二定律的理解[自修掌握类]第一类永动机第二类永动机不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器违背能量守恒定律，不可能制成不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，不可能制成2.热力学第一、第二定律的比较比较热力学第一定律热力学第二定律定律揭示的问题它从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系它指出自然界中出现的宏观过程是有方向性的两定律的关系在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础例3

(多选)以下现象不违背热力学第二定律的是 (

)A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉B．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100%C．桶中浑浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D．热量自发地从低温物体传到高温物体【答案】AC【解析】热茶自动变凉是热从高温物体传递到低温物体，A正确．任何热机效率都不可能达到100%，B错误．泥水分离是机械能(重力势能)向内能的转化，C正确．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，D错误．1．(多选)关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法不正确的是 (

)A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律C．由热力学第一定律可知做功可以改变内能，热传递也可以改变内能，但同时做功和热传递不一定会改变内能D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的【答案】AB【解析】第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机违反热力学第二定律，两类永动机都不可能制造出来，故A、B错误．由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C正确．由热力学第二定律可知D中现象是可能的，但会引起其他变化，D正确．2．(多选)下列关于热力学第二定律的说法正确的是 (

)A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发