选修3-3---第3节.ppt

1、第三节热力学定律与能量守恒,1.温度、内能、热量、功的比较,【应用提示】物体的内能大，并不意味着物体一定会对外做功或向外传递热量只有物体的内能变化较大时，做的功或传递的热量才会多,2改变物体内能的两种方式,3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热量和外界对它所做的功的和 (2)表达式：WQU. (3)W、Q、U的“、”号法则,4.能量守恒定律的理解及应用 (1)自然界中能量的存在形式：物体运动具有动能、分子运动具有分子动能、电荷具有电能、原子核内部粒子的运动具有原子能等，可见，在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应 (2)不同形式的能量之间可以相互转化

2、，且这一转化过程是通过做功来完成的 (3)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等 (4)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等 (5)在利用能量转化与守恒定律解题时，要注意先搞清楚过程中有几种形式的能在转化或转移，分析初、末状态，确定E增、E减各为多少，再由E增E减列式计算 【应用提示】能量守恒是自然界中普遍存在的规律，是无条件的在能量守恒定律的表达式中只存在能量，不存在功,(2010广东高考)如图1231是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的 A温度升高，内能增加6

3、00 J B温度升高，内能减少200 J C温度降低，内能增加600 J D温度降低，内能减少200 J,【自主解答】本题考查热力学第一定律，以及理想气体内能与温度的关系根据热力学第一定律，气体内能增量UWQ800 J200 J600 J，对于一定质量的理想气体，内能增加温度必然升高，故A选项正确 【答案】A,一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中AB过程为等压变化，BC过程为等容变化TATC，TBTA. (1)比较状态B的体积与状态A的体积关系 (2)说明BC过程压强变化的微观原因 (3)设AB过程气体吸收热量为Q1，BC过程气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小并说明原因,能

4、量守恒定律的应用,在如图1236所示的柱形容器内封有一定质量的密闭气体，光滑活塞C(质量为m)与容器用良好的隔热材料制成另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点B而静止在这一过程中，密闭气体内能的改变量U、外界对密闭气体所做的功W与物体和活塞的重力势能的变化关系是 AMghmghUW BUW，WMghmgh CUW，WMghmgh DUW，WMghmgh,【解析】因活塞和容器用良好的隔热材料制成，容器内的密闭气体与外界无热交换，Q0，所以UW；但由于物体和活塞做完全非弹性碰撞(即碰后不分开)时损失一部分机械能，因此有WMghmgh，故选项C正确这里，虽然WMg

5、hmgh，但仍遵守能量守恒定律，只不过减少的机械能不是全部转化为密闭气体的内能，而是有一部分在碰撞时转化为活塞和物体的内能了，能的总量并未减少 【答案】C,1下列说法正确的是() A外界对物体做功，物体的内能一定增加 B热量不能由低温物体传递到高温物体 C自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 D第二类永动机有可能制成，因为它不违反能量守恒定律 【解析】根据热力学第一定律，UWQ，如果外界对物体做功W，同时物体放热Q，当QW，内能减小，A不正确由热力学第二定律，不可能使热量从低温物体传递到高温物体而不引起其他变化，关键是“不引起其他变化”是不可能的，如果引起其他变化，如消耗电能，空调能

6、把室内相对低温空气的热量传递给室外空气，B不正确热力学第二定律揭示了由大量分子参与的宏观过程具有方向性，C正确热力学第二定律说明第二类永动机不可能制成，即不可能制成效率是百分之百的热机，虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，D不正确正确选项C. 【答案】C,2如图1237所示，pV图中，一定质量的理想气体由状态A经过程变至状态B时，从外界吸收热量420 J，同时膨胀对外 做功 300 J当气体从状态B经过程回到状态A时， 外界压缩气体做功 200 J，求过程中气体吸收或放 出的热量是多少？ 【解析】一定质量的理想气体由状态A经过程至状态B时，从外界吸收的热量Q1大于气体膨胀对外做的功W1，气体内

7、能增加，由热力学第一定律，气体内能增加量为 UQ1W1420 J(300) J120 J 气体由状态B经过程回到状态A时，气体内能将减少120 J，而此过程中外界又压缩气体做了W2200 J的功，因而气体必向外界放热，放出的热量为Q2UW2(120) J200 J320 J. 【答案】放出热量320 J,3如图1238所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的理想气体，容器横截面积为S，活塞质量为m，大气压强为p0，重力加速度为g，活塞处于静止状态，现对容器缓缓加热使容器内的气体温度升高t ，活塞无摩擦地缓慢向上移动了h， 在此过程中气体吸收的热量为Q，问： (1)被密封的气体对外界做了多少功？

8、(2)被密封的气体内能变化了多少？ 【解析】(1)活塞缓慢上移，气体推动活塞的力Fmgp0S，则气体对活塞做功W(mgp0S)h. (2)由热力学第一定律得WQU，其中因为是气体对外界做功，功代入负值运算，得到 U(p0Smg)hQ. 【答案】(1)(mgp0S)h(2)(p0Smg)hQ,4如图1239所示，一圆柱形容器竖直放置，通过活塞封闭着摄氏温度为t的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h.现通过电热丝给气体加热一段时间，结果活塞又缓慢上升了h，若这段时间内气体吸收的热量为Q，已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦，求： (1)气体的压强； (2)这段时间内气体的内能增加了多少？ (3)这段时间内气体的温度升高了多少？,5(2010山东高考)如图12310所示，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，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为