2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題十三 熱學(xué) 第3講 熱力學(xué)定律 能量守恒課件.ppt

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第3講 熱力學(xué)定律能量守恒 考點(diǎn)1 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律 1 改變物體內(nèi)能的兩種方式 做功 做功 1 是其他形式的能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化過程 內(nèi)能 的改變量可用 的數(shù)值來量度 熱傳遞 熱量 2 是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過程 內(nèi)能轉(zhuǎn)移量用 來量度 2 熱力學(xué)第一定律 傳遞的 做的功 1 內(nèi)容 一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它 與外界對它所 的和 2 表達(dá)式 U W Q 熱量 3 能量守恒定律 保持不變 1 內(nèi)容 能量既不能憑空產(chǎn)生 也不能憑空消失 它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體 在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量 這就是能量的 轉(zhuǎn)化和守恒定律 不消耗 2 任何違背能量守恒定律的過程都是不可能的 而對外做功的第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的 能量 考點(diǎn)2 熱力學(xué)第二定律 1 兩種表述 自發(fā) 1 克勞修斯表述 熱量不能 地從低溫物體傳到高 溫物體 表述了熱傳遞的方向性 不產(chǎn)生其他影響 2 開爾文表述 不可能從單一熱源吸收熱量 使之完全變成有用功而 表述了機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性 2 第二類永動(dòng)機(jī)是指設(shè)想只從單一熱源吸收熱量 使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓臒釞C(jī) 這類永動(dòng)機(jī)不可能 制成的原因是違反了 熱力學(xué)第二定律 3 熱力學(xué)第二定律的意義 揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性 是獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個(gè)重要的自然規(guī)律 4 熱力學(xué)第二定律的微觀解釋 1 一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的 性增大的方向進(jìn)行 這是熱力學(xué)第二定律的微觀意義 2 從微觀的角度看 熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律 一個(gè)孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展 而熵值較大代表著較為無序 所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序度 的方向發(fā)展 無序 更大 基礎(chǔ)自測 1 多選 2016年新課標(biāo) 卷 關(guān)于熱力學(xué)定律 下列說法 正確的是 A 氣體吸熱后溫度一定升高B 對氣體做功可以改變其內(nèi)能C 理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D 熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E 如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡 那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡答案 BDE 2 多選 2016年新課標(biāo) 卷 一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始 經(jīng)歷等溫或等壓過程ab bc cd da回到原狀態(tài) 其p T圖象如圖13 3 1所示 其中對角線ac的延長線過原點(diǎn)O 下列 判斷正確的是 圖13 3 1 A 氣體在a c兩狀態(tài)的體積相等 B 氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能 C 在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的 功 D 在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做 的功 E 在過程bc中外界對氣體做的功等于在過程da中氣體對 外界做的功答案 ABE 3 多選 2016年新課標(biāo) 卷 關(guān)于氣體的內(nèi)能 下列說法 正確的是 A 質(zhì)量和溫度都相同的氣體 內(nèi)能一定相同B 氣體溫度不變 整體運(yùn)動(dòng)速度越大 其內(nèi)能越大C 氣體被壓縮時(shí) 內(nèi)能可能不變D 一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)E 一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中 內(nèi)能一定增加答案 CDE 熱點(diǎn)1考向1 熱力學(xué)第一定律利用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行定性分析 典題1 多選 2017年新課標(biāo) 卷 如圖13 3 2所示 用隔板將一絕熱氣缸分成兩部分 隔板左側(cè)充有理想氣體 隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空 現(xiàn)將隔板抽開 氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)氣缸 待氣體達(dá)到穩(wěn)定后 緩慢推壓活塞 將氣體壓回到 原來的體積 假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣 下列說法正確的是 圖13 3 2 A 氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同 B 氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大 C 在自發(fā)擴(kuò)散過程中 氣體對外界做功 D 氣體在被壓縮的過程中 外界對氣體做功 E 氣體在被壓縮的過程中 氣體分子的平均動(dòng)能不變答案 ABD 考向2 利用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行定量計(jì)算 典題2 2016年江蘇卷 如圖13 3 3所示 在A B和D A的過程中 氣體放出的熱量分別為4J和20J 在B C和C D的過程中 氣體吸收的熱量分別為20J和12J 求氣體完成一次循環(huán)對外界所做的功 圖13 3 3 解 由題意知完成一次循環(huán)氣體內(nèi)能不變 則 U 0 吸收的熱量Q 20 12 4 20 J 8J 由熱力學(xué)第一定律 U Q W得 W 8J 氣體對外做功8J 方法技巧 1 做功情況看氣體的體積 體積增大 氣體對外做功 W為負(fù) 體積縮小 外界對氣體做功 W為正 2 如果研究對象是理想氣體 則由于理想氣體沒有分子勢能 所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí) 主要體現(xiàn)在分子動(dòng)能的變化上 從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化 熱點(diǎn)2 熱力學(xué)第二定律 熱點(diǎn)歸納 1 對熱力學(xué)第二定律的理解 1 自發(fā)地 指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性 不需要借助外界提供能量的幫助 2 不產(chǎn)生其他影響 的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成 對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響 如吸熱 放熱 做功等 2 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì) 熱力學(xué)第二定律的每一種表述 都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性 進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 3 熱力學(xué)過程方向性的實(shí)例 典題3 多選 關(guān)于熱力學(xué)定律 下列說法正確的是 A 不可以從單一熱源吸收熱量 并把它全部用來做功B 可以從單一熱源吸收熱量 并把它全部用來做功C 不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體D 機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的實(shí)際宏觀過程是不可逆過程E 與熱現(xiàn)象有關(guān)的變化過程都具有方向性 解析 根據(jù)熱力學(xué)第二定律 不可能從單一熱源吸收熱量 并把它全部用來做功而不引起其他變化 如果可以引起其他變化 那么完全用來做功是有可能的 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 根據(jù)熱力學(xué)第二定律 可以使熱量自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體 但要引起其他變化 比如電冰箱要耗電 故選項(xiàng)C錯(cuò)誤 根據(jù)熱力學(xué)第二定律 機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的實(shí)際宏觀過程是不可逆過程 故選項(xiàng)D正確 與熱學(xué)有關(guān)的變化過程都具有方向性 選項(xiàng)E正確 答案 BDE 遷移拓展 多選 關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī) 下列說法正確的 是 A 能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功 而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類永動(dòng)機(jī)B 第二類永動(dòng)機(jī)違反了能量守恒定律 所以不可能制成C 第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成 說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D 第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成 說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 內(nèi)能卻不可能在不引起其他變化的同時(shí)全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能E 第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律 但違反熱力學(xué)第二定律答案 ADE 方法技巧 兩類永動(dòng)機(jī)的比較 熱點(diǎn)3 熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合問題 熱點(diǎn)歸納 典題4 2017年遼寧大連高三二模 一定質(zhì)量的理想氣體 狀態(tài)沿A B C D A的變化過程可用如圖13 3 4所示的p V圖線描述 其中D A為等溫線 氣體在狀態(tài)A時(shí)溫度為TA 300K 求 1 氣體在狀態(tài)C時(shí)溫度TC 2 若氣體在A B過程中吸熱1000J 則在A B過程中氣 體內(nèi)能如何變化 變化了多少 圖13 3 4 解 1 D A為等溫線 則TA TD 300K C到D過程由 代入數(shù)據(jù)解得 TC 375K 2 A到B過程壓強(qiáng)不變 則外界對氣體做功W p V 2 105 3 10 3 600J由熱力學(xué)第一定律 得 U Q W 1000J 600J 400J則在A B過程 氣體內(nèi)能增加 增加了400J