高三物理一輪復(fù)習(xí)配套課件133熱力學(xué)定律與能量守恒定律.ppt

第3節(jié)熱力學(xué)定律與能量守恒定律,-2-,一、熱力學(xué)第一定律1.改變物體內(nèi)能的兩種方式(1)做功;(2)熱傳遞。2.熱力學(xué)第一定律(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傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和。(2)表達(dá)式:U=Q+W。,-3-,二、能量守恒定律1.內(nèi)容能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。2.條件性能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律,某一種形式的能是否守恒是有條件的。3.第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的,它違背了能量守恒定律。,-4-,三、熱力學(xué)第二定律1.熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)克勞修斯表述:熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。(2)開爾文表述:不可能從單一熱庫吸收熱量,使之完全變成功,而不產(chǎn)生其他影響?；虮硎鰹椤暗诙愑绖?dòng)機(jī)是不可能制成的”。2.用熵的概念表示熱力學(xué)第二定律在任何自然過程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小。3.熱力學(xué)第二定律的微觀意義一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行。4.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第二定律。,-5-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律1.熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過程是等效的,而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系。2.對(duì)公式U=Q+W符號(hào)的規(guī)定,-6-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,3.幾種特殊情況(1)若過程是絕熱的,則Q=0,W=U,外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量。(2)若過程中不做功,即W=0,則Q=U,物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量。(3)若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變,即U=0,則W+Q=0或W=-Q,外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量。,-7-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,例1(2017全國卷)如圖,用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分,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)汽缸。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()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(duì)外界做功D.氣體在被壓縮的過程中,外界對(duì)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,解析,-8-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,思維點(diǎn)撥要知道氣體在向真空膨脹時(shí)不對(duì)外做功;絕熱狀態(tài)時(shí)Q=0;理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。,應(yīng)用熱力學(xué)第一定律的三點(diǎn)注意1.做功看體積:體積增大,氣體對(duì)外做功,W為負(fù);體積縮小,外界對(duì)氣體做功,W為正。氣體向真空中自由膨脹,對(duì)外界不做功,W=0。2.與外界絕熱,則不發(fā)生熱傳遞,此時(shí)Q=0。3.由于理想氣體沒有分子勢(shì)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。,-9-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,即學(xué)即練1.(2017北京昌平期末)下列說法正確的是()A.物體放出熱量,其內(nèi)能一定減小B.物體對(duì)外做功,其內(nèi)能一定減小C.物體吸收熱量,同時(shí)對(duì)外做功,其內(nèi)能可能增加D.物體放出熱量,同時(shí)對(duì)外做功,其內(nèi)能可能不變,答案,解析,-10-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,2.(2016江蘇卷)如圖所示,在AB和DA的過程中,氣體放出的熱量分別為4J和20J。在BC和CD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(duì)外界所做的功。,答案,解析,-11-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,3.(2017甘肅臨夏期末)在如圖所示的坐標(biāo)系中,一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過程:第一種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)B,外界對(duì)該氣體做功為6J;第二種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)C,該氣體從外界吸收的熱量為9J。圖線AC的反向延長線過坐標(biāo)原點(diǎn)O,B、C兩狀態(tài)的溫度相同,理想氣體的分子勢(shì)能為零。求:(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程,該氣體對(duì)外界做的功W1和其內(nèi)能的增量U1;(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程,該氣體內(nèi)能的增量U2及其從外界吸收的熱量Q2。,-12-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,答案:(1)09J(2)9J3J解析:(1)由題意知從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程,氣體發(fā)生等容變化該氣體對(duì)外界做的功W1=0根據(jù)熱力學(xué)第一定律U1=W1+Q1內(nèi)能的增量U1=Q1=9J。(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程,體積減小,溫度升高該氣體內(nèi)能的增量U2=U1=9J根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U2=W2+Q2從外界吸收的熱量Q2=U2-W2=3J。,-13-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,熱力學(xué)第二定律1.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。2.兩類永動(dòng)機(jī)的比較,-14-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,例2(多選)(2017四川廣安模擬)關(guān)于熱力學(xué)定律,下列說法正確的是()A.為了增加物體的內(nèi)能,必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量B.對(duì)某物體做功,必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加C.可以從單一熱源吸收熱量,使之完全變?yōu)楣.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體E.功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬暮暧^自然過程是不可逆過程,答案,解析,-15-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,熱力學(xué)過程方向性實(shí)例,-16-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,即學(xué)即練4.(2017河北廊坊期末)關(guān)于兩類永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)的兩個(gè)定律,下列說法正確的是()A.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第一定律B.第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第二定律C.由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能,熱傳遞也不一定改變內(nèi)能,但同時(shí)做功和熱傳遞一定會(huì)改變內(nèi)能D.由熱力學(xué)第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的,從單一熱源吸收熱量,完全變成功也是可能的,答案,解析,-17-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,5.(多選)以下哪個(gè)現(xiàn)象不違背熱力學(xué)第二定律()A.一杯熱茶在打開蓋后,茶會(huì)自動(dòng)變涼B.沒有漏氣、沒有摩擦的理想熱機(jī),其效率可能是100%C.桶中渾濁的泥水在靜置一段時(shí)間后,泥沙下沉,上面的水變清,泥、水自動(dòng)分離D.熱量自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E.在地面上運(yùn)動(dòng)的物體逐漸停下來,機(jī)械能全部變?yōu)閮?nèi)能,答案,解析,-18-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,6.(2016全國卷)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(duì)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,解析,-19-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用一定質(zhì)量的理想氣體不同圖象的比較,-20-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,-21-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,考點(diǎn)1利用圖象比較氣體的狀態(tài)例3(多選)(2017江西上高縣校級(jí)月考)如圖所示是一定質(zhì)量的理想氣體的體積V和攝氏溫度t變化關(guān)系的V-t圖象,氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中,下列說法正確的是()A.氣體的內(nèi)能增大B.氣體的內(nèi)能不變C.氣體的壓強(qiáng)減小D.氣體的壓強(qiáng)不變,答案,解析,-22-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,思維點(diǎn)撥理想氣體的內(nèi)能由溫度決定,結(jié)合溫度的變化判斷氣體內(nèi)能變化,根據(jù)氣體定律,結(jié)合V-T圖線判斷氣體壓強(qiáng)的變化。,氣體狀態(tài)變化圖象的應(yīng)用技巧1.明確點(diǎn)、線的物理意義。2.明確斜率的物理意義。,-23-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,考點(diǎn)2熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)圖象的綜合應(yīng)用例4(2017全國卷)如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā),經(jīng)過等容過程ab到達(dá)狀態(tài)b,再經(jīng)過等溫過程bc到達(dá)狀態(tài)c,最后經(jīng)等壓過程ca回到狀態(tài)a。下列說法正確的是()A.在過程ab中氣體的內(nèi)能增加B.在過程ca中外界對(duì)氣體做功C.在過程ab中氣體對(duì)外界做功D.在過程bc中氣體從外界吸收熱量E.在過程ca中氣體從外界吸收熱量,答案,解析,-24-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,思維點(diǎn)撥本題考查了理想氣體的三種特殊狀態(tài)變化,解題時(shí)要分析清楚圖象,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程與熱力學(xué)第一定律解題。方法總結(jié),-25-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,即學(xué)即練7.(多選)(2017河北正定縣校級(jí)期中)如圖為一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的p-T圖象,圖象為一條過原點(diǎn)的直線,則關(guān)于該變化過程,下列判斷正確的是()A.氣體的壓強(qiáng)增大,單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)不變B.氣體對(duì)外界做功,其內(nèi)能增加C.外界對(duì)氣體不做功,其內(nèi)能不變D.氣體從外界吸收熱量,其內(nèi)能增大,答案,解析,-26-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,8.(2017江蘇卷)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變化到狀態(tài)C,其V-T圖象如圖所示。下列說法正確的有。A.AB的過程中,氣體對(duì)外界做功B.AB的過程中,氣體放出熱量C.BC的過程中,氣體壓強(qiáng)不變D.ABC的過程中,氣體內(nèi)能增加,答案,解析,-27-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,9.(2016全國卷)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圖象如圖所示,其中對(duì)角線ac的延長線過原點(diǎn)O。下列判斷正確的是()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(duì)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(duì)外界做的功E.在過程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過程da中氣體對(duì)外界做的功,答案,解析,-28-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,