高考新課標物理一輪復(fù)習課件選修33第3講熱力學定律與能量守恒

1、1熱力學第一定律 (1)內(nèi)容：一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和 (2)表達式：UQW,第3講熱力學定律與能量守恒,(3)符號規(guī)定 2.熱力學第二定律 (1)表述一：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 (2)表述二：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,3能量守恒定律 (1)能量守恒定律的內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者是從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變 (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例如，機械能守恒定律具有適用條

2、件，而能量守恒定律是無條件的，是一切自然現(xiàn)象都遵守的基本規(guī)律,(3)兩類永動機 第一類永動機 不消耗任何能量，卻源源不斷地對外做功的機器 不能制成的原因：違背能量守恒定律 第二類永動機 從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來對外做功，而不引起其他變化的機器 不能制成的原因：違背了熱力學第二定律,1三種特殊情況 (1)若過程是絕熱的，則Q0，WU. (2)若過程中不做功，即W0，QU. (3)若過程的始、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即U0，則WQ0或WQ.,2在熱力學第二定律的表述中，“自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其他影響”的涵義 (1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助 (

3、2)“不產(chǎn)生其他影響”的涵義是發(fā)生的熱力學宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學方面的影響如吸熱、放熱、做功等,1對熱力學第二定律，下列理解正確的是() A自然界進行的一切宏觀過程都是可逆的 B自然界進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，是不可逆的 C熱量不可能由低溫物體傳遞到高溫物體 D第二類永動機違背了能量守恒定律，因此不可能制成 解析由熱力學第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化，由此說明熱量由低溫物體傳到高溫物體是可能的，但要引起其他變化，故C錯；第二類永動機并不違反能量守恒，卻違背了熱力學第二定律，故A、D錯，B正確 答案B,2一定量氣體，吸熱2

4、00 J，內(nèi)能減少20 J，下列說法中正確的是() A氣體對外做功180 J B氣體對外做功220 J C外界對氣體做功180 J D外界對氣體做功220 J 解析根據(jù)UQW，Q200 J，U20 J所以W220 J，即對外做功220 J，B項正確 答案B,3關(guān)于熱力學定律，下列說法正確的是() A在一定條件下物體的溫度可以降到0 K B物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功 C吸收了熱量的物體，其內(nèi)能一定增加 D壓縮氣體總能使氣體的溫度升高 答案B,4(2010廣東高考)如圖131所示是密閉的汽缸，外力推動活塞P壓縮氣體，對缸內(nèi)氣體做功800 J，同時氣體向外界放熱200 J，缸內(nèi)氣體的()

5、 A溫度升高，內(nèi)能增加600 J B溫度升高，內(nèi)能減少200 J C溫度降低，內(nèi)能增加600 J D溫度降低，內(nèi)能減少200 J 解析由熱力學第一定律知：由WQU得：U800 J(200 J)600 J，B、D錯，一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能大小只與溫度有關(guān)，U600 J0，故溫度一定升高，A選項正確，C錯 答案A,5(2011福州質(zhì)檢)(1)下列關(guān)于分子運動和熱現(xiàn)象的說法中正確的是_(填選項前的字母) A布朗運動反映了懸浮微粒中分子運動的無規(guī)則性 B冰融化為同溫度的水時，其分子勢能增加 C熱機效率不可能提高到100%，因為它違背了熱力學第一定律 D氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分

6、子之間存在斥力,(2)一定質(zhì)量的理想氣體，體積變大的同時，溫度也升高了，那么下面判斷正確的是_(填選項前的字母) A單位體積內(nèi)分子數(shù)一定增多 B氣體的壓強一定保持不變 C氣體一定從外界吸收熱量 D外界一定對氣體做正功 答案(1)B(2)C,6一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度視為不變，上升到湖面后氣泡并未破裂已知氣泡在湖底的體積為2 mL，壓強為1.5105 Pa，在湖面的壓強為1.0105 Pa.若氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，求： (1)氣泡在湖面時的體積； (2)若氣泡在上升過程中對外做功0.1 J，則氣泡吸收熱量還是放出熱量？吸收或放出多少熱量？ 解析(1)由玻意耳定律得p1V1p2V2

7、代入數(shù)據(jù)解得V23 mL. (2)由于氣體是理想氣體，所以當溫度不變時，其內(nèi)能不變，由熱力學第一定律UWQ，得QW0.1 J，即吸收0.1 J的熱量 答案(1)3 mL(2)吸收熱量0.1 J,考點一熱力學定律及能量守恒定律的理解及應(yīng)用 【典例1】 一定質(zhì)量的氣體，在從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)的過程中，吸收熱量280 J，并對外做功120 J，試問： (1)這些氣體的內(nèi)能發(fā)生了怎樣的變化？ (2)如果這些氣體又返回原來的狀態(tài)，并放出了240 J熱量，那么在返回的過程中是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做功多少？,解析(1)由熱力學第一定律可得 UWQ120 J280 J160 J 氣體的內(nèi)

8、能增加了160 J. (2)由于氣體的內(nèi)能僅與狀態(tài)有關(guān)，所以氣體從狀態(tài)回到狀態(tài)的過程中內(nèi)能的變化應(yīng)等于從狀態(tài)到狀態(tài)的過程中內(nèi)能的變化，則從狀態(tài)到狀態(tài)的內(nèi)能應(yīng)減少160 J 即U160 J，又Q240 J，根據(jù)熱力學第一定律得：UWQ， 所以WUQ160 J(240 J)80 J，即外界對氣體做功80 J. 答案(1)增加了160 J(2)外界對氣體做功80 J,UWQ，使用時注意符號法則(簡記為：外界對系統(tǒng)取正，系統(tǒng)對外取負)對理想氣體，U僅由溫度決定，W僅由體積決定，絕熱情況下，Q0.,【變式1】 (2011江蘇四市聯(lián)考)一定質(zhì)量的理想氣體(分子力不計)，體積由V膨脹到V.如果通過壓強不變的

9、過程實現(xiàn)，對外做功大小為W1，傳遞熱量的值為Q1，內(nèi)能變化為U1；如果通過溫度不變的過程來實現(xiàn)，對外做功大小為W2，傳遞熱量的值為Q2，內(nèi)能變化為U2，則() AW1W2，Q1U2 BW1W2，Q1Q2，U1U2 CW1U2 DW1W2，Q1Q2，U1U2,答案B,考點二氣體實驗定律與熱力學定律綜合 【典例2】 如圖132所示，體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞；汽缸內(nèi)密封有溫度為2.4T0、壓強為1.2p0的理想氣體，p0和T0分別為大氣的壓強和溫度已知：氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為UT，為正的常量；容器內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的求： (1)汽缸內(nèi)氣體與大氣

10、達到平衡時的體積V1； (2)在活塞下降過程中，汽缸內(nèi)氣體放出的熱量Q.,【變式2】 如圖133所示，教室內(nèi)用截面積為0.2 m2的絕熱活塞，將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在圓柱汽缸內(nèi)，活塞與汽缸之間無摩擦a狀態(tài)是汽缸放在冰水混合物中氣體達到的平衡狀態(tài)，活塞離汽缸底部的高度為0.6 m；b狀態(tài)是汽缸從容器中移出后達到的平衡狀態(tài)，活塞離汽缸底部的高度為0.65 m設(shè)室內(nèi)大氣壓強始終保持1.0105 Pa，忽略活塞質(zhì)量,(1)求教室內(nèi)的溫度； (2)若氣體從a狀態(tài)變化到b狀態(tài)的過程中，內(nèi)能增加了560 J，求此過程中氣體吸收的熱量 答案(1)295.75 K(2)1 560 J,1夏天，如果將自行車內(nèi)胎

11、充氣過足，又放在陽光下暴曬，車胎極易爆裂關(guān)于這一現(xiàn)象的描述(暴曬過程中內(nèi)胎容積幾乎不變)，下列說法錯誤的是() A車胎爆裂，是車胎內(nèi)氣體溫度升高，氣體分子間斥力急劇增大的結(jié)果 B在爆裂前的過程中，氣體溫度升高，分子無規(guī)則熱運動加劇，氣體壓強增大 C在車胎突然爆裂前的瞬間，氣體內(nèi)能增加 D在車胎突然爆裂后的瞬間，氣體內(nèi)能減少,解析分析題意得：車胎在陽光下暴曬，爆裂前內(nèi)能增加，氣體的溫度升高，分子無規(guī)則熱運動加劇，氣體壓強變大，所以選項B和C是正確的，易知選項A是錯誤的當車胎突然爆裂的瞬間，氣體膨脹對外做功，溫度也會有所下降，所以氣體內(nèi)能減少，選項D正確 答案A,2(2010重慶)給旱區(qū)送水的消防

12、車停于水平地面上，在緩慢放水過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計分子間勢能，則胎內(nèi)氣體() A從外界吸熱 B對外界做負功 C分子平均動能減小 D內(nèi)能增加 解析胎內(nèi)氣體經(jīng)歷了一個溫度不變、壓強減小、體積增大的過程溫度不變，分子平均動能和內(nèi)能不變體積增大氣體對外界做正功根據(jù)熱力學第一定律，氣體一定從外界吸熱A正確 答案A,3(2011全國卷，14改編)關(guān)于一定量的氣體，下列敘述正確的是() A氣體吸收的熱量不能完全轉(zhuǎn)化為功 B氣體體積增大時，其內(nèi)能一定減少 C氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加 D外界對氣體做功，氣體內(nèi)能可能減少,解析由熱力學第二定律的表述之一：不可能從單一熱源吸收熱量并把

13、它全部用來做功，而不引起其他變化，即氣體吸收熱量在引起其他變化的情況下，可以完全轉(zhuǎn)化為功，知A選項錯誤；氣體的內(nèi)能由氣體的溫度和體積共同決定，氣體體積增大，內(nèi)能不一定減少，故B項錯誤；由熱力學第一定律：UQW，若物體從外界吸熱，即Q0但同時對外做功，即W0，但同時向外界放熱，即Q0，且QW0，所以D項正確 答案D,4(2011廣東卷，14)如圖134所示為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動的動程中(),A外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大 B外界對氣體做功，氣體內(nèi)能減小 C氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增大 D氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小 解析筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，當氣體體積變小時，則外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大，A正確 答案A,5(2011全國卷，33改編)對于一定量的理想氣體，下列說法錯誤的是() A若氣體的壓強和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變 B若氣體的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變 C氣體溫度每升高1 K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程有關(guān) D當氣體溫度升高時，氣體的內(nèi)能一定增大 答案B,6(2010全國理綜改編)如圖135所示，一絕熱容器被隔板K隔開成a、b兩部分已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空抽開隔板