選修33物態(tài)和物態(tài)變化熱力學(xué)定律

1、第七講：選修3-3 物態(tài)和物態(tài)變化 熱力學(xué)定律命題人：孟祥濤課時安排：2課時教學(xué)目標(biāo)：1知道熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容，會討論物體內(nèi)能的變化情況2知道熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容，了解熱傳導(dǎo)的方向性3能夠運(yùn)用所學(xué)知識分析解決有關(guān)的熱現(xiàn)象本講重點(diǎn)：熱力學(xué)第一定律，物體內(nèi)能的變化本講難點(diǎn)：1熱力學(xué)第一定律，物體內(nèi)能的變化2熱力學(xué)第二定律，熱傳導(dǎo)的方向性考點(diǎn)點(diǎn)撥：1關(guān)于物體的內(nèi)能及內(nèi)能變化熱力學(xué)第一定律2關(guān)于熱傳導(dǎo)的方向性熱力學(xué)第二定第一課時一、考點(diǎn)掃描（一）知識整合1內(nèi)能的概念（1）分子的平均動能_是分子平均動能的標(biāo)志_越高，分子平均動能越大（2）分子勢能：意義：由于分子間存在_所以分子具有由它們的位置決定的能

2、，稱為分子勢能分子勢能的決定因素。微觀上：決定于分子間距和分子排列情況宏觀上：跟物體體積有關(guān)分子勢能的變化與分子間距離的變化有關(guān)，宏觀上，跟物體的體積有關(guān)，當(dāng)r > r。時，分子力為引力，當(dāng)r增大時，分子力做_功，分子勢能_；當(dāng)r < r。時分子力為斥力，r 減小，分子力做_ 功，分子勢能_；當(dāng)r=r。時，分子勢能_（不等于零）。（3）物體的內(nèi)能：_；叫物體的內(nèi)能內(nèi)能是狀態(tài)量物體的內(nèi)能是由物質(zhì)的_、_、_等因素所決定的。2物體的內(nèi)能的變化改變物體的內(nèi)能有兩種方式：做功是其他形式的能與內(nèi)能_的過程，內(nèi)能改變了多少用_量度熱傳遞是_的過程，內(nèi)能改變了多少用_來量度。熱傳遞的條件：_，熱

3、量自動地從_向_傳遞，當(dāng)_時達(dá)到平衡即熱平衡。做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的，但本質(zhì)有區(qū)別。3熱力學(xué)第一定律（1）內(nèi)容：_（2）表達(dá)式：_（3）符號法則：_4熱力學(xué)第二定律內(nèi)容：_表述一：_表述二：_5能的轉(zhuǎn)化和守恒定律內(nèi)容：_6第一類永動機(jī)違背_第二類永動機(jī)雖然不違背_，但違背_（二）重難點(diǎn)闡釋1、功與熱的異同（1）功與熱的相同點(diǎn)：它們在引起物體內(nèi)能的變化上是等效的。（2）功與熱傳遞的不同點(diǎn)：熱傳遞是一個物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)移為另一個物體的內(nèi)能，做功是其他形式的能與物體內(nèi)能間的轉(zhuǎn)化。2、溫度、內(nèi)能、熱量、熱能等概念的區(qū)別（1）溫度：表示物體的冷熱程度，是物體分子平均動能大小的標(biāo)志，它是大量分

4、子熱運(yùn)動的集體表現(xiàn)，對個別分子來說，溫度沒有意義。（2）內(nèi)能：物體內(nèi)所有分子動能和勢能的總和，它是由大量分子的熱運(yùn)動和分子的相對位置所決定的能。（3）熱量：是熱傳遞過程中內(nèi)能的改變量，熱量用來量度熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量（4）熱能：是內(nèi)能通俗的說法。溫度和內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量則是過程量，熱傳遞的前提條件是存在溫差，傳遞的是熱量，實(shí)質(zhì)上是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。4分析物體內(nèi)能變化的方法有兩種（1）根據(jù)物體內(nèi)能的組成來分析，物體的內(nèi)能是組成物體的所有分子動能和勢能的總和，由溫度的變化來判斷分子平均動能的變化由體積的變化來判斷分子力做功的正負(fù)從而判斷分子勢能的變化，最后確定物體內(nèi)能的變化。（2）根據(jù)能量守恒定律，

5、熱力學(xué)第一定律來分析，先弄清楚能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系和轉(zhuǎn)化的方向，即物體是吸熱還是放熱，是物體對外做功還是外界對物體做功，最后判斷內(nèi)能是增加還是減小例如有些固體溶解為液體，無法判斷分子勢能的變化，則只能運(yùn)用第二種方法分析。第七講：選修3-3 物態(tài)和物態(tài)變化 熱力學(xué)定律命題人：孟祥濤二、高考要點(diǎn)精析（一）關(guān)于物體的內(nèi)能及內(nèi)能變化熱力學(xué)第一定律考點(diǎn)點(diǎn)撥內(nèi)能：物體內(nèi)所有分子動能和勢能的總和，它是由大量分子的熱運(yùn)動和分子的相對位置所決定的能。要同時考慮做功和熱傳遞兩個途徑來確定內(nèi)能的變化。即根據(jù)能量守恒定律，熱力學(xué)第一定律來分析，先弄清楚能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系和轉(zhuǎn)化的方向，即物體是吸熱還是放熱，是物體對外做功還是外界

6、對物體做功，最后判斷內(nèi)能是增加還是減小例如有些固體溶解為液體，無法判斷分子勢能的變化，則只能運(yùn)用第二種方法分析。【例1】 關(guān)于物體的內(nèi)能正確的說法是（ ）A.溫度、質(zhì)量相同的物體具有相等的內(nèi)能B物體的內(nèi)能與物體的體積有關(guān)C機(jī)械能越大的物體，內(nèi)能也一定越大D溫度相同的兩物體具有相同的內(nèi)能解析：物體內(nèi)所有分子的動能與勢能之和叫內(nèi)能，溫度相同，分子平均動能相同；質(zhì)量相同，分子個數(shù)不一定相同，還有分子勢能，故A、D不正確，機(jī)械能大的物體內(nèi)能不一定大，故C不正確。答案：B【例2】 一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4. 2 × 105 J的熱量同時氣體對外做了6×105J的功，問：（1）物體

7、的內(nèi)能變化了多少？（2）分子勢能是增加還是減少？（3）分子動能如何變化？解析：可根據(jù)熱力學(xué)第一定律：E= W+Q定量分析。（1）因氣體從外界吸收熱量，所以Q=4. 2 × 105 J氣體對外做功6×105J，則外界對氣體做功W= 6×105J據(jù)熱力學(xué)第一定律E= W+Q得E = 6×105+4. 2 × 105 J= 1.8× 105 J所以物體內(nèi)能減少了1. 8 ×105J.（2）因?yàn)闅怏w對外做功，體積膨脹分子間距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體的分子勢能增加了（3）因?yàn)闅怏w內(nèi)能減少了，而分子勢能增加了，所以分子動能必然減少了

8、且分子動能的減少量一定大于分子勢能的增量。【例3】如圖所示，固定容器及可動活塞P都是絕熱的，中間有一導(dǎo)熱的固定隔板B, B的兩邊分別盛有氣體甲和乙,現(xiàn)將活塞P緩慢地向B移動一段距離，已知?dú)怏w的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高,在移動P的過程中（ ）A外力對乙做功；甲的內(nèi)能不變。B外力對乙做功；乙的內(nèi)能不變。C乙傳遞熱量給甲；乙的內(nèi)能增加。D乙的內(nèi)能增加；甲的內(nèi)能不變。解析：審題時要弄清隔板是固定且導(dǎo)熱當(dāng)活塞P向B移動時外力做功氣體乙的內(nèi)能增加氣體乙的溫度升高，乙通過導(dǎo)熱板B向氣體甲傳熱因此甲的內(nèi)能增加因此選項(xiàng)A、B、D錯誤選項(xiàng)C正確本題考生的主要失誤：在分析氣體乙內(nèi)能時，部分考生認(rèn)為外力做功使乙的內(nèi)能

9、增加但乙向甲傳熱又會使乙的內(nèi)能減少無法判斷乙的內(nèi)能增加或減少或不變產(chǎn)生困惑。正確答案為選項(xiàng)C。考點(diǎn)精煉1有一個小氣泡從水池底緩慢地上升，氣泡跟水不發(fā)生熱傳遞，而氣泡內(nèi)氣體體積不斷增大，小氣泡上升過程中（ ）h甲乙A由于氣泡克服重力做功，內(nèi)能減少B由于重力和浮力的合力對氣泡做功，內(nèi)能增加C由于氣泡內(nèi)氣體膨脹做功，內(nèi)能增加D由于氣泡內(nèi)氣體膨脹做功，內(nèi)能減少2下列關(guān)于熱現(xiàn)象的說法正確的是（ ）A外界對物體做功物體的內(nèi)能一定增加B氣體的溫度升高，氣體的壓強(qiáng)一定增大C任何條件下，熱量都不會由低溫物體傳遞到高溫物體D任何熱機(jī)都不可能使燃料釋放的熱量完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能3如圖所示氣缸放置在水平地面上，質(zhì)量為m的

10、活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，兩氣室充有氣體，汽缸、活塞是絕熱的且不漏氣開始活塞被銷釘固定，現(xiàn)將銷釘拔掉、活塞最終靜止在據(jù)原位置下方h處，設(shè)活塞移動前后甲氣體內(nèi)能的變化量為E，不計(jì)氣體重心改變的影響，下列說法的是（ ）AE=mgh BE> mgh CE<mgh D以上三種均有可能 第二課時（二）關(guān)于熱傳導(dǎo)的方向性熱力學(xué)第二定律考點(diǎn)點(diǎn)撥（1）熱傳導(dǎo)的方向性。熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的，這個過程可以向一個方向自發(fā)地進(jìn)行（熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體），但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行。（2）第二類永動機(jī)不可能制成。我們把沒有冷凝器，只有單一熱源，從單一熱源吸收熱量全部用來做功，而不引

11、起其它變化的熱機(jī)稱為第二類永動機(jī)。這表明機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性：機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。（3）熱力學(xué)第二定律。表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化（按熱傳導(dǎo)的方向性表述）。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（按機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述）。第二類永動機(jī)是不可能制成的。熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識到：自然界種進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。它揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，使得它成為獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個重要的自然規(guī)律。（4）能量耗散。自然界的能量是守恒的，但是有的能量便于利用，有些能

12、量不便于利用。很多事例證明，我們無法把流散的內(nèi)能重新收集起來加以利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。它從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀現(xiàn)象具有方向性?！纠?】 圖中氣缸內(nèi)盛有一定量的理想氣體，氣缸壁是導(dǎo)熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與氣缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣?，F(xiàn)將活塞桿與外界連接使其緩慢的向右移動，這樣氣體將等溫膨脹并通過桿對外做功。若已知理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則下列說法正確的是A氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，因此此過程違反熱力學(xué)第二定律。B氣體是從單一熱源吸熱，但并未全用來對外做功，所以此過程不違反熱力學(xué)第二定律C氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，但此過程不違反熱力學(xué)第二

13、定律DABC三種說法都不對解析：活塞向右緩慢移動，封閉氣體有足夠長的時間與外界發(fā)生熱傳遞，封閉氣體的溫度保持不變，因此封閉氣體的內(nèi)能保持不變；封閉氣體的體積變大，對外界做功，由內(nèi)能不變可知?dú)怏w是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，由于此過程要借助外界“幫助”才能實(shí)現(xiàn)，故過程不違反熱力學(xué)第二定律。答案：C 考點(diǎn)精煉參考答案 1D 2D 3B高二物理期末備考天天練8命題人：孟祥濤訓(xùn)練內(nèi)容：第七講：選修3-3 物態(tài)和物態(tài)變化 熱力學(xué)定律1下列說法中正確的是A物體吸熱后溫度一定升高B物體溫度升高一定是因?yàn)槲樟藷崃緾0的冰化為0的水的過程中內(nèi)能不變D100的水變?yōu)?00的水汽的過程中內(nèi)能增大2如圖所示的絕

14、熱容器，把隔板抽掉，讓左側(cè)氣體自由膨脹到右側(cè)直至平衡A氣體對外做功，內(nèi)能減少，溫度降低B氣體對外做功，內(nèi)能不變，溫度不變C氣體不做功，內(nèi)能不變，溫度不變，壓強(qiáng)減小D氣體不做功，內(nèi)能減少，壓強(qiáng)減小點(diǎn)評：學(xué)生容易出現(xiàn)的錯誤：認(rèn)為氣體體積變大就對外做功；認(rèn)為壓強(qiáng)減小，溫度降低3如圖所示，導(dǎo)熱氣缸開口向下，內(nèi)有理想氣體，缸內(nèi)活塞可以自由滑動且不漏氣，活塞下掛一個砂桶，桶內(nèi)裝滿砂子時，活塞恰好靜止?，F(xiàn)在把砂桶底部鉆一個小洞，細(xì)砂緩慢流出，并緩慢降低氣缸外部環(huán)境溫度，則 （ ）A氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)能可能不變B氣體對外界作功，氣體溫度可能降低C氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能一定減小D外界對氣體作功，氣體內(nèi)能一定

15、增加BAh2h1Mm4如圖所示，開口向上的柱形容器放在水平地面上，質(zhì)量為m的活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉在柱形容器內(nèi)，活塞與容器壁間的摩擦忽略不計(jì)。質(zhì)量為M的物體從距活塞高h(yuǎn)1處自由下落到活塞上，并隨活塞一起下降到最低位置B處。設(shè)在這一過程中容器內(nèi)氣體與外界沒有熱交換，則可知下列說法中不正確的是 （ ）A活塞從A下降到B的過程中，速度先增大后減小到零B活塞在B處時，氣體壓強(qiáng)最大，溫度最低C活塞從A下降到B的過程中，氣體內(nèi)能的增加量小于Mg（h1+h2）+mg h2+p0S h2D活塞從A下降到B的過程中，氣體內(nèi)能的增加量等于Mg（h1+h2）+mg h2+p0S h25做功和熱傳遞都能夠改變物

16、體的內(nèi)能。在下列改變物體內(nèi)能的方法中，屬于做功過程的是（ ）A燃?xì)鉅t火上的壺水逐漸升溫的過程B柴油機(jī)氣缸內(nèi)氣體被壓縮的過程C物體在陽光下被曬熱的過程D把燒紅的鐵塊投入水中使鐵塊溫度降低的過程6根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷，下列說法正確的是（ ）A內(nèi)能可以自發(fā)的轉(zhuǎn)變成機(jī)械能B擴(kuò)散的過程完全可逆的。C火力發(fā)電時，燃燒物質(zhì)的內(nèi)能不可以全部轉(zhuǎn)化為電能D熱量不可能自發(fā)的從低溫物體傳遞到高溫物體7如圖所示，兩個相通的容器P、Q間裝的閥門K，P中充滿氣體，Q內(nèi)為真空，整個系統(tǒng)與外界沒有熱交換。打開閥門K后，P中的氣體進(jìn)入Q中，最終達(dá)到平衡，則（ ）A氣體體積膨脹，內(nèi)能增加B氣體分子勢能減少，內(nèi)能增加C氣體分子勢能

17、增加，壓強(qiáng)可能不變DQ中氣體不可能自發(fā)地全部退回到P中8下列說法中正確的是A任何物體的內(nèi)能就是組成物體的所有分子熱運(yùn)動動能的總和B只要對內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn)，就可以把內(nèi)燃機(jī)得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的方式上是不同的D滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)進(jìn)行9如右題圖，某同學(xué)將空的薄金屬筒開口向下壓入水中。設(shè)水溫均勻且恒定，筒內(nèi)空氣無泄漏，不計(jì)氣體分子間相互作用，則被淹沒的金屬筒在緩慢下降過程中，筒內(nèi)空氣體積減小，( )A從外界吸熱 B內(nèi)能增大C向外界放熱 D內(nèi)能減小10關(guān)于對永動機(jī)的認(rèn)識，下列說法正確的是：A第一類永動機(jī)和第二類永動機(jī)都違背了能量守恒定律，所以都不可能制成B第一類永動機(jī)違背了能量守恒定律，第二類永動機(jī)沒有違背能量守恒定律，因此，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，第二類永動機(jī)是可以制成的。C第一類永動機(jī)違反了熱力學(xué)第一定律，第二類永動機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律，這兩類永動機(jī)都不可能制成。D兩類永動機(jī)的實(shí)質(zhì)和工作原理是相同的，都是人們的美好設(shè)想，是永遠(yuǎn)不會實(shí)現(xiàn)的。11一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了2.6×105J的熱量，內(nèi)能增加了4.2×105J。這個過程是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做了多少功？高二物理期末備考天天練8答案1解析：吸熱后物體溫度不一定升高，例如冰融化為水或水沸騰時都需要吸熱