2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)講義：熱力學(xué)定律與能量守恒

1、PAGE 5 -3講熱力學(xué)定律與能量守恒必備知識(shí)一、熱力學(xué)第一定律1.改變內(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=W+Q。(3)符號(hào)法則。符號(hào)WQU+外界對(duì)物體做功物體吸收熱量內(nèi)能增加-物體對(duì)外界做功物體放出熱量內(nèi)能減小絕熱過程:有Q=0,則W=U。若不做功:即W=0,則Q=U。若內(nèi)能不變,即U=0,則W+Q=0。二、熱力學(xué)第二定律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?/p>

2、二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的”。如圖所示,用熵的概念描述:在任何自然過程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小(熱力學(xué)第二定律又叫熵增加原理)。三、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,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的過程中,能量的總量保持不變。2.普適性: 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(jī)械能守恒定律具有適用條件,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.能源的利用:(1)存在能量耗散和品質(zhì)降低。(2)重視利用能源時(shí)對(duì)環(huán)境的影響。(3)要開發(fā)新能源(如太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、水

3、流能等)?；A(chǔ)小題1.判斷下列題目的正誤。(1)做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)是相同的。()(2)自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來越小,說明能量正在消失。()(3)物體吸收熱量,同時(shí)對(duì)外做功,內(nèi)能可能不變。()(4)一定質(zhì)量的理想氣體向真空中自由膨脹,體積增大,對(duì)外做功,熵增加。()(5)熱量不可以從低溫物體傳到高溫物體。()(6)熱機(jī)中,燃?xì)獾膬?nèi)能可以全部變?yōu)闄C(jī)械能而不引起其他變化。()提示:(1)。做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能,但實(shí)質(zhì)不同。前者是能量的轉(zhuǎn)化,后者是能量的轉(zhuǎn)移。(2)。自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來越小,是因?yàn)樽枇ψ龉?機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,能量并沒有消失。(3)。物體吸收熱量,對(duì)外做功,若W+Q

4、=0,則物體的內(nèi)能不變。(4)。一定質(zhì)量的理想氣體向真空中自由膨脹的過程中,盡管體積增大,但由于不存在作用力,故不做功,內(nèi)能不變,但氣體的熵增加。(5)。熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,如電冰箱、空調(diào)器等,只是不能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體。(6)。熱機(jī)中,燃?xì)獾膬?nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,但一定引起其他變化。2.(教材改編題)(多選)下列現(xiàn)象中能夠發(fā)生的是()A.一杯熱茶在打開杯蓋后,茶會(huì)自動(dòng)變得更熱B.蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能C.桶中混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.電冰箱通電后把冰箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到冰箱外高溫物體【解析】選C、D。熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,A錯(cuò)誤;內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化,B錯(cuò)誤;桶中混濁的泥水在靜置一段時(shí)間后,由于重力作用,泥沙下沉,上面的水變清,C正確;電冰箱消耗電能可以把冰箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到冰箱外高溫物體,D正確。3.如圖所示,絕熱容器中間用隔板隔開,左側(cè)裝有氣體,右側(cè)為真空,現(xiàn)將隔板抽掉,讓左側(cè)氣體自由膨脹到右側(cè)直至平衡,在此過程中()A.氣體對(duì)外界做功,溫度降低,內(nèi)能減少B.氣體對(duì)外界做功,溫度不變,內(nèi)能不變C.氣體不做功,溫度不變,內(nèi)能不變D.氣體不做功,溫度不變,內(nèi)能減少【解析】選C。右側(cè)為真空,氣體自由膨脹做功“沒有對(duì)象”,當(dāng)然不做功。根據(jù)熱力學(xué)第一定律有