【優(yōu)化方案】高考物理總復(fù)習(xí) 第8章第二節(jié) 熱力學(xué)定律及能量守恒 氣體課件 大綱

第二節(jié)熱力學(xué)定律及能量守恒氣體第二節(jié)熱力學(xué)定律及能量守恒氣體基礎(chǔ)知識梳理課堂互動講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練基礎(chǔ)知識梳理一、熱力學(xué)定律1．熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一般情況下，如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程，那么，外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體_______的增加ΔU.(2)表達(dá)式：ΔU＝_______.內(nèi)能W＋Q2．熱力學(xué)第二定律兩種表述：(1)不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而__________________．(2)不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而_________________．3．熱力學(xué)第三定律(1)內(nèi)容：熱力學(xué)零度不可達(dá)到．(2)熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t的關(guān)系：T＝t＋__________K.不引起其他變化不引起其他變化273.154．兩類永動機(jī)第一類永動機(jī)第二類永動機(jī)不消耗能量卻可以源源不斷地對外做功的機(jī)器從單一熱源吸熱，全部用來對外做功而不引起其他變化的機(jī)器違背能量守恒定律，不可能實現(xiàn)違背熱力學(xué)第二定律，不可能實現(xiàn)二、能量守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，其總量不變．三、氣體的狀態(tài)參量1．溫度(1)宏觀上：表示物體的_______程度．(2)微觀上：表示氣體分子無規(guī)則熱運動的_______程度．冷熱激烈(3)溫標(biāo)：常用的溫標(biāo)有______________和攝氏溫標(biāo)．2．體積(1)宏觀上：容納氣體的_______．(2)微觀上：氣體分子所能達(dá)到的_______．(3)單位：國際單位為m3，且1m3＝103dm3＝_______cm3.熱力學(xué)溫標(biāo)體積空間1063．壓強(qiáng)(1)宏觀上：器壁單位面積上受到的_______．(2)微觀上：大量氣體分子單位時間作用在單位面積上的_______．(3)單位：國際單位為帕，符號為Pa，且1atm＝______________Pa＝76cmHg.(4)大小決定因素宏觀上：氣體的_______、_______和物質(zhì)的量．微觀上：單位體積內(nèi)的分子數(shù)和____________．沖力沖量1.013×105溫度體積分子平均動能名師點撥：一定質(zhì)量的氣體，p與T、V有關(guān)．三個參量中不可能只有一個參量發(fā)生變化，至少有兩個或三個同時改變．四、氣體分子動理論1．氣體分子運動的特點：由于氣體分子間距大，氣體分子的大小可以忽略，分子間的作用力很小，也可以忽略．因此，除分子間及分子與器壁間碰撞外，分子間無相互作用力，所以不計___________，氣體的內(nèi)能只與氣體的物質(zhì)的量和_______有關(guān)，分子處于自由運動狀態(tài)．分子勢能溫度2．氣體分子子運動的統(tǒng)統(tǒng)計規(guī)律(1)氣體分子沿沿各個方向向運動的機(jī)機(jī)會(機(jī)率)_____．(2)大量氣體分分子的速率率分布呈現(xiàn)現(xiàn)_______(中等速率的的分子數(shù)目目多)、_______(速率大或小小的分子數(shù)數(shù)目少)的規(guī)律．(3)當(dāng)溫度升高高時，“中中間多”的的這一“高高峰”向_______的一方移動動，即速率率大的分子子數(shù)目增多多，速率小小的分子數(shù)數(shù)目減少，，分子的平平均速率_______，但不是每每個氣體分分子的速率率均增大．．均等中間多兩頭少速率大增大名師點撥：：理想氣體是是實際氣體體在一定條條件下近似似的一種物物理模型，，在溫度不不太低、壓壓強(qiáng)不太大大的情況下下，實際氣氣體可當(dāng)成成理想氣體體來處理，，理想氣體體沒有分子子勢能，內(nèi)內(nèi)能只由溫溫度和氣體體物質(zhì)的量量來決定．．課堂互動講練一、對熱力力學(xué)第一定定律的理解解1．由ΔU＝Q＋W，可知改變變物體的內(nèi)內(nèi)能有兩種種方式：做做功和熱傳傳遞，只考考慮其中之之一無法確確定內(nèi)能的的變化．2．在ΔU＝Q＋W中，W表示做功情情況，說明明內(nèi)能和其其他形式的的能可以相相互轉(zhuǎn)化；；Q表示吸熱或或放熱的情情況，說明明內(nèi)能可以以從一個物物體轉(zhuǎn)移到到另一個物物體，而ΔU＝Q＋W是能量守恒恒定律的具具體體現(xiàn)．．3．對公式ΔU＝Q＋W符號號的的規(guī)規(guī)定定符號WQΔU＋外界對物體做功物體吸收熱量內(nèi)能增加－物體對外界做功物體放出熱量內(nèi)能減少4.幾種種特特殊殊情情況況(1)若過過程程是是絕絕熱熱的的，，則則Q＝0，W＝ΔU，外外界界對對物物體體做做的的功功等等于于物物體體內(nèi)內(nèi)能能的的增增加加．．(2)若過過程程中中不不做做功功，，即即W＝0，則則Q＝ΔU，物物體體吸吸收收的的熱熱量量等等于于物物體體內(nèi)內(nèi)能能的的增增加加．．(3)若過過程程的的始始末末狀狀態(tài)態(tài)物物體體的的內(nèi)內(nèi)能能不不變變，，即即ΔU＝0，則則W＋Q＝0或W＝－－Q，外外界界對對物物體體做做的的功功等等于于物物體體放放出出的的熱熱量量．．特別別提提醒醒：：(1)應(yīng)用用熱熱力力學(xué)學(xué)第第一一定定律律時時要要明明確確研研究究的的對對象象是是哪哪個個物物體體或或者者是是哪哪個個熱熱力力學(xué)學(xué)系系統(tǒng)統(tǒng)．．(2)應(yīng)用用熱熱力力學(xué)學(xué)第第一一定定律律計計算算時時，，要要依依照照符符號號法法則則代代入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)．．對對結(jié)結(jié)果果的的正正、、負(fù)負(fù)也也同同樣樣依依照照規(guī)規(guī)則則來來解解釋釋其其意意義義．．1.(2010年高高考考廣廣東東理理綜綜卷卷)圖8－2－1是密密閉閉的的汽汽缸缸，，外外力力推推動動活活塞塞P壓縮縮氣氣體體，，對對缸缸內(nèi)內(nèi)氣氣體體做做功功800J，同同時時氣氣體體向向外外界界放放熱熱200J，缸缸內(nèi)內(nèi)氣氣體體的的()A．溫溫度度升升高高，，內(nèi)內(nèi)能能增增加加600JB．溫溫度度升升高高，，內(nèi)內(nèi)能能減減少少200JC．溫溫度度降降低低，，內(nèi)內(nèi)能能增增加加600JD．溫溫度度降降低低，，內(nèi)內(nèi)能能減減少少200J即時應(yīng)用圖8－2－1解析析：：選A.對一一定定質(zhì)質(zhì)量量的的氣氣體體，，由由熱熱力力學(xué)學(xué)第第一一定定律律ΔU＝W＋Q可知知，，ΔU＝800J＋(－200J)＝600J，ΔU為正表表示內(nèi)內(nèi)能增增加了了600J，對氣氣體來來說，，分子子間距距較大大，分分子勢勢能為為零，，內(nèi)能能等于于所有有分子子動能能的和和，內(nèi)內(nèi)能增增加，，氣體體分子子的平平均動動能增增加，，溫度度升高高，選選項A正確．．二、對對熱力力學(xué)第第二定定律的的理解解1．在熱熱力學(xué)學(xué)第二二定律律的表表述中中，““自發(fā)發(fā)地””、““不產(chǎn)產(chǎn)生其其他影影響””的涵涵義(1)“自發(fā)地地”指指明了了熱傳傳遞等等熱力力學(xué)宏宏觀現(xiàn)現(xiàn)象的的方向向性，，不需需要借借助外外界提提供能能量的的幫助助．(2)“不產(chǎn)生生其他他影響響”的的涵義義是發(fā)發(fā)生的的熱力力學(xué)宏宏觀過過程只只在本本系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)完完成，，對周周圍環(huán)環(huán)境不不產(chǎn)生生熱力力學(xué)方方面的的影響響．如如吸熱熱、放放熱、、做功功等．．2．熱力力學(xué)第第二定定律的的實質(zhì)質(zhì)熱力學(xué)學(xué)第二二定律律的每每一種種表述述，都都揭示示了大大量分分子參參與宏宏觀過過程的的方向向性，，進(jìn)而而使人人們認(rèn)認(rèn)識到到自然然界中中進(jìn)行行的涉涉及熱熱現(xiàn)象象的宏宏觀過過程都都具有有方向向性．．3．熱力力學(xué)過過程方方向性性實例例特別提提醒：：熱量不不可能能自發(fā)發(fā)地從從低溫溫物體體傳到到高溫溫物體體，但但在有有外界界影響響的條條件下下，熱熱量可可以從從低溫溫物體體傳到到高溫溫物體體，如如電冰冰箱；；在引引起其其他變變化的的條件件下內(nèi)內(nèi)能可可以全全部轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為為機(jī)械械能，，如氣氣體的的等溫溫膨脹脹過程程．2.(2011年安徽徽合肥肥模擬擬)地球上上有很很多的的海水水，它它的總總質(zhì)量量約為為1.4×1018噸，如如果這這些海海水的的溫度度降低低0.1℃℃，將要要放出出5.8×1023焦耳的的熱量量，有有人曾曾設(shè)想想利用用海水水放出出的熱熱量使使它完完全變變成機(jī)機(jī)械能能來解解決能能源危危機(jī)，，但這這種機(jī)機(jī)器是是不能能制成成的，，其原原因是是()即時應(yīng)用A．內(nèi)能能不能能轉(zhuǎn)化化成機(jī)機(jī)械能能B．內(nèi)能能轉(zhuǎn)化化成機(jī)機(jī)械能能不滿滿足熱熱力學(xué)學(xué)第一一定律律C．只從從單一一熱源源吸收收熱量量并完完全轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成成機(jī)械械能的的機(jī)器器不滿滿足熱熱力學(xué)學(xué)第二二定律律D．上述述三種種原因因都不不正確確解析：：選C.內(nèi)能可可以轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成成機(jī)械械能，，如熱熱機(jī)，，A錯誤；；內(nèi)能能轉(zhuǎn)化化成機(jī)機(jī)械能能的過過程滿滿足熱熱力學(xué)學(xué)第一一定律律，即即能量量守恒恒定律律，B錯誤；；熱力力學(xué)第第二定定律告告訴我我們：：不可可能從從單一一熱源源吸收收熱量量并把把它全全部用用來做做功，，而不不引起起其他他變化化，C正確．．三、熱熱力學(xué)學(xué)第一一定律律與氣氣態(tài)變變化1．氣體體的溫溫度、、壓強(qiáng)強(qiáng)、體體積間間的關(guān)關(guān)系一定質(zhì)質(zhì)量的的氣體體，如如果三三個狀狀態(tài)參參量都都不變變，則則該氣氣體處處于一一定的的狀態(tài)態(tài)．三三個狀狀態(tài)參參量可可以同同時變變化，，也可可以是是其中中一個個參量量保持持不變變，其其他兩兩個參參量發(fā)發(fā)生變變化，，只有有一個個狀態(tài)態(tài)參量量發(fā)生生變化化是不不可能能的．．當(dāng)一一個參參量不不變時時，另另兩個個參量量的關(guān)關(guān)系為為：(1)溫度不不變：：分子子的平平均動動能不不變，，若體體積減減小，，單位位體積積內(nèi)分分子數(shù)數(shù)目增增多，，氣體體的壓壓強(qiáng)增增加．．(2)體積不不變：：單位位體積積內(nèi)的的分子子數(shù)目目不變變，溫溫度升升高，，分子子的平平均動動能增增加，，氣體體的壓壓強(qiáng)增增加．．(3)壓強(qiáng)不不變：：溫度度升高高，氣氣體分分子的的平均均動能能增加加，只只有氣氣體的的體積積增大大，單單位體體積內(nèi)內(nèi)的分分子數(shù)數(shù)減少少，才才可保保持氣氣體的的壓強(qiáng)強(qiáng)不變變．(3)由氣體體體積變化化情況分分析做功功情況，，氣體體體積增大大，氣體體對外做做功，氣氣體體積積減小，，外界對對氣體做做功．然然后由熱熱力學(xué)第第一定律律ΔU＝Q＋W確定熱量量Q的正、負(fù)負(fù)，判斷斷出吸熱熱、放熱熱．3.封閉在汽汽缸內(nèi)的的一定質(zhì)質(zhì)量的氣氣體，如如果保持持氣體的的溫度不不變，當(dāng)當(dāng)體積增增大時，，以下說說法正確確的是()A．氣體的的壓強(qiáng)增增大B．氣體的的密度減減小C．氣體分分子的平平均動能能減小D．每秒撞撞擊單位位面積器器壁的氣氣體分子子個數(shù)減減少即時應(yīng)用解析：選BD.從微觀角角度來說說，氣體體的壓強(qiáng)強(qiáng)大小與與氣體分分子的個個數(shù)、密密度有關(guān)關(guān)，與分分子熱運運動的速速率有關(guān)關(guān)，所以以溫度越越高，體體積越小小，氣體體的壓強(qiáng)強(qiáng)就越大大，當(dāng)溫溫度不變變時，體體積增大大，氣體體的密度度變小，，氣體的的壓強(qiáng)變變小，B正確，A不正確．．溫度是是分子平平均動能能大小的的標(biāo)志，，故溫度度不變，，氣體分分子的平平均動能能不變，，C錯．由于于氣體的的密度減減小，在在分子速速率不變變時，每每秒撞擊擊單位面面積器壁壁的氣體體分子個個數(shù)減少少，D正確．經(jīng)典題型探究熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用題型一(2010年高考重重慶理綜綜卷)給旱區(qū)送送水的消消防車停停于水平平地面，，在緩慢慢放水過過程中，，若車胎胎不漏氣氣，胎內(nèi)內(nèi)氣體溫溫度不變變，不計計分子間間勢能，，則胎內(nèi)內(nèi)氣體()A．從外界界吸熱B．對外界界做負(fù)功功C．分子平平均動能能減小D．內(nèi)能增增加例1【解析】緩慢放水水過程中中，胎內(nèi)內(nèi)氣體體體積增大大、溫度度不變，，內(nèi)能不不變，由由于不計計分子勢勢能，故故分子平平均動能能不變，，選項C、D錯誤；由由體積增增大可知知氣體對對外界做做功，或或克服外外界做功功，選項項B錯誤．由由熱力學(xué)學(xué)第一定定律可知知氣體從從外界吸吸熱，選選項A正確．【答案】A【規(guī)律總結(jié)結(jié)】(1)氣體體積積與做功功相關(guān)：：體積增增大，氣氣體對外外界做功功；體積積減小，，外界對對氣體做做功．(氣體向其其空中膨膨脹，不不做功)(2)氣體溫度度與內(nèi)能能相關(guān)，，溫度升升高，內(nèi)內(nèi)能增大大，溫度度降低，，內(nèi)能減減?。兪接?xùn)練練(2011年豐臺區(qū)區(qū)模擬)如圖8－2－2所示，導(dǎo)導(dǎo)熱良好好的汽缸缸內(nèi)封閉閉一定質(zhì)質(zhì)量的氣氣體，外外界溫度度為T1，大氣壓壓強(qiáng)為p0.現(xiàn)保持p0不變，使使外界溫溫度下降降到T2，經(jīng)過一一段時間間活塞重重新平衡衡，不計計摩擦，，活塞不不漏氣，，則該過過程中()圖8－2－2A．外界對對氣體做做功，氣氣體放熱熱，內(nèi)能能減少B．分子平平均動能能減少C．氣體分分子在單單位時間間內(nèi)碰撞撞單位面面積的次次數(shù)增多多D．氣體分分子在單單位時間間內(nèi)碰撞撞單位面面積的次次數(shù)減少少答案：ABC圖8－2－3為電冰箱箱的工作作原理示示意圖．．壓縮機(jī)