新教材同步輔導(dǎo)2023年高中物理第三章熱力學(xué)定律章末整合提升新人教版選擇性必修第三冊

章末整合提升主題一熱力學(xué)第一定律的理解與應(yīng)用1.應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解決問題的思路.2.綜合問題:要理解內(nèi)能的概念,記住影響內(nèi)能大小的因素.對于氣體,體積變化是做功的標(biāo)志.V變大,氣體對外做功;反之,外界對氣體做功.對于理想氣體,溫度變化是內(nèi)能變化的標(biāo)志.T升高,內(nèi)能變大;反之,內(nèi)能減小.【典例1】把打足氣的車胎內(nèi)的氣體迅速放出,車胎氣嘴處的溫度明顯降低,在這個過程中 ()A.氣體對外做功,同時向外散發(fā)熱量B.氣體對外做功,車胎內(nèi)氣體溫度降低,從外界吸熱C.外界對車胎內(nèi)氣體做功,車胎內(nèi)氣體向外放出熱量D.外界對車胎內(nèi)氣體做功,同時向車胎內(nèi)氣體傳熱解析:氣體迅速放出時,氣體體積膨脹對外做功,氣嘴處溫度明顯低于外界溫度,從外界吸熱.答案:B【典例2】理想氣體按下圖所示進(jìn)行循環(huán),其中2→3過程是絕熱過程,3→1過程是等溫變化過程,2→3過程中氣體內(nèi)能(選填“增大”“減小”或“不變”),3→1過程中氣體(選填“吸熱”或“放熱”).

解析:2→3過程是絕熱過程,氣體體積增大,氣體對外界做功,由熱力學(xué)第一定律知內(nèi)能減小;3→1過程是等溫變化過程,內(nèi)能不變,氣體體積減小,外界對氣體做功,由熱力學(xué)第一定律知氣體向外放熱.答案:減小放熱【典例3】一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的A→B→C→D→A的循環(huán)過程,該過程每個狀態(tài)均可視為平衡態(tài).已知A狀態(tài)時的溫度為27℃.(1)求氣體處于B狀態(tài)時的溫度.(2)一次循環(huán)過程氣體與外界的熱交換為多少?是吸熱還是放熱?解析:(1)由題圖得VA=3L,TA=(27+273)K=300K,VB=4L,A到B為等壓變化,由蓋-呂薩克定律得VATA代入數(shù)據(jù)解得TB=400K,即t=127℃.(2)從A狀態(tài)又回到A狀態(tài),溫度不變,所以內(nèi)能不變.A到B氣體對外做功W1=pAΔV=100J,C到D外界對氣體做功W2=pCΔV=75J,外界對氣體做的總功W=W2-W1=-25J,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W,解得Q=25J,Q為正,表示吸熱.答案:(1)127℃(2)25J吸熱主題二熱力學(xué)第二定律1.熱力學(xué)第二定律的幾種表現(xiàn)形式.(1)傳熱具有方向性.兩個溫度不同的物體接觸時,熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體,而低溫物體不可能自發(fā)地將熱量傳給高溫物體.要實現(xiàn)低溫物體向高溫物體傳熱,必須借助外界的幫助,而這會產(chǎn)生其他影響或引起其他變化.(2)氣體的擴散現(xiàn)象具有方向性.兩種不同的氣體可以自發(fā)地進(jìn)入對方,最后成為均勻的混合氣體,但這種均勻的混合氣體,絕不會自發(fā)地分開,成為兩種不同的氣體.(3)機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性.物體在水平面上運動,因摩擦而逐漸停下來,但絕不可能出現(xiàn)物體自發(fā)吸收原來傳遞出去的熱量,在地面上重新運動起來.(4)氣體向真空膨脹具有方向性.氣體可自發(fā)地向真空容器膨脹,但絕不可能出現(xiàn)氣體自發(fā)地從容器中流回,使容器變?yōu)檎婵?2.深刻理解熱力學(xué)第二定律的內(nèi)涵.掌握熱力學(xué)第二定律時,要注意理解其本質(zhì),即熱力學(xué)第二定律是對宏觀自然過程方向性的說明.3.熱力學(xué)第二定律的微觀意義.(1)一切自然過程總是沿著無序程度增大的方向進(jìn)行.(2)用熵來表示熱力學(xué)第二定律:在任何自然過程中,一個孤立系統(tǒng)的熵總不會減小.【典例4】(多選)關(guān)于對熱力學(xué)第二定律、第二類永動機的認(rèn)識,下列說法正確的是 ()A.熱力學(xué)第二定律是一個實驗定律B.熱力學(xué)第二定律反映了宏觀自然過程的方向性C.一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都具有方向性D.氣體向真空中膨脹的過程具有方向性解析:熱力學(xué)第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律,而不是實驗定律,選項A錯誤.熱力學(xué)第二定律說明任何宏觀自然過程具有不可逆性,選項B正確.與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都是不可逆的,選項C正確.氣體向真空中膨脹的過程是不可逆的,選項D正確.答案:BCD【典例5】(多選)地球上有很多的海水,它的總質(zhì)量約為1.4×1018t,如果這些海水的溫度降低0.1℃,將要放出約5.9×1023J的熱量,有人曾設(shè)想利用海水放出的熱量使它完全變成機械能來解決能源危機,但這種機器是不能制成的.關(guān)于其原因,下列說法不正確的是 ()A.內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化成機械能B.內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能不滿足熱力學(xué)第一定律C.只從單一熱庫吸收熱量并使之完全轉(zhuǎn)化成機械能的機械不滿足熱力學(xué)第二定律D.機械能可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能,同時不引起其他變化解析:本題考查熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用.內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機械