高中物理第十章熱力學(xué)定律階段核心素養(yǎng)提升10課件新人教版選修3-

第十章熱力學(xué)定律階段核心素養(yǎng)提升核心素養(yǎng)脈絡(luò)構(gòu)建核心素養(yǎng)整合提升一、熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用1．熱力學(xué)第一定律揭示了內(nèi)能的增量(ΔU)與外界對物體做功(W)與物體從外界吸熱(Q)之間的關(guān)系，即ΔU＝W＋Q，正確理解公式的意義及符號的含義是解決此類問題的保證。(1)外界對物體做功，W>0；物體對外界做功，W<0。(2)物體從外界吸熱，Q>0；物體放出熱量，Q<0。(3)ΔU>0，物體的內(nèi)能增加；ΔU<0，物體的內(nèi)能減少。2．注意問題：(1)只有絕熱過程Q＝0，ΔU＝W，用做功可判斷內(nèi)能變化。(2)只有在氣體體積不變時，W＝0，ΔU＝Q，用吸熱放熱情況可判斷內(nèi)能的變化。(3)若物體內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＝－Q，功和熱量符號相反，大小相等。因此判斷內(nèi)能變化問題一定要全面進行考慮。

(2020·江蘇省鹽城中學(xué)高二下學(xué)期檢測)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)。這就是著名的“卡諾循環(huán)”。典例1(1)該循環(huán)過程中，下列說法正確的是_____。A．A→B過程中，外界對氣體做功B．B→C過程中，氣體分子的平均動能增大C．C→D過程中，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D．D→A過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化(2)該循環(huán)過程中，內(nèi)能減小的過程是________(選填“A→B”

“B→C”“C→D”或“D→A”)。若氣體在A→B過程中吸收63kJ的熱量，在C→D過程中放出38kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為______kJ。C

B→C

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解析：(1)A→B體積增大，氣體對外做功，A錯誤；B→C體積增大，氣體對外做功，W<0，Q＝0，由熱力學(xué)第一定律，ΔU＝W＋Q知內(nèi)能減小，溫度降低，分子平均動能減小，B錯誤；C→D，T不變，V減小，p增大，C正確；D→A，V減小，外界對氣體做功，W>0，Q＝0，ΔU>0，T增大，氣體分子平均速率增大，D錯誤。(2)由(1)可知，B→C過程內(nèi)能減小。經(jīng)過一個循環(huán)，ΔU＝0，所以對外做功W＝(63－38)kJ＝25kJ。二、熱力學(xué)第二定律及應(yīng)用1．熱力學(xué)第二定律的幾種表現(xiàn)形式(1)熱傳遞具有方向性：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遞熱量，必須借助外界的幫助，因而產(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)地進入對方里面，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：物體在地面上運動，因摩擦而逐漸停下來，但絕不可能出現(xiàn)物體吸收原來傳遞出去的熱量后，在地面上重新運動起來的現(xiàn)象。(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)地再從容器中流回，使容器變?yōu)檎婵铡?．熱力學(xué)第二定律的微觀解釋一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行，即在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減少。

(多選)如圖所示，為電冰箱的工作原理示意圖，壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)，在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外。下列說法正確的是(

)典例2A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能C．電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律D．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律答案：BC解析：熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學(xué)過程，故C正確，D錯誤；再根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，必須借助于其他系統(tǒng)做功，A錯誤，B正確，故選B、C。實戰(zhàn)演練觸及高考內(nèi)能的改變、做功與熱傳遞在高考中是熱點，但難度不會太大，屬于基礎(chǔ)題型。熱力學(xué)第一、第二定律在高考中是一新興熱點，考查時題型靈活，既可綜合考查亦可單獨命題，再加上近幾年能源與環(huán)境的關(guān)系成為社會廣泛關(guān)注的問題，本章知識在高考中出現(xiàn)概率變大，應(yīng)引起我們的足夠注視。例題BCD

(多選)(2020·全國卷Ⅲ·33(1))如圖，一開口向上的導(dǎo)熱氣缸內(nèi)。用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與氣缸壁間無摩擦?，F(xiàn)用外力作用在活塞上。使其緩慢下降。環(huán)境溫度保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)。在活塞下降過程中(

)A．氣體體積逐漸減小，內(nèi)能增加B．氣體壓強逐漸增大，內(nèi)能不變C．氣體壓強逐漸增大，放出熱量D．外界對氣體做功，氣體內(nèi)能不變E．外界對氣體做功，氣體吸收熱量【一高考真題探析】B

【二臨場真題練兵】1．(2020·天津卷·5)水槍是孩子們喜愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲水罐示意如圖。從儲水罐充氣口充入氣體，達到一定壓強后，關(guān)閉充氣口。扣動扳機將閥門M打開，水即從槍口噴出。若在不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則氣體(

)A．壓強變大 B．對外界做功C．對外界放熱 D．分子平均動能變大解析：隨著水向外噴出，氣體的體積增大，由于溫度不變，根據(jù)PV＝恒量可知氣體壓強減小，A錯誤；由于氣體體積膨脹，對外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q氣體溫度不變，內(nèi)能不變，一定從外界吸收熱量，B正確，C錯誤；溫度是分子平均動能的標志，由于溫度不變，分子的平均動能不變，D錯誤。2．(2020·全國卷Ⅱ·33(1))下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違背熱力學(xué)第一定律的有_____，不違背熱力學(xué)第一定律、但違背熱力學(xué)第二定律的有_____。(填正確答案標號)A．汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱B．冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低C．某新型熱機工作時將從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響D．冰箱的制冷機工作時從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)B

C

解析：A．燃燒汽油產(chǎn)生的內(nèi)能一方面向機械能轉(zhuǎn)化，同時熱傳遞向空氣轉(zhuǎn)移。既不違背熱力學(xué)第一定律，也不違背熱力學(xué)第二定律；B．冷水倒入保溫杯后，沒有對外做功，同時也沒有熱傳遞，內(nèi)能不可能減少，故違背熱力學(xué)第一定律；