高考物理总复*精品课件:专题13 第3讲 热力学定律 能量守恒

发布时间:2021-06-22 05:36:58

第3讲 热力学定律 能量守恒 考点 1 热力学第一定律 1.改变物体内能的两种方式的比较 方式 内能 变化 本质 相互 联系 做功 热传递 外界对物体做功,物体的内 能增加 物体吸收热量,内能增加 物体对外界做功,物体的内 物体放出热量,内能减小 能减小 其他形式的能与内能之间的 不同物体间或同一物体不 转化 同部分间内能的转移 做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是 相同的 2.温度、内能、热量、功的区别 概念 温度 物体分子*均 动能大小的标 涵义 志,对个别分子 来说,温度没有 意义 3.热力学第一定律 内能 物体内所 有分子动 能和势能 的总和 热量 热传递过程 中内能的改 变量 功 机械能或其 他形式的能 和内能之间 的转化过程 (1)内容:物体内能的增量ΔU 等于外界对物体做的功 W 和 物体吸收的热量 Q 的总和. W+Q=ΔU (2)表达式:__________________. (3)符号法则. < > ,外界对系统做功;W______0,系统对外 ①功 W______0 界做功. 吸Q<0,物体______热. ②热量 Q>0,物体______热; ③内能ΔU>0,内能增加;ΔU<0,内能减少. 在应用热力学第一定律时,应注意分清 W、Q 的正负号, 以便准确地判断ΔU 的正、负. 放 容易出错的几种特殊情况 (1)若是绝热过程,则 Q=0、W=ΔU,即外界对物体做的 功等于物体内能的增加. (2)若过程中不做功,即 W=0,则 量等于物体内能的增加. (3)若过程的始末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则 Q=ΔU,物体吸收的热 W+ Q=0 或 W=-Q,外界对物体做的功等于物体放出的热量. 【自主检测】 1.(2013 年湖南模拟)如图 13-3-1 所示,导热气缸开口向下. 内有理想气体,缸内活塞可自由滑动且不漏气,活塞下挂一个 砂桶,砂桶装满砂子时,活塞恰好静止.现在把砂桶底部钻一 小洞,细砂慢慢流出,并缓慢降低气缸外部环境温度,则( A.可能是气体压强减小,内能增大 B.可能外界对气体做功,气体温度降低 C.可能是气体压强减小,体积不变,内能减小 ) D.可能气体对外界做功,气体内能一定减小 图 13-3-1 解析:设活塞重力为G,横截面积为S,大气压为p0,则 以活塞为研究对象,根据二力*衡得到:气缸内气体的压强 p G =p0- S ,由于 G 减小,则 p 增大,即气体压强增大,被压缩, 外界对气体做功.由于气缸是导热的,气体的温度与环境相等, 缓慢降低气缸外部环境温度,其内能减小,温度降低.故选B. 答案:B 考点2 热力学第二定律 能量守恒定律 1.热力学第二定律 (1)两种表述. ①按热传递的方向性来表述:热量不能__________地从低自发 温物体传到高温物体. ②按机械能与内能转化过程的方向性来表述:不可能从单 不产生其他影响 一热源吸收热量,使之完全变成功而________________ . (2)热力学第二定律的意义:揭示了有大量分子参与的宏观 过程的方向性,是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律. (3)热力学第二定律的微观解释 无序 ①一切自然过程总是沿着分子热运动的________性增大的 方向进行.这是热力学第二定律的微观意义. ②从微观的角度看,热力学第二定律是一个统计规律:一 个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展,而熵值较大 代表着较为无序,所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方 向发展. 2.能量守恒定律 (1)内容:能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,它只能 从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个 保持不变 物体.在转化或转移的过程中其总量__________.这就是能量 的转化和守恒定律. (2)对能量守恒定律的理解: ①某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加,且 减少量与增加量相等. ②某个物体能量的减少,一定存在其他物体能量的增加, 且减少量和增加量一定相等. ③在利用能量转化与守恒定律解题时,要注意先搞清过程 中有几种形式的能量在转化或转移,分析初、末状态确定ΔE增、 ΔE减各为多少,再由ΔE增=ΔE减列式计算. 3.两类永动机的比较 第一类永动机 第二类永动机 不消耗能量却可以源源不断地 从单一热源吸热,全部用来对外 对外做功的机器 做功而不引起其他变化的机器 不违背能量守恒,违背热力学第 违背能量守恒,不可能实现 二定律,不可能实现 【自主检测】 2.(2013 年深圳一模)下列说法正确的是( A.液体中悬浮的微粒越大,布朗运动越显著 B.两分子间距离增大时,分子间引力增大,斥力减小 C.第二类永动机不可能制成,因为它违反能量守恒定律 D.由热力学第二定律可知,热机效率不能达到 100% 答案:D ) 热点1 热力学第一定律的理解与应用 热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表现,它否 定了创造能量和消灭能量的可能性,从而否定了第一类永动机. 【例 1】(2013 年珠海二模)某压力锅的结构如图 13-3-2 所 示,盖好密封锅盖,将压力阀套在出气孔上,给压力锅加热, 当锅内气体压强达到一定值时,气体就把压力阀顶起.假定在 压力阀被顶起时,停止加热.此后对锅内气体,下列说法正确 的是( ) A.气体要吸热 B.外界要对气体做功 C.气体的分子*均动能将增大 D.气体的内能将减小 图 13-3-2 思路导引:根据热力学第一定律分析内能变化,结合查理 定律得出当压力阀被顶起时锅内气体的温度的变化. 解析:停止加热后锅内气体要放热,温度降低,分子*均 动能减小,气体对外界做功,气体内能减小,D 正确. 答案:D 方法技巧:知道热力学第一定律ΔU=W+Q 的物理意义是 解题的关键. 【触类旁通】 1.(双选,2014 年广州一模)如图 13-3-3 所示为某压力锅的

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