《（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復習 第十二章 熱學 第3講 熱力學定律與能量守恒定律課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復習 第十二章 熱學 第3講 熱力學定律與能量守恒定律課件.ppt（63頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、,第十二章熱學,第3講熱力學定律與能量守恒定律,,大一輪復習講義,,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,過好雙基關,研透命題點,隨堂測試,回扣基礎知識 訓練基礎題目,細研考綱和真題 分析突破命題點,隨堂檢測 檢測課堂學習效果,課時作業(yè),限時訓練 練規(guī)范 練速度,,過好雙基關,,,,一、熱力學第一定律,,,1.改變物體內(nèi)能的兩種方式 (1) ；(2)熱傳遞. 2.熱力學第一定律 (1)內(nèi)容：一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的 與外界對它所做的功的和. (2)表達式：U .,做功,熱量,QW,(3)U 中正、負號法則：,QW,,,吸收,增加,放出,減少,自測1一定質(zhì)量的
2、理想氣體在某一過程中，外界對氣體做功7.0104 J，氣體內(nèi)能減少1.3105 J，則此過程 A.氣體從外界吸收熱量2.0105 J B.氣體向外界放出熱量2.0105 J C.氣體從外界吸收熱量6.0104 J D.氣體向外界放出熱量6.0104 J,,,二、能量守恒定律,,,1.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)化為另一種形式，或者從一個物體 到別的物體，在轉(zhuǎn)化或 的過程中，能量的總量保持不變. 2.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，第一類永動機是不可能制成的，它違背了 .,轉(zhuǎn)移,能量守恒定律,轉(zhuǎn)移,自測2在一個密閉隔熱的房間里
3、，有一電冰箱正在工作，如果打開電冰箱的門，過一段時間后房間的溫度會 A.降低 B.不變 C.升高 D.無法判斷,,,研透命題點,,,,,,命題點一理解熱量與內(nèi)能、溫度的區(qū)別,溫度、內(nèi)能、熱量、功的比較,例1(多選)關于氣體的內(nèi)能，下列說法正確的是 A.質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同 B.氣體溫度不變，整體運動速度越大，其內(nèi)能越大 C.氣體被壓縮時，內(nèi)能可能不變 D.一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關,,,解析質(zhì)量和溫度都相同的氣體，雖然分子平均動能相同，但是不同的氣體，其摩爾質(zhì)量不同，即分子個數(shù)不同，所以分子總動能不一定相同，A錯誤； 宏觀運動和微觀運動沒有關系，所以宏觀運動速度大，
4、內(nèi)能不一定大，B錯誤；,理想氣體的分子勢能為零，所以一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與分子平均動能有關，而分子平均動能和溫度有關，D正確.,變式1關于熱量、功、內(nèi)能三個物理量，下列說法中正確的是 A.熱量、功、內(nèi)能的物理意義等同 B.熱量、功都可以作為物體內(nèi)能的量度 C.熱量、功、內(nèi)能的單位不相同 D.熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體狀態(tài)決定的,,,,,命題點二對熱力學第一定律的理解,1.改變內(nèi)能的兩種方式的比較,2.UQW的三種特殊情況,3.應用熱力學第一定律的三點注意 (1)做功看體積：體積增大，氣體對外做功，W為負；體積縮小，外界對氣體做功，W為正.氣體向真空中自由膨脹，對外界不做功，
5、W0. (2)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時Q0. (3)由于理想氣體沒有分子勢能，所以當它的內(nèi)能變化時，主要體現(xiàn)在分子動能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化.,例2(2018江蘇單科12A(3))如圖1所示，一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)A時壓強為2.0105 Pa，經(jīng)歷ABCA的過程，整個過程中對外界放出61.4 J熱量.求該氣體在AB過程中對外界所做的功.,圖1,答案138.6 J,解析整個過程中，外界對氣體做功WWABWCA， 且WCApA(VCVA) 由熱力學第一定律UQW，得WAB(QWCA) 代入數(shù)據(jù)得WAB138.6 J 即氣體對外界做的功為138.6 J.,變式2(2018鹽
6、城市三模)如圖2所示，在汽缸右側(cè)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，壓強與大氣壓強相同.把汽缸和活塞固定，使汽缸內(nèi)氣體升高到一定的溫度，氣體吸收的熱量為Q1，氣體的內(nèi)能為U1.如果讓活塞可以自由滑動(活塞與汽缸間無摩擦、 不漏氣)，也使汽缸內(nèi)氣體溫度升高相同溫度，其吸收的熱量為Q2，氣體的內(nèi)能為U2，則Q1 Q2，U1 U2.(均選填“大于”“等于”或“小于”),圖2,小于,等于,變式3(2018江蘇百校12月大聯(lián)考)空氣能熱水器采用“逆卡諾”原理，即使在 南極也有良好表現(xiàn)，高效節(jié)能.如圖3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AB和CD為等溫過程，BC和DA為
7、絕熱過程(氣體與外界無熱量交換).在完成一次循環(huán)的過程中氣體對外做功10 J. 若已知氣體在AB過程吸收熱量12 J，則在CD過程放出多少熱量？,圖3,答案2 J,解析由熱力學第一定律有：UQW 完成一次循環(huán)氣體內(nèi)能不變，即U0 又W10 J，故吸收的熱量QW10 J AB過程吸收熱量12 J，所以CD過程中放出熱量2 J.,,,,命題點三熱力學定律與氣體實驗定律的綜合應用,基本思路,例3(2018南京市、鹽城市二模)如圖4所示，一圓柱形絕熱汽缸豎直固定放 置，通過絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S，與汽缸底部相距h，此時封閉氣體的溫度為T.現(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體
8、，當氣體吸收熱量Q時，氣體溫度上升到1.5T.已知大氣壓強為p0，重力加速度為g，不計活塞與汽缸的摩擦.求： (1)加熱后活塞到汽缸底部的距離；,圖4,答案1.5h,(2)加熱過程中氣體的內(nèi)能增加量.,答案Q0.5h(p0Smg),Wp(hh)S 由熱力學第一定律UWQ 聯(lián)立解得：UQ0.5h(p0Smg).,變式4(2018蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))如圖5所示，輕質(zhì)活塞將體積為V0、溫度為3T0的理想氣體，密封在內(nèi)壁光滑的圓柱形導熱汽缸內(nèi).已知大氣壓強為p0，大氣的 溫度為T0，氣體內(nèi)能U與溫度的關系為UaT(a為常量).在汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢降為T0的過程中，求： (1)氣體內(nèi)能的減少量；,圖5,答案2
9、aT0,解析UU1U2a3T0aT02aT0,(2)氣體放出的熱量.,由熱力學第一定律UWQ得，,,,,命題點四熱力學定律與圖象問題的綜合,1.分析圖象得出氣體三個狀態(tài)參量(p，V，T)的變化.注意pV圖象里的等溫線，pT圖象里的等容線，VT圖象里的等壓線. 2.一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能取決于溫度(T)，做功情況取決于氣體體積的變化，然后再由UQW確定熱量Q的正負，判斷吸熱或放熱.,例4(2018常州市一模)一定質(zhì)量的理想氣體，其狀態(tài)變化的pV圖象如圖6所示.已知氣體在狀態(tài)A時的溫度為260 K，則氣體在狀態(tài)B時的溫度為 K，從狀態(tài)A到狀態(tài)C氣體與外界交換的熱量為 J.,圖6,780,6
10、00,解析由題可知，TA260 K，VA1103 m3，VB3103 m3，,氣體狀態(tài)參量：pA3105 Pa，VA1103 m3，pC1105 Pa，VC3103 m3，,A、C兩個狀態(tài)的溫度相等，內(nèi)能相等，內(nèi)能變化量U0 A到B過程氣體體積增大，氣體對外做功：WpV3105(31)103 J600 J， 由熱力學第一定律UWQ得：QUW0(600) J600 J0， 氣體從外界吸收600 J的熱量.,變式5(2018蘇錫常鎮(zhèn)二模)如圖7為一定質(zhì)量的理想氣體的體積V隨熱力學溫度T的變化關系圖象.由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中氣體吸收熱量Q1220 J， 氣體在狀態(tài)A的壓強為p01.0105 P
11、a.求： (1)氣體在狀態(tài)B時的溫度T2；,圖7,答案600 K,(2)氣體由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中，氣體向外放出的熱量Q2.,答案120 J,解析A到B過程氣體從外界吸熱，對外界做功，內(nèi)能增加：UWQ1，Wp0V，C狀態(tài)與A狀態(tài)內(nèi)能相等，B到C為等容過程，對外界不做功：Q2U，代入數(shù)據(jù)解得Q2120 J.,,隨堂測試,,,1.下列說法正確的是 A.物體放出熱量，其內(nèi)能一定減小 B.物體對外做功，其內(nèi)能一定減小 C.物體吸收熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能增加 D.物體放出熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能不變,,1,2,3,4,5,解析由熱力學第一定律UWQ可知，改變物體內(nèi)能的方式有兩種：做功
12、和熱傳遞.若物體放熱Q0，但做功W未知，所以內(nèi)能不一定減小，A選項錯誤； 物體對外做功W0，但Q未知，所以內(nèi)能不一定減小，B選項錯誤； 物體吸收熱量Q0，同時對外做功W0，WQ可正、可負、還可為0，所以內(nèi)能可能增加，故C選項正確； 物體放出熱量Q0，同時對外做功W0，所以U0，即內(nèi)能一定減小，D選項錯誤.,1,2,3,4,5,2.(2018阜寧中學調(diào)研)對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是 A.保持氣體的壓強不變，改變其體積，可以實現(xiàn)其內(nèi)能不變 B.保持氣體的壓強不變，改變其溫度，可以實現(xiàn)其內(nèi)能不變 C.若氣體的溫度逐漸升高，則其壓強可以保持不變 D.當氣體體積逐漸增大時，氣體的內(nèi)能一定減
13、小,,1,2,3,4,5,解析一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關系，溫度變化則其內(nèi)能一定變化，B項錯誤； 保持氣體的壓強不變，改變其體積，則其溫度一定改變，故內(nèi)能變化，A項錯誤；,當氣體做等溫膨脹時，其內(nèi)能不變，D項錯誤.,1,2,3,4,5,3.(2018江蘇省高考壓軸沖刺卷)如圖8所示，導熱性能良好、內(nèi)壁光滑的汽缸內(nèi)部存有一定質(zhì)量的理想氣體，缸外環(huán)境保持恒溫.現(xiàn)用外力F拉桿，使活塞緩慢向右移動，此過程中缸內(nèi)氣體質(zhì)量保持不變，下列說法正確的是 A.缸內(nèi)氣體的體積增大，內(nèi)能增加 B.缸內(nèi)氣體等溫膨脹，對外做功 C.單位時間內(nèi)缸內(nèi)氣體分子對活塞的碰撞次數(shù)增多 D.缸內(nèi)氣體的體積增大，內(nèi)能減
14、小,圖8,,1,2,3,4,5,解析汽缸導熱性能良好，缸內(nèi)氣體溫度不變，活塞向右運動，體積增大，對外做功，B正確； 一定質(zhì)量的理想氣體，溫度不變，則內(nèi)能不變，A、D錯誤； 由理想氣體狀態(tài)方程可知，體積增大，則壓強減小，所以單位時間內(nèi)缸內(nèi)氣體分子對活塞碰撞的次數(shù)減小，選項C錯誤.,1,2,3,4,5,4.(2018南師附中5月模擬)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其pT圖象如圖9所示.a、b和c三個狀態(tài)中分子平均動能最小的是 (選填“a”“b”或“c”)，氣體在過程ab中吸收的熱量 (選填“大于”“等于”或“小于”)過程ca中放出的熱量.,圖9,a,小
15、于,1,2,3,4,5,解析由題圖可知，a狀態(tài)溫度最低，分子平均動能最小，一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能取決于溫度，氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能小于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能； ab為等容過程，溫度升高，壓強增大，內(nèi)能增加U10，氣體不做功W0，據(jù)WQU，氣體從外界吸收的熱量等于內(nèi)能的增加量，即Q1U1； ca為等壓過程，溫度下降，體積減小，內(nèi)能減少U20，據(jù)WQU，得Q2|U2|W， 由于ab過程中溫度變化量和ca過程中溫度變化量相等， 所以內(nèi)能變化量的絕對值相等，即U1|U2|，故Q1
16、 K. (1)求氣體在狀態(tài)A時的溫度；,圖10,答案600 K,解析由題圖可知pA2105 Pa，pB1105 Pa,代入數(shù)據(jù)解得 TA600 K,1,2,3,4,5,(2)氣體由狀態(tài)DB的過程中放出熱量為4.5102 J，則此過程中氣體內(nèi)能增量為多少？,圖10,答案150 J,解析由D到B過程中外界對氣體做功為WpBV11053103 J300 J 由熱力學第一定律得，氣體內(nèi)能增量為UWQ300 J4.5102 J150 J,1,2,3,4,5,,課時作業(yè),,,1.(多選)關于熱力學定律，下列說法正確的是 A.氣體吸熱后溫度一定升高 B.對氣體做功可以改變其內(nèi)能 C.理想氣體等壓膨脹過程一定
17、放熱 D.如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng) 彼此之間也必定達到熱平衡,,,,雙基鞏固練,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,,2.某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時的，且車胎體積增大.若這段時間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，那么 A.外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能減小 B.外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大 C.胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能減小 D.胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能增大,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,解析車胎體積增大，故胎內(nèi)氣體對外界做功，胎內(nèi)氣體溫度升高，故胎內(nèi)氣體內(nèi)能增大，D項正確.,3.(多選)下列說法中正確的是
18、 A.物體速度增大，則分子動能增大，內(nèi)能也增大 B.一定質(zhì)量氣體的體積增大，但既不吸熱也不放熱，內(nèi)能減小 C.相同質(zhì)量的兩種物體，升高相同的溫度，內(nèi)能的增量一定相同 D.物體的內(nèi)能與物體的溫度和體積都有關系,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,,,解析物體速度增大，不會改變物體分子的動能，故A錯誤； 體積增大時，氣體對外做功，不吸熱也不放熱時，內(nèi)能減小，故B正確； 質(zhì)量相同，但物體的物質(zhì)的量不同，故升高相同的溫度時，內(nèi)能的增量不一定相同，故C錯誤； 物體的內(nèi)能與物體的溫度和體積都有關系，故D正確.,4.(多選)(2018東臺創(chuàng)新學校月考)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，氣體
19、的壓強隨熱力學溫度的變化如圖1所示，則此過程 A.氣體的密度增大 B.外界對氣體做功 C.氣體從外界吸收了熱量 D.氣體分子的平均動能增大,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,,,圖1,解析由題圖可知，在從A到B的過程中，氣體溫度不變，壓強變大，由玻意耳定律可知，氣體體積變小，VBVA.氣體質(zhì)量不變，體積變小，由密度公式可知氣體密度變大，故A正確； 氣體體積變小，外界對氣體做功，故B正確； 氣體溫度不變，內(nèi)能不變，U0，外界對氣體做功，W0，由熱力學第一定律UQW可知：Q0，氣體要放出熱量，故C錯誤； 氣體溫度不變，分子平均動能不變，故D錯誤.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,
20、10,11,5.(2018金陵中學等三校四模)一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過程如圖2所示，MN為一條直線，則氣體從狀態(tài)M到狀態(tài)N的過程中，氣體內(nèi)能______________ (選填“先增大后減小”“先減小后增大”或“始終保持不變”)，氣體吸收的熱量_____氣體對外所做功(選填“大于”“等于”或“小于”).,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,圖2,先增大后減小,等于,解析pVCT，C不變，pV越大，T越高.狀態(tài)在(2,2)處溫度最高. 在M和N狀態(tài)，pV乘積相等，所以溫度先升高，后又減小到初始溫度； 氣體的內(nèi)能先增加某一值，再減少同樣的值，故氣體內(nèi)能先增大后減小. 氣體膨脹就會
21、推動活塞對外界做功，整個過程中氣體初、末溫度相等，所以整個過程內(nèi)能變化為0. 根據(jù)熱力學第一定律UWQ，由于U0， 故氣體吸收的熱量等于氣體對外所做的功.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,6.(2018泰州中學四模)一定質(zhì)量的理想氣體壓強p與攝氏溫度t的關系如圖3所示，氣體從狀態(tài)A變到狀態(tài)B，則氣體在狀態(tài)A的體積 (選填“”“”或“<”)在狀態(tài)B的體積；此過程中，氣體做功的絕對值為W，內(nèi)能變化量的絕對值為U，則氣體與外界之間傳遞的熱量為 .,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,圖3,<,WU,解析將A、B兩點與絕對零度連線，分析其斜率變化，判斷體積變化，斜率
22、越大，體積越小.B與絕對零度273 連線的斜率小于A與絕對零度273 連線的斜率，則B狀態(tài)氣體的體積大于A狀態(tài)氣體的體積，根據(jù)熱力學第一定律可得QWU.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,7.(2018南京市、鹽城市一模)如圖4所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)等壓變化到狀態(tài)B，氣體吸收熱量為Q1；再由B狀態(tài)經(jīng)等容變化到狀態(tài)C，氣體放出熱量為Q2.狀態(tài)A：VA0.2 m3，TA200 K；狀態(tài)B：VB m3，TB400 K； 狀態(tài)C：TC200 K，則Q1 Q2 (選填“”、“”或“<”).,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,圖4,0.4,,1,2,3,4,5
23、,6,7,8,9,10,11,因為TATC，故AB增加的內(nèi)能與BC減小的內(nèi)能相同， 而AB過程氣體對外做正功，BC過程氣體不做功，由熱力學第一定律可知Q1大于Q2.,8.(2019新海中學月考)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)M可以經(jīng)歷過程1或者過程2到達狀態(tài)N，其pV圖象如圖5所示.在過程1中，氣體始終與外界無熱量交換；在過程2中，氣體先經(jīng)歷等容變化再經(jīng)歷等壓變化.則在過程1中氣體的溫度 (填“升高”“降低”或“不變”)；氣體經(jīng)歷過程1對外做的功 (填“大于”“小于”或“等于”)氣體經(jīng)歷過程2對外做功.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,,,,綜合提升練,圖5,降低,大于,解析氣
24、體經(jīng)過過程1，壓強減小，體積變大，對外做功，內(nèi)能減少，溫度降低， 根據(jù)pV圖象與V軸所圍面積表示氣體做功可知：,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,氣體經(jīng)過過程1對外做功為S1 在過程2中,氣體經(jīng)過過程2對外做功為S2 從圖象上可以看出氣體經(jīng)歷過程1對外做功大于氣體經(jīng)歷過程2對外做功.,9.(2018南通市等六市一調(diào))如圖6所示，某同學制作了一個簡易的氣溫計，一導熱容器連接橫截面積為S的長直管，用一滴水銀封閉了一定質(zhì)量的氣體，當溫度為T0時水銀滴停在O點，封閉氣體的體積為V0.大氣壓強不變，不計水銀與管壁間的摩擦.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,圖6,(1)若封閉
25、氣體某過程從外界吸收0.50 J的熱量，內(nèi)能增加0.35 J，求氣體對外界做的功.,答案0.15 J,解析由熱力學第一定律有UQW 代入數(shù)據(jù)得：W0.15 J 所以氣體對外界做的功為0.15 J,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,圖6,(2)若環(huán)境溫度緩慢升高，求水銀滴在直管內(nèi)相對O點移動的距離x隨封閉氣體熱力學溫度T的變化關系.,10.(2018鹽城中學最后一卷)某同學估測室溫的裝置如圖7所示，汽缸導熱性能良好，用絕熱的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，室溫時氣體的體積為V166 mL，將汽缸豎直放置于冰水混合物中，穩(wěn)定后封閉氣體的體積V260 mL，不計活塞重力及活塞與缸壁間的摩擦
26、，室內(nèi)大氣壓強p01.0105 Pa.求： (1)室溫；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,圖7,答案27.3 ,解析對活塞研究，因不計活塞重力、活塞與缸壁間的摩擦，活塞只受外部氣體對其向下的壓力和內(nèi)部氣體對其向上的托力，兩力平衡，所以汽缸內(nèi)的氣體為等壓變化，,(2)上述過程中，外界對氣體做的功.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,答案0.60 J,解析因壓強恒定，所以外界對氣體做功為Wp0Vp0(V1V2)，代入數(shù)據(jù)解得：W0.60 J.,11.(2018如皋市模擬四)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖8所示的ABCDA循環(huán)，p1、p2、V1、V2均為已知量.已知A狀態(tài)的溫度為T0，求： (1)C狀態(tài)的溫度T；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,圖8,解析設狀態(tài)D的溫度為TD,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,(2)完成一個循環(huán)，氣體與外界熱交換的熱量Q.,答案(p2p1)(V2V1),解析WBCp2(V2V1) WDAp1(V2V1) 全過程有WWBCWDA(p1p2)(V2V1) 由熱力學第一定律UQW0 解得Q(p2p1)(V2V1)0，氣體吸熱.,
（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復習 第十二章 熱學 第3講 熱力學定律與能量守恒定律課件.ppt
