2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 熱學(xué) 第3節(jié) 熱力學(xué)定律與能量守恒定律課件 新人教版.ppt

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第3節(jié)熱力學(xué)定律與能量守恒定律 一 熱力學(xué)第一定律1 改變物體內(nèi)能的兩種方式 1 做功 2 熱傳遞 2 熱力學(xué)第一定律 1 內(nèi)容 一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和 2 表達(dá)式 U Q W 二 能量守恒定律1 內(nèi)容能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生 也不會(huì)憑空消失 它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 或者是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體 在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中 能量的總量保持不變 2 條件性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 3 第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的 它違背了能量守恒定律 三 熱力學(xué)第二定律1 熱力學(xué)第二定律的兩種表述 1 克勞修斯表述 熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 2 開爾文表述 不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量 使之完全變成功 而不產(chǎn)生其他影響 或表述為 第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的 2 用熵的概念表示熱力學(xué)第二定律在任何自然過(guò)程中 一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小 3 熱力學(xué)第二定律的微觀意義一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行 4 第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第二定律 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律1 熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過(guò)程是等效的 而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系 2 對(duì)公式 U Q W符號(hào)的規(guī)定 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 3 幾種特殊情況 1 若過(guò)程是絕熱的 則Q 0 W U 外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量 2 若過(guò)程中不做功 即W 0 則Q U 物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量 3 若過(guò)程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變 即 U 0 則W Q 0或W Q 外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 例1 2017 全國(guó)卷 如圖 用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分 隔板左側(cè)充有理想氣體 隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空 現(xiàn)將隔板抽開 氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)汽缸 待氣體達(dá)到穩(wěn)定后 緩慢推壓活塞 將氣體壓回到原來(lái)的體積 假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣 下列說(shuō)法正確的是 A 氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B 氣體在被壓縮的過(guò)程中內(nèi)能增大C 在自發(fā)擴(kuò)散過(guò)程中 氣體對(duì)外界做功D 氣體在被壓縮的過(guò)程中 外界對(duì)氣體做功E 氣體在被壓縮的過(guò)程中 氣體分子的平均動(dòng)能不變 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥要知道氣體在向真空膨脹時(shí)不對(duì)外做功 絕熱狀態(tài)時(shí)Q 0 理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān) 應(yīng)用熱力學(xué)第一定律的三點(diǎn)注意1 做功看體積 體積增大 氣體對(duì)外做功 W為負(fù) 體積縮小 外界對(duì)氣體做功 W為正 氣體向真空中自由膨脹 對(duì)外界不做功 W 0 2 與外界絕熱 則不發(fā)生熱傳遞 此時(shí)Q 0 3 由于理想氣體沒(méi)有分子勢(shì)能 所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí) 主要體現(xiàn)在分子動(dòng)能的變化上 從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 即學(xué)即練1 2017 北京昌平期末 下列說(shuō)法正確的是 A 物體放出熱量 其內(nèi)能一定減小B 物體對(duì)外做功 其內(nèi)能一定減小C 物體吸收熱量 同時(shí)對(duì)外做功 其內(nèi)能可能增加D 物體放出熱量 同時(shí)對(duì)外做功 其內(nèi)能可能不變 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 2 2016 江蘇卷 如圖所示 在A B和D A的過(guò)程中 氣體放出的熱量分別為4J和20J 在B C和C D的過(guò)程中 氣體吸收的熱量分別為20J和12J 求氣體完成一次循環(huán)對(duì)外界所做的功 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 3 2017 甘肅臨夏期末 在如圖所示的坐標(biāo)系中 一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過(guò)程 第一種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)B 外界對(duì)該氣體做功為6J 第二種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)C 該氣體從外界吸收的熱量為9J 圖線AC的反向延長(zhǎng)線過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O B C兩狀態(tài)的溫度相同 理想氣體的分子勢(shì)能為零 求 1 從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程 該氣體對(duì)外界做的功W1和其內(nèi)能的增量 U1 2 從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程 該氣體內(nèi)能的增量 U2及其從外界吸收的熱量Q2 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 答案 1 09J 2 9J3J解析 1 由題意知從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程 氣體發(fā)生等容變化該氣體對(duì)外界做的功W1 0根據(jù)熱力學(xué)第一定律 U1 W1 Q1內(nèi)能的增量 U1 Q1 9J 2 從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程 體積減小 溫度升高該氣體內(nèi)能的增量 U2 U1 9J根據(jù)熱力學(xué)第一定律有 U2 W2 Q2從外界吸收的熱量Q2 U2 W2 3J 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 熱力學(xué)第二定律1 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述 都揭示了大量分子參與宏觀過(guò)程的方向性 進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性 2 兩類永動(dòng)機(jī)的比較 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 例2 多選 2017 四川廣安模擬 關(guān)于熱力學(xué)定律 下列說(shuō)法正確的是 A 為了增加物體的內(nèi)能 必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量B 對(duì)某物體做功 必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加C 可以從單一熱源吸收熱量 使之完全變?yōu)楣 不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體E 功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬暮暧^自然過(guò)程是不可逆過(guò)程 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 熱力學(xué)過(guò)程方向性實(shí)例 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 即學(xué)即練4 2017 河北廊坊期末 關(guān)于兩類永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)的兩個(gè)定律 下列說(shuō)法正確的是 A 第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第一定律B 第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)第二定律C 由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能 熱傳遞也不一定改變內(nèi)能 但同時(shí)做功和熱傳遞一定會(huì)改變內(nèi)能D 由熱力學(xué)第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的 從單一熱源吸收熱量 完全變成功也是可能的 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 5 多選 以下哪個(gè)現(xiàn)象不違背熱力學(xué)第二定律 A 一杯熱茶在打開蓋后 茶會(huì)自動(dòng)變涼B 沒(méi)有漏氣 沒(méi)有摩擦的理想熱機(jī) 其效率可能是100 C 桶中渾濁的泥水在靜置一段時(shí)間后 泥沙下沉 上面的水變清 泥 水自動(dòng)分離D 熱量自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E 在地面上運(yùn)動(dòng)的物體逐漸停下來(lái) 機(jī)械能全部變?yōu)閮?nèi)能 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 6 2016 全國(guó)卷 關(guān)于熱力學(xué)定律 下列說(shuō)法正確的是 A 氣體吸熱后溫度一定升高B 對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能C 理想氣體等壓膨脹過(guò)程一定放熱D 熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E 如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡 那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用一定質(zhì)量的理想氣體不同圖象的比較 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 考點(diǎn)1利用圖象比較氣體的狀態(tài)例3 多選 2017 江西上高縣校級(jí)月考 如圖所示是一定質(zhì)量的理想氣體的體積V和攝氏溫度t變化關(guān)系的V t圖象 氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中 下列說(shuō)法正確的是 A 氣體的內(nèi)能增大B 氣體的內(nèi)能不變C 氣體的壓強(qiáng)減小D 氣體的壓強(qiáng)不變 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥理想氣體的內(nèi)能由溫度決定 結(jié)合溫度的變化判斷氣體內(nèi)能變化 根據(jù)氣體定律 結(jié)合V T圖線判斷氣體壓強(qiáng)的變化 氣體狀態(tài)變化圖象的應(yīng)用技巧1 明確點(diǎn) 線的物理意義 2 明確斜率的物理意義 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 考點(diǎn)2熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)圖象的綜合應(yīng)用例4 2017 全國(guó)卷 如圖 一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā) 經(jīng)過(guò)等容過(guò)程ab到達(dá)狀態(tài)b 再經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程bc到達(dá)狀態(tài)c 最后經(jīng)等壓過(guò)程ca回到狀態(tài)a 下列說(shuō)法正確的是 A 在過(guò)程ab中氣體的內(nèi)能增加B 在過(guò)程ca中外界對(duì)氣體做功C 在過(guò)程ab中氣體對(duì)外界做功D 在過(guò)程bc中氣體從外界吸收熱量E 在過(guò)程ca中氣體從外界吸收熱量 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥本題考查了理想氣體的三種特殊狀態(tài)變化 解題時(shí)要分析清楚圖象 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程與熱力學(xué)第一定律解題 方法總結(jié) 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 即學(xué)即練7 多選 2017 河北正定縣校級(jí)期中 如圖為一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的p T圖象 圖象為一條過(guò)原點(diǎn)的直線 則關(guān)于該變化過(guò)程 下列判斷正確的是 A 氣體的壓強(qiáng)增大 單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)不變B 氣體對(duì)外界做功 其內(nèi)能增加C 外界對(duì)氣體不做功 其內(nèi)能不變D 氣體從外界吸收熱量 其內(nèi)能增大 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 8 2017 江蘇卷 一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C 其V T圖象如圖所示 下列說(shuō)法正確的有 A A B的過(guò)程中 氣體對(duì)外界做功B A B的過(guò)程中 氣體放出熱量C B C的過(guò)程中 氣體壓強(qiáng)不變D A B C的過(guò)程中 氣體內(nèi)能增加 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 9 2016 全國(guó)卷 一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始 經(jīng)歷等溫或等壓過(guò)程ab bc cd da回到原狀態(tài) 其p T圖象如圖所示 其中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)O 下列判斷正確的是 A 氣體在a c兩狀態(tài)的體積相等B 氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能C 在過(guò)程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功D 在過(guò)程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功E 在過(guò)程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過(guò)程da中氣體對(duì)外界做的功 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 10 2016 海南卷 一定量的理想氣體從狀態(tài)M可以經(jīng)歷過(guò)程1或者過(guò)程2到狀態(tài)N 其p V圖象如圖所示 在過(guò)程1中 氣體始終與外界無(wú)熱量交換 在過(guò)程2中 氣體先經(jīng)歷等容變化再經(jīng)歷等壓變化 對(duì)于這兩個(gè)過(guò)程 下列說(shuō)法正確的是 填正確答案標(biāo)號(hào) A 氣體經(jīng)歷過(guò)程1 其溫度降低B 氣體經(jīng)歷過(guò)程1 其內(nèi)能減小C 氣體在過(guò)程2中一直對(duì)外放熱D 氣體在過(guò)程2中一直對(duì)外做功E 氣體經(jīng)歷過(guò)程1的內(nèi)能改變量與經(jīng)歷過(guò)程2的相同 答案 解析