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高考物理一輪復(fù)習(xí)第12章熱學(xué)第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律課件新人教版.ppt

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高考物理一輪復(fù)習(xí)第12章熱學(xué)第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律課件新人教版.ppt

熱 學(xué),第 十二 章,第3講 熱力學(xué)定律與能量守恒定律,知識梳理自測,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________與外界對它所做功的和。,熱力學(xué)第一定律,熱量,2.表達(dá)式 ΔU=________。 3.ΔU=Q+W的三種特殊情況 (1)絕熱過程:Q=________,則__________,外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。 (2)等容過程:W=________,則__________,物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。 (3)等溫過程:ΔU=________,則___________或____________,外界對物體做的功等于物體放出的熱量。,Q+W,0,W=ΔU,0,Q=ΔU,0,W+Q=0,W=-Q,1.兩種表述 (1)克勞修斯表述(按熱傳導(dǎo)的方向性表述):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(按機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述):不可能從單一熱庫吸收熱量,使之完全變成功,而不____________________。,熱力學(xué)第二定律,引起其他影響,減少,1.內(nèi)容 能量既不會(huì)憑空________,也不會(huì)憑空________,它只能從一種形式________為另一種形式,或者從一個(gè)物體________到另一個(gè)物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中能量的總量_____________。 2.能源的利用 (1)存在能量耗散和_____________。 (2)重視利用能源時(shí)對________的影響。 (3)要開發(fā)新能源(如________、生物質(zhì)能、風(fēng)能等)。,能量守恒守恒,產(chǎn)生,消失,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,保持不變,品質(zhì)下降,環(huán)境,太陽能,思維診斷: (1)為了增加物體的內(nèi)能,必須對物體做功或向它傳遞熱量,做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)是相同的。( ) (2)絕熱過程中,外界壓縮氣體做功20J,氣體的內(nèi)能可能不變。( ) (3)在給自行車打氣時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)打氣筒的溫度升高,這是因?yàn)榇驓馔矎耐饨缥鼰帷? ) (4)可以從單一熱源吸收熱量,使之完全變成功。( ),×,×,×,√,B,[解析] 根據(jù)熱力學(xué)第二定律,在可以引起其他變化的情況下,熱量可以由低溫物體向高溫物體傳遞,A錯(cuò)誤;氣體被壓縮,外界對氣體做功,如果氣體向外放熱,內(nèi)能可能不變,可能增加,也可能減少,B正確;分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),所以分子的平均動(dòng)能不可能為零,C錯(cuò)誤;物體溫度升高時(shí),其分子的平均動(dòng)能增加,但并不是每一個(gè)分子的動(dòng)能都增加,D錯(cuò)誤。,BDE,[解析] 熱力學(xué)溫度與分子的平均動(dòng)能成正比,分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不可能為零,制冷機(jī)的制冷溫度不可以降到-273℃以下,故A錯(cuò)誤;隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,故B正確;根據(jù)熱力學(xué)第二定律,熱機(jī)的效率不可以達(dá)到100%,故C錯(cuò)誤;不可能從單一熱源吸熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響,即第二類永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn),故D正確;做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能,無論科技怎樣發(fā)展,都無法判斷一溫度升高的物體是通過做功還是熱傳遞實(shí)現(xiàn)的,故E正確。,CD,[解析] 用打氣筒給自行車打氣需用力向下壓活塞,是氣體壓強(qiáng)作用的緣故,不是分子力的效果,A錯(cuò)誤;物體體積增大時(shí),分子間距增大,分子間勢能隨分子間距的增大而呈現(xiàn)先減后增的趨勢,故B錯(cuò)誤;在一定條件下,熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體,C正確;根據(jù)熱力學(xué)第一定律,對物體做功,但是物體向外放熱大于外界對物體做功時(shí),物體的內(nèi)能減小,D正確;物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢能的總和叫物體的內(nèi)能,E錯(cuò)誤。,ACE,[解析] 在引起其他變化的情況下,從單一熱源吸收熱量可以將其全部變?yōu)楣?,A正確;由熱力學(xué)第一定律可知,當(dāng)W≠0,Q≠0時(shí),ΔU=W+Q,ΔU可以等于0,B錯(cuò)誤;空調(diào)機(jī)在制冷過程中消耗了電能,總體上是放出熱量,C正確;熱量可以由低溫物體傳給高溫物體,D錯(cuò)誤;物體從外界吸收熱量,若同時(shí)對外做功,如果對外做的功大于從外界吸收的熱量,則物體的內(nèi)能減少,E正確。,核心考點(diǎn)突破,1.熱力學(xué)第一定律的理解 不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過程是等效的,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.對公式ΔU=Q+W的符號的規(guī)定,對熱力學(xué)第一定律的理解,(1)ACB過程中氣體的內(nèi)能如何變化?變化了多少? (2)BDA過程中氣體吸收還是放出多少熱量?,[解析] (1)ACB過程中:W1=-280J,Q1=-410J,由熱力學(xué)第一定律得ΔU=W1+Q1=-690J, 氣體內(nèi)能的減少量為690J。 (2)因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量理想氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù),氣體由狀態(tài)ACB過程至狀態(tài)B,又從狀態(tài)B經(jīng)BDA過程回到狀態(tài)A,整個(gè)過程內(nèi)能變化為0,從狀態(tài)B經(jīng)BDA過程回到狀態(tài)A,ΔU′=690J。 由熱力學(xué)第一定律得ΔU′=W2+Q2,W2=200J,得Q2=490J,即吸收熱量490J。 答案:(1)減少 減少量為690J (2)吸收熱量490J,,2.理想氣體內(nèi)能變化情況的判定方法 對一定質(zhì)量的理想氣體,由于無分子勢能,其內(nèi)能只包含分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能,其內(nèi)能只與溫度有關(guān)。 3.應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時(shí),首先要明確研究對象是哪個(gè)物體或哪幾個(gè)物體組成的系統(tǒng);其次要正確掌握公式的符號法則,對已知量,必須按符號法則確定它們的正負(fù)號后,再代入公式計(jì)算;對未知量,可先按正號代入公式,根據(jù)計(jì)算結(jié)果的正負(fù),確定問題的答案。,(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程,該氣體對外界做的功W1和其內(nèi)能的增量ΔU1; (2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程,該氣體內(nèi)能的增量ΔU2及其從外界吸收的熱量Q2。,〔類題演練 1 〕,答案:(1)W1=0 ΔU1=9J (2)ΔU2=9J Q2=3J [解析] (1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C過程,氣體發(fā)生等容變化,該氣體對外界做功W1=0 根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU=W1+Q1,內(nèi)能的增量ΔU1=Q1=9J (2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B過程,氣體體積減小,溫度升高,該氣體內(nèi)能的增量ΔU2=ΔU1=9J 根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU2=W2+Q2 從外界吸收的熱量Q2=ΔU2-W2=3J,1.熱力學(xué)第二定律的理解 (1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性,不需要借助外界提供能量的幫助。 (2)“不產(chǎn)生其他影響”的涵義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成,對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響。如吸熱、放熱、做功等。 2.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程的方向性,進(jìn)而使人們認(rèn)識到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。,對熱力學(xué)第二定律的理解,特別提醒:熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,但在有外界影響的條件下,熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,如電冰箱;在引起其他變化的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,如氣體的絕熱膨脹過程。,3.兩類永動(dòng)機(jī)的比較,BCE,[解析] 由熵增加原理知,一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行,A錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律知,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的實(shí)際宏觀過程是不可逆過程,B正確;在外界的影響下,氣體可以從單一熱源吸收熱量,全部用來對外做功,C正確;第二類永動(dòng)機(jī)沒有違反能量守恒定律,但違反了熱力學(xué)第二定律,D錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律知,熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,但是不可能不引起其他變化,E正確。,解答該類問題的流程:,熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合,(1)活塞停止上升時(shí)容器內(nèi)氣體的溫度T2; (2)密閉氣體內(nèi)能的增加量ΔU。,答案:(1)294K (2)29.8J,A.由狀態(tài)A變到狀態(tài)B過程中,氣體吸收熱量 B.由狀態(tài)B變到狀態(tài)C過程中,氣體從外界吸收熱量,內(nèi)能增加 C.C狀態(tài)氣體的壓強(qiáng)小于D狀態(tài)氣體的壓強(qiáng),〔類題演練 2 〕,ADE,D.D狀態(tài)時(shí)單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)比A狀態(tài)時(shí)少 E.D狀態(tài)與A狀態(tài),相等時(shí)間內(nèi)氣體分子對器壁單位面積的沖量相等,(1)氣體A、B末狀態(tài)的壓強(qiáng); (2)試分析此過程中B氣體是吸熱還是放熱?,〔類題演練 3 〕,答案:(1)87.5cmHg 93.5cmHg (2)放熱 [解析] (1)設(shè)氣體A的初態(tài)壓強(qiáng)為pA pA+p柱=p0 設(shè)末態(tài)時(shí)氣體A的長度為l′A l′A=lA-Δl 氣體A發(fā)生等溫變化,有 pAlAS=p′Al′AS 解得p′A=87.5cmHg 設(shè)氣體B的末態(tài)壓強(qiáng)為p′B 得p′B=p′A+p柱=93.5cmHg,(2)氣體B的初態(tài):壓強(qiáng)為p0,長度為lB lB=L-lA-l柱=29cm 氣體B發(fā)生等溫變化,有 pBlBS=p′Bl′BS 解得l′B=23.6cm l′BlB,氣體B的變化是等溫壓縮 由熱力學(xué)第一定律可知:氣體B要放熱,

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