1、第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 第3讲 热力学定律与能量守恒 第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 考点一 NO.1 梳理主干 填准记牢 NO.2 题组训练 提升能力 对热力学第一定律的理解及应用 1热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和(2)表达式：U.2能的转化和守恒定律(1)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式为另一种形式，或者从一个物体到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持(2)第一类永动机：违背的机器被称为第一类
2、永动机它是不可能制成的QW转化转移不变能量守恒定律第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 考点一 NO.1 梳理主干 填准记牢 NO.2 题组训练 提升能力 1对公式 UQW 符号的规定内能减少物体放出热量物体对外界做功内能增加物体吸收热量外界对物体做功UQW符号第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 考点一 NO.1 梳理主干 填准记牢 NO.2 题组训练 提升能力 2.几种特殊情况(1)若过程是绝热的，则 Q0，WU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量(2)若过程中不做功，即 W0，则 QU，物体吸收的热量等于物
3、体内能的增加量(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即 U0，则 WQ0或 WQ.外界对物体做的功等于物体放出的热量第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 1(2015高考重庆卷)某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么()A外界对胎内气体做功，气体内能减小B外界对胎内气体做功，气体内能增大C胎内气体对外界做功，内能减小D胎内气体对外界做功，内能增大 解析 D 试题 车胎体积增大，气体对外做功，A、B 错误中午温度高于清晨，气体温度升高，内能增大，C 错误，D 正确考点一 NO.1 梳理主干
4、 填准记牢 NO.2 题组训练 提升能力 第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 2(2015高考北京卷)下列说法正确的是()A物体放出热量，其内能一定减小B物体对外做功，其内能一定减小C物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变 解析 C 试题 改变内能的方式有做功和热传递，由热力学第一定律得 UWQ，A、B 错误C 选项中，Q0，W0，U 可能大于零也可能小于零，C 正确D 选项中，Q0，W0，U 一定减少，D 错误考点一 NO.1 梳理主干 填准记牢 NO.2 题组训练 提升能力 第3讲 热力学定律与能量守
5、恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 3一定质量的气体，在从状态 1 变化到状态 2 的过程中，吸收热量 280 J，并对外做功 120 J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了 240 J 热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功还是外界对气体做功？做功多少？解析 (1)增加了160 J(2)外界对气体做功80 J 试题 (1)由热力学第一定律可得UWQ120 J280 J160 J，气体的内能增加了160 J.(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从状态 2 回到状态 1 的过程中内能的变化应等于从状态 1到状态 2的过
6、程中内能的变化，则从状态 2到状态 1 的内能应减少 160 J，即 U160 J，又 Q240 J，根据热力学第一定律得 UWQ，所以 WUQ160 J(240 J)80 J，即外界对气体做功 80 J.考点一 NO.1 梳理主干 填准记牢 NO.2 题组训练 提升能力 第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 反思提升 考点一 NO.1 梳理主干 填准记牢 NO.2 题组训练 提升能力 判定物体内能变化的方法(1)内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析(2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W 为负；体积缩小，外界对气体做功，W 为正(3
7、)与外界绝热，则不发生热传递，此时 Q0.(4)如果研究对象是理想气体，则由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 对热力学第二定律的理解 考点二 NO.1 梳理主干 填准记牢 NO.2 题组训练 提升能力 1热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从物体传到物体(2)开尔文表述：不可能从吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响2第二类永动机：违背宏观热现象方向性的机器被称为第二类永动机这类永动机不违背，但它违背了，也是不可能制成的低温
8、高温单一热库能量守恒定律热力学第二定律第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 考点二 1热力学第二定律的含义(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等2热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性NO.1 梳理主干 填准记牢 NO.2 题组训练 提升能力 第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知
9、能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 考点二 3热力学过程方向性实例(1)高温物体热量Q能自发传给热量Q不能自发传给低温物体(2)功能自发地完全转化为不能自发地且不能完全转化为热(3)气体体积 V1能自发膨胀到不能自发收缩到气体体积 V2(较大)(4)不同气体 A 和 B能自发混合成不能自发分离成混合气体 AB.NO.1 梳理主干 填准记牢 NO.2 题组训练 提升能力 第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 1(多选)(2016杭州高三质检)关于热力学定律，下列说法正确的是()A为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B对某物体做功，必定会使该
10、物体的内能增加C可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D不可能使热量从低温物体传向高温物体E功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程ACE 解析 试题 由热力学第一定律知，改变物体内能的方式有两种，分别为做功和热传递，所以 A正确，B 错误由热力学第二定律知，可以从单一热源吸收热量使之完全变为功，但会产生其他影响，C 正确热量不能自发地从低温物体传向高温物体，D 错误一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，E 正确考点二 NO.1 梳理主干 填准记牢 NO.2 题组训练 提升能力 第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 2关于两类永动机和热力学的两个定律，
11、下列说法正确的是()A第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律C由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的D 解析 试题 第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机违反热力学第二定律，A、B 错误；由热力学第一 定 律 可 知 W0，Q0，但 UWQ 可以等于 0，C 错误；由热力学第二定律可知 D 中现象是可能的，但会引起其他变化，D 正确考点二 NO.1 梳理主干 填准记牢 NO.2
12、 题组训练 提升能力 第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 3根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是()A机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能B凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传播中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到 100%，制冷机却可以使温度降到293 D第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来A 解析 试题 机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全
13、部转化为机械能，A 正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B 错误；尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到 100%，制冷机也不能使温度降到293，只能无限接近273.15，却永远不能达到，C 错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D 错误考点二 NO.1 梳理主干 填准记牢 NO.2 题组训练 提升能力 第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 反思提升 考点二 热力
14、学第一、第二定律的比较在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础两定律的关系有多种表述形式只有一种表述形式表述形式说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体热量可以从高温物体自发传向低温物体热量的传递 内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能机械能和内能的转化它指出自然界中出现的过程是有方向性的它从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系定律揭示的问题热力学第二定律热力学第一定律定律名称比较项目NO.1 梳理主干 填准记牢 NO.2 题组训练 提升能力 第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页
15、 下页 考点二 考点三 气体实验定律与热力学第一定律的综合 考点三 NO.1 梳理主干 牢固记忆 NO.2 题组训练 提升能力 求解理想气体综合问题的解题步骤第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 1.(2015高考福建卷)如图所示，一定质量的理想气体，由状态 a 经过 ab 过程到达状态 b 或者经过 ac 过程到达状态 c.设气体在状态 b 和状态 c 的温度分别为 Tb 和 Tc，在过程 ab 和 ac 中吸收的热量分别为 Qab和 Qac，则()ATbTc，QabQac BTbTc，QabQacDTbTc，QabQacC 解析 试题 由题图知，pb
16、VbpcVc，又因为pbVbTb pcVcTc，所以TbTc.根据 UWQ，过程 ab 和 ac 中，U相同，ab 过程对外做功，Wab0，ac 过程气体体积不变，Wac0.所以 QabQac，C 正确考点三 NO.1 梳理主干 牢固记忆 NO.2 题组训练 提升能力 第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 2.某次科学实验中，从高温环境中取出一个如图所示的圆柱形导热汽缸，把它放在大气压强 p01 atm、温度 t027 的环境中自然冷却该汽缸内壁光滑，容积 V1 m3，开口端有一厚度可忽略的活塞开始时，汽缸内密封有温度 t447、压强 p1.2 atm
17、的理想气体，将汽缸开口向右固定在水平面上，假设汽缸内气体的所有变化过程都是缓慢的求：(1)活塞刚要向左移动时，汽缸内气体的温度 t1；(2)最终汽缸内气体的体积 V1；(3)在整个过程中，汽缸内气体对外界_(选填“做正功”“做负功”或“不做功”)，汽缸内气体放出的热量_(选填“大于”“等于”或“小于”)气体内能的减少量(1)327 (2)0.5 m3(3)做负功 大于 解析 试题 (1)汽缸内的气体做等容变化，T(273447)K720 K，由查理定律得pTp0T1，解得 T1600 K，即 t1327.(2)最终汽缸内气体的压强为 p0，温度为 T0，且 T0(27327)K300 K，由理
18、想气体状态方程得pVT p0V1T0，解得 V10.5 m3.(3)体积减小，汽缸内气体对外界做负功，由 UWQ知，汽缸内气体放出的热量大于气体内能的减少量考点三 NO.1 梳理主干 牢固记忆 NO.2 题组训练 提升能力 第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 3.(2016青岛高三质检)如图所示，一根两端开口、横截面积为 S2 cm2 足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长 L21 cm 的气柱，气体的温度为 t17，外界大气压取 p01.0105 Pa(相当于75 cm 高的汞柱的
19、压强)g 取 10 m/s2.(1)若在活塞上放一个质量为m0.1 kg 的砝码，保持气体的温度 t1 不变，则平衡后气柱为多长？(2)若保持砝码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到 t277，此时气柱为多长？(3)若在(2)过程中，气体吸收的热量为 10 J，则气体的内能增加多少？(1)20 cm(2)25 cm(3)8.95 J 解析 试题 (1)被 封 闭 气 体 的 初 状 态：p1 p0 1.0105 Pa，V1LS42 cm3，T1280 K末状态：p2p0mgS 1.05105 PaV2L2S，T2T1280 K根据玻意耳定律，有 p1V1p2V2，即 p1Lp2L2得 L2p
20、1p2L20 cm.(2)对气体加热后，气体的压强不变p3p2，V3L3S，T3350 K根据盖吕萨克定律，有V2T2V3T3，即L2T2L3T3得 L3T3T2L225 cm.(3)气体对外做的功 Wp2Shp2S(L3L2)1.05 J根据热力学第一定律得UWQ1.05 J10 J8.95 J即气体的内能增加 8.95 J.考点三 NO.1 梳理主干 牢固记忆 NO.2 题组训练 提升能力 第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 反思提升 考点三 理想气体综合问题的几点注意(1)对于理想气体，可以直接根据温度的变化来确定内能的变化(2)吸、放热不能直接确定时，则要放在最后，根据热力学第一定律来确定(3)必须指出的是，一般来说系统对外界做功，系统体积膨胀；外界对系统做功，系统体积则被压缩但在某些特定条件下，例如气体自由膨胀(外界为真空)时，气体就没有克服外力做功(4)在判断内能变化时，还必须结合物态变化以及能的转化与守恒来进行NO.1 梳理主干 牢固记忆 NO.2 题组训练 提升能力 第3讲 热力学定律与能量守恒考点一 知能提升演练 上页 下页 考点二 考点三 知能提升演练 本课内容结束
