1、选修3-3 第十三章 热力学定律本章概览1.本章主要是研究热和功间的关系、热力学第一第二定律，了解能源的开发利用，以拓宽同学们的视野。2.本章主要是以以前学习过的内容为基础，研究功与能间的关系，以热力学定律为基础结合各种能量间关系的计算。3.高考中以选择题形式考查对基础知识的理解，以计算题形式计算能量间的转化和转移关系。第一课时 热力学定律考点剖析【教学要求】1理解热力学第一定律和能量守恒定律。2知道热力学第二定律，知道能源与环境的关系，了解新能源的开发和利用。【知识再现】一、功和能做功与热传递在改变内能方面二者是等价的做功时内能与其它形式的能相互转化热传递是不同物体(或一个物体的不同部分)之
2、间内能的转移。二、热力学第一定律功、热量跟内能改变之间的定量关系UW+Q。三、能的转化和守恒定律1能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式 为另一种形式或从 到另一个物体。2不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器叫 ，它违背了能的 ，因此这种机器 制造出来。四、热力学第二定律1热力学第二定律的两种表述表述一，不可能使 由低温物体传递到 而不引起其他 。表述二：不可能从 并把它全部用来对外 而不引起其他变化。2第二类永动机：只从 吸取热量，使之全部用来做功，而不引起其他变化的热机。五、能源的开发利用1能源与人类发展关系是： 。2能源与环境的关系是： 。3 等为新能源。重点突破知识
3、点一温度、热量、功、内能功、热量是能量转化转移的量度，是与内能的变化相联系的，是过程量内能是状态量物体的内能大，并不意味着物体一定会对外做功或向外传递热量，或者做的功多，传递的热量多只有物体的内能变化大的过程中做的功或传递的热量才会多温度只是分子平均动能的标志物体的内能除与温度有关外，还与物体的物质的量、体积、物态等因素有关【应用1】判断下列各种说法是否正确( )A物体从10变为8，其热量减少了 B物体从10变为8，放出了一定的内能 C物体从10变为8，其内能减少了 D物体从10变为8，物体可能释放了一定热量导示:热量是在有热交换过程中内能转移的物理量，物体没有热量减少的说法，A错。B中也只能
4、说是放出了热量，而不是内能，B错。物体的内能不仅与温度有关，还与体积有关，C错。物体温度降低，可能向外传热，也可能有做功过程，D正确。热力学问题中，一样要区分过程量与状态量之间的关系，知识点二热力学第一定律物体内能的增量U等于外界对物体做的功W和物体吸收的热量Q的总和表达式：W十QU【应用2】关于物体内能及其变化，下列说法中正确的是 ( )A物体的温度改变时，其内能必定改变B物体对外做功，其内能不一定改变；向物体传递热量，其内能不一定改变C对物体做功，其内能必定改变；物体向外传出一定热量其内能必定改变D若物体与外界不发生热交换，则物体的内能必定不改变导示: 物体的内能不仅与温度有关，还与体积有
5、关，温度改变，内能不一定变化，A错。改变物体内能有两种方式：做功与热传递。物体对外做功，其内能不一定改变；同样向物体传递热量，其内能不一定改变，B正确，CD错。故选B。符号法则：外界对物体做功，物体体积减小，W取正值；物体对外界做功，物体体积增大，W取负值物体吸收热量，Q取正值；物体放出热量，Q取负值；物体内能增加，U取正值，物体内能减少，U取负值知识点三能量守恒定律能量是量度物体运动的物理量，不同形式的能与不同的运动形式相对应如：内能与分子热运动相对应，电能与电荷运动相对应等能的转化一定要通过做功才能实现，而能的转移要通过某种形式的传递来完成不同形式能的转化，意味着物体的运动由一种形式转化成
6、了另一种形式，因此，能量守恒是沟通不同运动的重要纽带【应用3】如图所示，容器A、B各有一个自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定，A、B的底部由带着阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热，开始时，A中的水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡，在这个过程中（ ）A大气压力对水做功，水的内能增加B水克服大气压力做功，水的内能减少C大气压力对水不做功，水的内能不变D大气压力对水不做功，水的内能增加导示: 大气压力对左侧水做功，同时右侧水对大气做功，可知两者做功相等，所以大气对水做功为零。而水的内能增加的原因是因为重力对水做了功，转化成了水的内能。故ABC错，D正
7、确。各种形式的能在转化和转移中总能量守恒是无条件的，而某种或某几种形式的能的守恒是有条件的，如：在只有重力和弹力做功时，机械能才守恒，对此应予以注意某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等，如：相互摩擦的系统中，一对滑动摩擦力所做的总功是负值，因此使系统的机械能减少，内能增加，摩擦力所做总功的绝对值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，即等于系统损失的机械能同理，若某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等，这也是列能量守恒定律方程式的两条基本思路知识点四热力学第二定律热力学第一定律和热力学第二定律是热力学知识的基础理论热力学第一定律指出任何热
8、力学过程中能量守恒，而对过程没有其他限制。热力学第二定律指明哪些过程可以自发的发生，哪些过程不可能自发的发生，如：第二类永动机不可能实现，热机效率不可能是100，热现象过程中能量耗散是不可避免的，宏观的实际的热现象过程是不可逆的【应用4】下列说法中正确的是（ ）A热量能自发地从高温物体传给低温物体B热量不能从低温物体传到高温物体C热传导是有方向的D能量耗散说明能量是不守恒的导示: 热量能自发地从高温物体传给低温物体，而从低温物体传到高温物体则必需有一定的条件，A对B错。热传导具有方向性，C正确。所有物理现象都遵循能的转化与守恒定律，D错。故选AC。热力学第二定律有多种表述，但无论用什么方式表述
9、，都是揭示了自然界的基本规律：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的方法探究类型一热力学第一定律的应用物体内能的增加与否，不能单单只看做功或者热传递，要将二者结合起来，内能的变化由UW+Q得到应用热力学第一定律时，注意正确判断U、W、Q的正负号。【例1】在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升到液面，上升过程中气泡的体积不断地增大，则气泡在浮起的过程中( )A放出热量 B吸收热量C不吸热也不放热 D无法判断导示: 气体分子之间的距离很大，相互作用力很小，对气体来说，气体的状态变化时，分子势能几乎不变所以，一定质量的气体的内能的变化，就是气体分子热运动的动能总和的变化，即由温度的变
10、化决定在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升到液面的过程中，小气泡温度不变，其内能增量U0上升过程中，气泡的体积不断增大，气体对外做功，即有W0，所以气泡在浮起的过程中，吸收热量，因此选项B正确物体处于大气环境中，做功的一个显著特点是物体的体积发生了变化，体积增大，物体对外做功，体积减小，外界对物体做功。类型二能量守恒定律的应用通过做功把其他形式的能量(特别是机械能)转化为内能的问题是一类重要的综合题解这类综合题的关键在于弄清内能的来源如：在机械能与内能相互转化的过程中，转化为内能的往往不是研究对象的全部机械能，而是系统损失的机械能【例2】直立容器内部有被隔开的AB两部分气体,A的
11、密度小,B的密度大,抽去隔板,加热气体,使这两部分气体均匀混合,设在此过程中气体吸热Q,气体内能增量为U,则A.U=Q B.UQ D.无法比较导示:AB混合前重心在中线以下，混合后重心在中线上，所以系统重力势能增大.吸收热量的一部分转化为重力势能，故UQ。故选B。此类问题往往会结合平抛运动、圆周运动、相对运动、电磁感应等力、电知识，需要综合运用系统能量守恒等重要规律，是高考中的一个重点成功体验1在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门,冰箱冰箱正常工作,过一段时间房间内的温度将如何变化?（ ）A.降低 B.升高 C.不变 D.无法判断2下列说法中正确的是( )A自然界中进行的涉及热现象的宏观过
12、程都具有方向性B根据热力学第二定律，可以发明一种机器将散失的能量重新收集、重新利用C可以用特殊的方法，使热机效率达到100D冰箱可以实现热量从低温物体传给高温物体，所以热力学第二定律不正确3如图,密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计.置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部,另一端固定在活塞上.弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处在自然长度时的弹性势能为0 ).现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后,活塞静止,气体达到平衡状态.经过此过程（ ）A. Ep全部转换为气体的内能B. Ep一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能C. Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D. Ep一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能参考答案：1B 2A 3D
