1、物 理 选修3-3 人教版新课标导学第十章 热力学定律 阶段核心素养提升 1 核 心 素 养 脉 络 构 建 2 核 心 素 养 整 合 提 升 3 实 战 演 练 触 及 高 考 核心素养脉络构建核心素养整合提升 一、热力学第一定律及其应用1热力学第一定律揭示了内能的增量(U)与外界对物体做功(W)与物体从外界吸热(Q)之间的关系，即UWQ，正确理解公式的意义及符号的含义是解决此类问题的保证。(1)外界对物体做功，W0；物体对外界做功，W0；物体放出热量，Q0，物体的内能增加；U0，物体的内能减少。2注意问题：(1)只有绝热过程Q0，UW，用做功可判断内能变化。(2)只有在气体体积不变时，W
2、0，UQ，用吸热放热情况可判断内能的变化。(3)若物体内能不变，即U0，则WQ，功和热量符号相反，大小相等。因此判断内能变化问题一定要全面进行考虑。(2018江苏省盐城中学高二下学期检测)如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中，AB和CD为等温过程，BC和DA为绝热过程(气体与外界无热量交换)。这就是著名的“卡诺循环”。(1)该循环过程中，下列说法正确的是_。AAB过程中，外界对气体做功BBC过程中，气体分子的平均动能增大CCD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多DDA过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化典例 1C(2)该循环过程中，内能减
3、小的过程是_(选填“AB”、“BC”、“CD”或“DA”)。若气体在AB过程中吸收63 kJ的热量，在 CD 过 程 中 放 出 38 kJ 的 热 量，则 气 体 完 成 一 次 循 环 对 外 做 的 功 为_kJ。解析：(1)AB体积增大，气体对外做功，A错误；BC体积增大，气体对外做功，W0，Q0，U0，T增大，气体分子平均速率增大，D错误。(2)由(1)可知，BC过程内能减小。经过一个循环，U0，所以对外做功W(6338)kJ25 kJ。BC25 二、热力学第二定律及应用1热力学第二定律的几种表现形式(1)热传递具有方向性：两个温度不同的物体接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体
4、，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体。要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。(2)气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方里面，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，绝不会自发地分开，成为两种不同的气体。(3)机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在地面上运动，因摩擦而逐渐停下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来的现象。(4)气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地再从容器中流回，使容器变为真空。2热力学第二定律的微观解释一切自然过程总是沿着分子
5、热运动的无序性增大的方向进行，即在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少。(多选)如图所示，为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是()典例 2BCA热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D电冰箱的工作原理违反热力学第一定律解析：热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；再根据
6、热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确，故选B、C。实战演练触及高考 内能的改变、做功与热传递在高考中是热点，但难度不会太大，属于基础题型。热力学第一、第二定律在高考中是一新兴热点，考查时题型灵活，既可综合考查亦可单独命题，再加上近几年能源与环境的关系成为社会广泛关注的问题，本章知识在高考中出现机率变大，应引起我们的足够注视。(2018全国，33)如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程、到达状态e。对此气体，下列说法正确的是()A过程中气体的压强逐渐减小B过程中气体对外界做正功C过程中气体从外界吸收了热量D状态c、d的内能相等E状态
7、d的压强比状态b的压强小例 题BDE一、高考真题探析解析：A错：过程中，气体由a到b，体积V不变、T升高，则压强增大。B对：过程中，气体由b到c，体积V变大，对外界做功。C错：过程中，气体由d到e，温度T降低，内能U减小，体积V不变，气体不做功，根据热力学第一定律UQW得Qpc，由 c 到 d 的过程，温度不变，Vcpd，所以 pbpcpd。1(2019全国卷，33)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。此时，容器中空气的温度_(填“高于”“低于”或“等于”)外
8、界温度，容器中空气的密度_(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度。低于二、临场真题练兵大于解析：由于初始时封闭在容器中的空气的压强大于外界压强，容器和活塞绝热性能良好，容器中空气与外界没有热量交换，容器中的空气推动活塞对外做功，由热力学第一定律可知，空气内能减小。根据理想气体内能只与温度有关可知，活塞缓慢移动后容器中空气的温度降低，即容器中的空气温度低于外界温度。因压强与气体温度和分子的密集程度有关，当容器中的空气压强与外界压强相同时，容器中空气温度小于外界空气温度，故容器中空气的密度大于外界空气密度。2(2018全国卷，33)如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如pV图
9、中从a到b的直线所示。在此过程中()A气体温度一直降低B气体内能一直增加C气体一直对外做功D气体一直从外界吸热E气体吸收的热量一直全部用于对外做功BCD解析：A错：在pV图中理想气体的等温线是双曲线的一支，而且离坐标轴越远温度越高，故从a到b温度升高。B对：一定质量的理想气体的内能由温度决定，温度越高，内能越大。C对：气体体积膨胀，对外做功。D对：根据热力学第一定律UQW，得QUW，由于U0、W0，故Q0，气体吸热。E错：由QUW可知，气体吸收的热量一部分用来对外做功，一部分用来增加气体的内能。3(2018江苏卷，12A)如图所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0105 Pa，经历AB
10、CA的过程，整个过程中对外界放出61.4 J热量。求该气体在AB过程中对外界所做的功。答案：138.6 J解析：整个过程中，外界对气体做功WWABWCA，且WCApA(VCVA)由热力学第一定律UQW，得WAB(QWCA)代入数据得WAB138.6 J，即气体对外界做的功为138.6 J。4(2019江苏卷，13)如题图所示，一定质量理想气体经历AB的等压过程，BC的绝热过程(气体与外界无热量交换)，其中BC过程中内能减少900J。求ABC过程中气体对外界做的总功。答案：1 500 J解析：AB过程W1p(VBBA)BC过程，根据热力学第一定律W2U则对外界做的总功W(W1W2)代入数据得W1 500 J