2017屆高中物理第三章熱力學(xué)基礎(chǔ)章末整合提升教案粵教版選修.docx

第三章 熱力學(xué)基礎(chǔ)一、做功、熱傳遞與內(nèi)能變化的關(guān)系1.做功與熱傳遞的區(qū)別與聯(lián)系做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，它們?cè)诟淖兾矬w的內(nèi)能上是等效的，但它們的本質(zhì)不同.做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，熱傳遞則是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移.2.熱力學(xué)第一定律UWQ正確理解公式的意義及符號(hào)含義是解決本類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵.(1)外界對(duì)物體做功，W0；物體對(duì)外做功，W0；物體放出熱量，Q0，物體的內(nèi)能增加；U0，物體的內(nèi)能減少.分析題干，確定內(nèi)能改變的方式(W、Q)判斷W、Q的符號(hào)代入公式UWQ得出結(jié)論例1當(dāng)把打足氣的車(chē)胎內(nèi)的氣體迅速放出時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)車(chē)胎氣嘴處的溫度明顯降低，則在這個(gè)過(guò)程中()A.氣體對(duì)外做功，同時(shí)向外散發(fā)熱量B.氣體對(duì)外做功，車(chē)胎內(nèi)氣體溫度降低，從外界吸熱C.外界對(duì)車(chē)胎內(nèi)氣體做功，車(chē)胎內(nèi)氣體向外傳遞熱量D.外界對(duì)車(chē)胎內(nèi)氣體做功，同時(shí)向車(chē)胎內(nèi)氣體傳遞熱量答案B解析氣體迅速放出時(shí)，氣體體積膨脹對(duì)外做功，同時(shí)溫度降低，使氣嘴處溫度明顯低于外界溫度，從外界吸熱.故正確答案為B.例2一定質(zhì)量的理想氣體自狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)C變化到狀態(tài)B.這一過(guò)程的VT圖象表示如圖1所示，則()圖1A.在過(guò)程AC中，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能不變B.在過(guò)程CB中，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加C.在過(guò)程AC中，氣體壓強(qiáng)不斷變大D.在過(guò)程CB中，氣體壓強(qiáng)不斷減小答案AC解析由圖象可知，AC過(guò)程是等溫壓縮，CB過(guò)程是等容升溫，據(jù)氣態(tài)方程可判斷出：AC過(guò)程氣體體積變小，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能不變，氣體壓強(qiáng)不斷變大；CB過(guò)程氣體體積不變，內(nèi)能增加，顯然氣體從外界吸熱，氣體壓強(qiáng)不斷增大，故A、C正確.例3一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2105J的熱量，同時(shí)氣體對(duì)外做了6105J的功，問(wèn)：(1)物體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？(2)分子勢(shì)能是增加還是減少？(3)分子的平均動(dòng)能是增加還是減少？答案(1)內(nèi)能減少1.8105J(2)分子勢(shì)能增加(3)分子平均動(dòng)能減少解析(1)氣體從外界吸熱為Q4.2105J，氣體對(duì)外做功W6105J，由熱力學(xué)第一定律UWQ(6105J)(4.2105J)1.8105J.U為負(fù)，說(shuō)明氣體的內(nèi)能減少了.所以，氣體內(nèi)能減少了1.8105J.(2)因?yàn)闅怏w對(duì)外做功，所以氣體的體積膨脹，分子間的距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體分子勢(shì)能增加了.(3)因?yàn)闅怏w內(nèi)能減少，同時(shí)分子勢(shì)能增加，所以分子平均動(dòng)能減少.二、能量守恒定律及應(yīng)用1.能量守恒定律：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，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在能的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中其總量不變.能量守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律，不同形式的能可以相互轉(zhuǎn)化.2.應(yīng)用能量守恒定律解題的方法和步驟(1)認(rèn)清有多少種形式的能(例如動(dòng)能、勢(shì)能、內(nèi)能、電能、化學(xué)能、光能等)在相互轉(zhuǎn)化.(2)分別寫(xiě)出減少的能量E減和增加的能量E增的表達(dá)式.(3)根據(jù)下列兩種思路列出能量守恒方程：E減E增.某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等.某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量與增加量一定相等.(4)解方程，代入數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果.例4在近地的高空中，雨滴幾乎是勻速下落的，設(shè)在此過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量有30%被雨滴吸收，求雨滴在近地下落40m前、后的溫度差？(g取10m/s2，水的比熱容為4.2103 J/kg)答案升高0.03解析設(shè)雨滴的質(zhì)量為m因?yàn)橛甑蝿蛩傧侣?，所以雨滴重力?shì)能的減少等于雨滴克服阻力所做的功雨滴重力勢(shì)能的減少，Wmgh400mJ轉(zhuǎn)化成雨滴內(nèi)能的為QW400mJ30%120mJ由Qcmt得：t0.03三、熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用1.熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)按照熱傳遞的方向性表述為：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，這是熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述.(2)按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性表述為：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.這是熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述.2.熱力學(xué)第二定律的微觀意義(1)一切自然過(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.(2)用熵來(lái)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.在整個(gè)自然界中，無(wú)論有無(wú)生命，所有宏觀的自發(fā)過(guò)程都具有單向性，都是不可逆過(guò)程.如河水向下游流，重物向下落，房屋由新到舊直至倒塌，人要從嬰兒到老年直至死亡等.例5下面關(guān)于熱力學(xué)第二定律微觀意義的說(shuō)法中正確的是()A.從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律B.一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性減小的方向進(jìn)行C.有的自然過(guò)程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行，有的自然過(guò)程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性減小的方向進(jìn)行D.在任何自然過(guò)程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小答案AD解析系統(tǒng)的熱力學(xué)過(guò)程就是大量分子無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，從微觀角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，所以A對(duì)；熱力學(xué)第二定律的微觀意義是“一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行”，所以B、C均錯(cuò)；D項(xiàng)是在引入熵之后對(duì)熱力學(xué)第二定律微觀意義的描述，D對(duì).故正確答案為A、D.例6炎炎夏日，兩位同學(xué)在充滿涼意的空調(diào)室內(nèi)，就空調(diào)機(jī)的工作過(guò)程是否遵循熱力學(xué)第二定律的問(wèn)題發(fā)生了爭(zhēng)論.甲同學(xué)說(shuō)：空調(diào)機(jī)工作時(shí)，不斷地把熱量從室內(nèi)傳到室外，即從低溫物體傳到高溫物體，可見(jiàn)它并不遵循熱力學(xué)第二定律.乙同學(xué)說(shuō)：熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)系統(tǒng)的