2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí)講義：第14章 第3講　熱力學(xué)定律與能量守恒(含答案) .doc

1、第3講熱力學(xué)定律與能量守恒板塊一主干梳理夯實(shí)基礎(chǔ)【知識(shí)點(diǎn)1】熱力學(xué)第一定律1改變物體內(nèi)能的兩種方式(1)做功；(2)熱傳遞。2熱力學(xué)第一定律(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熱量與外界對(duì)它所做的功的和。(2)表達(dá)式：UQW。(3)UQW中正、負(fù)號(hào)法則(4)UQW的三種特殊情況若過(guò)程是絕熱的，則Q0，WU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。若過(guò)程是等容的，即W0，QU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。對(duì)于理想氣體，若過(guò)程是等溫的，即U0，則WQ0或WQ，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量?！局R(shí)點(diǎn)2】熱力學(xué)第二定律1熱力學(xué)第二定律的三種表述(1)克勞修斯表述熱量不能自發(fā)地從

2、低溫物體傳到高溫物體。(2)開(kāi)爾文表述不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。或表述為“第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的?！?3)用熵的概念表示熱力學(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。2熱力學(xué)第二定律的微觀意義一切自發(fā)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?！局R(shí)點(diǎn)3】能量守恒定律1.能量守恒定律的內(nèi)容：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)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。2條件性：能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，某一種形式的能是否守恒是有條件的。例如，機(jī)械能守恒定律具有適用條件，

3、而能量守恒定律是無(wú)條件的，是一切自然現(xiàn)象都遵守的基本規(guī)律。3.兩類永動(dòng)機(jī)(1)第一類永動(dòng)機(jī)：不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功的機(jī)器。 違背能量守恒定律，因此不可能實(shí)現(xiàn)。(2)第二類永動(dòng)機(jī)：從單一熱庫(kù)吸收熱量并把它全部用來(lái)對(duì)外做功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器。違背熱力學(xué)第二定律，不可能實(shí)現(xiàn)。4能源的利用(1)存在能量耗散和品質(zhì)降低。(2)重視利用能源時(shí)對(duì)環(huán)境的影響。(3)要開(kāi)發(fā)新能源(如太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、水能等)。板塊二考點(diǎn)細(xì)研悟法培優(yōu)考點(diǎn)1 熱力學(xué)第一定律 對(duì)比分析1改變內(nèi)能的兩種方式的比較2溫度、內(nèi)能、熱量、功的比較例1在如下圖所示的坐標(biāo)系中，一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種

4、狀態(tài)變化過(guò)程：第一種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)B，外界對(duì)該氣體做功為6 J；第二種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)C，該氣體從外界吸收的熱量為9 J。圖線AC的反向延長(zhǎng)線過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O，B、C兩狀態(tài)的溫度相同，理想氣體的分子勢(shì)能為零。求：(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程，該氣體對(duì)外界做的功W1和其內(nèi)能的增量U1；(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程，該氣體內(nèi)能的增量U2及其從外界吸收的熱量Q2。(1)從A到C狀態(tài)發(fā)生了什么變化？提示：等容變化。(2)如何判斷氣體狀態(tài)變化過(guò)程是吸熱還是放熱？提示：根據(jù)熱力學(xué)第一定律UQW，確定熱量Q的正負(fù)，再判斷是吸熱還是放熱。嘗試解答(1)0_9_J_(2)9_J_3_J。(1)由題意知從狀

5、態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程，氣體發(fā)生等容變化，外界對(duì)該氣體做的功W10根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U1W1Q1內(nèi)能的增量U1Q19 J。(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程，體積減小，溫度升高該氣體內(nèi)能的增量U2U19 J根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U2W2Q2從外界吸收的熱量Q2U2W23 J?？偨Y(jié)升華判斷物體內(nèi)能變化的方法(1)內(nèi)能的變化都要用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行綜合分析。(2)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對(duì)氣體做功，W為正。(3)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)Q0。(4)如果研究對(duì)象是理想氣體，則由于理想氣體沒(méi)有分子勢(shì)能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí)，主要體現(xiàn)在分子動(dòng)能的變化上，從宏觀上

6、看就是溫度發(fā)生了變化。2017安徽合肥聯(lián)考(多選)對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說(shuō)法正確的是()A體積不變，壓強(qiáng)減小的過(guò)程，氣體一定放出熱量，內(nèi)能減小B若氣體內(nèi)能增加，則外界一定對(duì)氣體做功C若氣體的溫度升高，則每個(gè)氣體分子的速度一定增大D若氣體壓強(qiáng)不變，氣體分子平均距離增大時(shí)，則氣體分子的平均動(dòng)能一定增大E氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的答案ADE解析由理想氣體狀態(tài)方程C，可知在體積不變、壓強(qiáng)減小時(shí)，溫度降低；體積不變，則W0，溫度降低，內(nèi)能減少，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有UQ0，則溫度升高，U0，氣體對(duì)外做功，W0，由熱力學(xué)第一定律UQW可知，氣體吸收熱量Q大于氣體對(duì)外做的功W

7、?？偨Y(jié)升華氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合問(wèn)題的處理方法(1)氣體實(shí)驗(yàn)定律研究對(duì)象是一定質(zhì)量的理想氣體。(2)解決具體問(wèn)題時(shí)，分清氣體的變化過(guò)程是求解問(wèn)題的關(guān)鍵，根據(jù)不同的變化，找出相關(guān)的氣體狀態(tài)參量，利用相關(guān)規(guī)律解決。(3)對(duì)理想氣體，只要體積變化，外界對(duì)氣體(或氣體對(duì)外界)做功WpV；只要溫度發(fā)生變化，其內(nèi)能就發(fā)生變化。(4)結(jié)合熱力學(xué)第一定律UWQ求解問(wèn)題。2017甘肅蘭州一模一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的狀態(tài)變化。問(wèn)：(1)已知從A到B的過(guò)程中，氣體的內(nèi)能減少了300 J，則從A到B氣體吸收或放出的熱量是多少；(2)試判斷氣體在狀態(tài)B、C的溫度是否相同。如果知道氣體在狀態(tài)C時(shí)的溫度TC300 K，則氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為多少。答案(1)放熱1200 J(2)溫度相同1200 K