第十一章第三節(jié)熱力學(xué)定律與能源

1、第三節(jié)熱力學(xué)定律與能源第三節(jié)熱力學(xué)定律與能源第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)一、熱力學(xué)第一定律一、熱力學(xué)第一定律1改變物體內(nèi)能的兩種方式改變物體內(nèi)能的兩種方式(1)_；(2)_2熱力學(xué)第一定律熱力學(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)它所做的功的和量與外界對(duì)它所做的功的和(2)表達(dá)式：表達(dá)式：UQW做功做功熱傳遞熱傳遞欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué) 1.下列說法正確的是下列說法正確的是( ) A物體吸收熱量物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變內(nèi)能可能

2、不變 B絕熱過程中絕熱過程中，外界壓縮氣體外界壓縮氣體，對(duì)氣體做功對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能氣體的內(nèi)能可能減少可能減少 C做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)不相同做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)不相同 D一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱情況下向真空自由膨脹時(shí)，一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱情況下向真空自由膨脹時(shí)，溫度降低溫度降低 AC欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)二、能源與可持續(xù)發(fā)展二、能源與可持續(xù)發(fā)展1能的轉(zhuǎn)化和守恒定律能的轉(zhuǎn)化和守恒定律(1)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)移到別的物一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)

3、物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，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，而能量守恒定律是無條件的，是一切自然現(xiàn)象都遵守條件，而能量守恒定律是無條件的，是一切自然現(xiàn)象都遵守的基本規(guī)律的基本規(guī)律(3)第一類永動(dòng)機(jī)：違背能量守恒定律的機(jī)器被稱為第一類永第一類永動(dòng)機(jī)：違背能量守恒定律的機(jī)器被稱為第一類永動(dòng)機(jī)它是不可能制成的動(dòng)機(jī)它是不可能制成的欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十

4、一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)2能源的利用能源的利用(1)存在存在_和品質(zhì)下降和品質(zhì)下降(2)重視利用能源時(shí)對(duì)重視利用能源時(shí)對(duì)_的影響的影響(3)要開發(fā)新能源要開發(fā)新能源(如太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、水流能等如太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、水流能等)能量耗散能量耗散環(huán)境環(huán)境欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué) 2.下列對(duì)能量耗散的理解正確的有下列對(duì)能量耗散的理解正確的有()A能量耗散說明能量在不斷減少能量耗散說明能量在不斷減少B能量耗散遵守能量守恒定律能量耗散遵守能量守恒定律C能量耗散說明能量不能憑空產(chǎn)生，但可以憑空消失能量耗散說明能量不能憑空產(chǎn)生，但可以憑空消失D能量耗散從能量角度反映出自然界的宏觀過能量

5、耗散從能量角度反映出自然界的宏觀過 程程 具具 有有 方方向性向性BD欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律1熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過程是等效的變內(nèi)能的過程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系熱傳遞之間的定量關(guān)系 欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)2對(duì)公式對(duì)公式UQW 符號(hào)的規(guī)定符號(hào)的規(guī)定 符號(hào)符號(hào)WQU外界對(duì)物體做功外界對(duì)物體做功物體吸收熱量物體吸收熱量?jī)?nèi)能增加內(nèi)能增加物體對(duì)外界做功物體對(duì)外界做功物體放出熱量物

6、體放出熱量?jī)?nèi)能減少內(nèi)能減少欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)判斷內(nèi)能的變化或吸、放熱情況判斷內(nèi)能的變化或吸、放熱情況 關(guān)于一定質(zhì)量的理想氣體關(guān)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列敘述正確的是下列敘述正確的是( ) A氣體體積增大時(shí)氣體體積增大時(shí)，其內(nèi)能一定減少其內(nèi)能一定減少 B外界對(duì)氣體做功外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能可能減少氣體內(nèi)能可能減少 C氣體從外界吸收熱量氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加其內(nèi)能一定增加 D氣體溫度升高氣體溫度升高，其分子平均動(dòng)能一定增加其分子平均動(dòng)能一定增加 BD解析解析做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能

7、的兩種方式做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，氣體體積氣體體積增大時(shí)增大時(shí)，可能同時(shí)從外界吸收熱量可能同時(shí)從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定減少；氣其內(nèi)能不一定減少；氣體從外界吸收熱量體從外界吸收熱量， 可能同時(shí)對(duì)外做功可能同時(shí)對(duì)外做功， 其內(nèi)能不一定增加其內(nèi)能不一定增加，同理同理，外界對(duì)氣體做功外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能不一定增加氣體內(nèi)能不一定增加，選項(xiàng)選項(xiàng) A、C錯(cuò)誤錯(cuò)誤，B 正確溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志正確溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，氣體溫度升高氣體溫度升高，其分子平均動(dòng)能一定增加其分子平均動(dòng)能一定增加，故故 D 正確正確 欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)利用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行定量計(jì)算利

8、用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行定量計(jì)算 在如圖所示的坐標(biāo)系中在如圖所示的坐標(biāo)系中， 一定質(zhì)量的某種理想氣體先一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過程： 第一種變化是從狀態(tài)后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過程： 第一種變化是從狀態(tài) A 到狀到狀態(tài)態(tài) B，外界對(duì)該氣體做功為外界對(duì)該氣體做功為 6 J；第二種變化是從狀態(tài)；第二種變化是從狀態(tài) A 到到狀態(tài)狀態(tài) C，該氣體從外界吸收的熱量為該氣體從外界吸收的熱量為 9 J圖線圖線 AC 的反向延的反向延長(zhǎng)線過坐標(biāo)原點(diǎn)長(zhǎng)線過坐標(biāo)原點(diǎn) O，B、C 兩兩狀態(tài)的溫度相同，理想氣體的狀態(tài)的溫度相同，理想氣體的分子勢(shì)能為零分子勢(shì)能為零求：求： 欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第

9、十一章熱學(xué) 解析解析 (1)由題意知從狀態(tài)由題意知從狀態(tài) A 到狀態(tài)到狀態(tài) C 的過程的過程，氣體發(fā)生等氣體發(fā)生等容變化容變化 該氣體對(duì)外界做的功該氣體對(duì)外界做的功 W10 根據(jù)熱力學(xué)第一定律根據(jù)熱力學(xué)第一定律U1W1Q1 內(nèi)能的增量?jī)?nèi)能的增量U1Q19 J. 欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)答案答案 (1)0 9 J (2)9 J 3 J (2)從狀態(tài)從狀態(tài) A 到狀態(tài)到狀態(tài) B 的過程的過程，體積減小體積減小，溫度升高溫度升高 該氣體內(nèi)能的增量該氣體內(nèi)能的增量U2U19 J 根據(jù)熱力學(xué)第一定律有根據(jù)熱力學(xué)第一定律有U2W2Q2 從外界吸收的熱量從外界吸收的熱量 Q2U2W23 J.

10、 欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)考點(diǎn)二氣態(tài)方程與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用考點(diǎn)二氣態(tài)方程與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué) 一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從從ABCDA的變化過程可用的變化過程可用如圖所示的如圖所示的pV圖描述，圖中圖描述，圖中p1、p2、V1、V2和和V3為已知量為已知量(1)氣體狀態(tài)從氣體狀態(tài)從A到到B是是_過程過程(選填選填“等容等容”“等壓等壓”或或“等等溫溫”)；(2)狀態(tài)從狀態(tài)從B到到C的變化過程中，氣體的溫度的變化過程中，氣體的溫度_(選填選填“升升高高”“不變不變”

11、或或“降低降低”)；(3)狀態(tài)從狀態(tài)從C到到D的變化過程中，氣體的變化過程中，氣體_(選填選填“吸熱吸熱”或或“放熱放熱”)；(4)狀態(tài)從狀態(tài)從ABCD的變化過程中，氣體對(duì)外界所做的總的變化過程中，氣體對(duì)外界所做的總功為功為_等壓等壓降低降低放熱放熱p2(V3V1)p1(V3V2)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)審題突破審題突破 (1)根據(jù)根據(jù) pV 圖象分析各過程中氣體的圖象分析各過程中氣體的 p、 V 的的變化情況，由變化情況，由pVTC 分析分析 T 的變化情況的變化情況 (2)根據(jù)根據(jù) V、 T 的變化情況分析做功的變化情況分析做功 W 和氣體內(nèi)能的變化和氣體內(nèi)能的變化 U，由

12、由 UWQ 分析吸、放熱情況分析吸、放熱情況 欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué) 我國我國“蛟龍蛟龍”號(hào)深海探測(cè)船載人下潛超過七千號(hào)深海探測(cè)船載人下潛超過七千米米，再創(chuàng)載人深潛新紀(jì)錄在某次深潛實(shí)驗(yàn)中再創(chuàng)載人深潛新紀(jì)錄在某次深潛實(shí)驗(yàn)中， “蛟龍蛟龍”號(hào)號(hào)探測(cè)到探測(cè)到 990 m 深處的海水溫度為深處的海水溫度為 280 K某同學(xué)利用該數(shù)據(jù)某同學(xué)利用該數(shù)據(jù)來研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化如圖所示來研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化如圖所示，導(dǎo)熱良好的導(dǎo)熱良好的汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，不計(jì)活塞的質(zhì)

13、量和摩擦不計(jì)活塞的質(zhì)量和摩擦，汽缸汽缸所處海平面的溫度所處海平面的溫度 T0300 K，壓強(qiáng)壓強(qiáng) p01 atm，封閉氣體的封閉氣體的體積體積 V03 m3，如果將該汽缸下潛至如果將該汽缸下潛至 990 m 深處深處，此過程中此過程中封閉氣體可視為理想氣體封閉氣體可視為理想氣體 欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第十一章熱學(xué)第十一章熱學(xué)(1)求求 990 m 深處封閉氣體的體積深處封閉氣體的體積(1 atm 相當(dāng)于相當(dāng)于 10 m 深的海深的海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)水產(chǎn)生的壓強(qiáng)) (2)下潛過程中封閉氣體下潛過程中封閉氣體_(選填選填“吸熱吸熱”或或“放放熱熱”)，傳遞的熱量傳遞的熱量_(選填選填“大于大于”或或“小于小于”)外界外界對(duì)氣體所做的功對(duì)氣體所做的功 解析解析: (1)當(dāng)汽缸下潛至當(dāng)汽缸下潛至 990 m 時(shí)時(shí)，設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為 p，溫度為溫度為 T，體積為體積為 V，由題意可知由題意可知 p100 atm