高考物理一輪復(fù)習(xí) 第14章第3講 熱力學(xué)定律與能量守恒課件 魯科

1、1熱力學(xué)第一定律(1)改變內(nèi)能的兩種方式做功：做功可以改變，在絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)內(nèi)能的增量等于所做的功，即 .熱傳遞：熱傳遞有三種方式：和，熱傳遞也可以改變物體的內(nèi)能在單純的傳熱過(guò)程中，內(nèi)能的增量就等于即.物體的內(nèi)能外界對(duì)系統(tǒng)UW熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流熱輻射外界向系統(tǒng)傳遞的熱量UQ區(qū)別：做功和熱傳遞都能引起系統(tǒng)內(nèi)能的改變，但做功是內(nèi)能和其他形式的能發(fā)生 ，熱傳遞是不同物體(或一個(gè)物體的不同部分)之間內(nèi)能的 (2)熱力學(xué)第一定律當(dāng)外界既對(duì)系統(tǒng)做功，又對(duì)系統(tǒng)熱傳遞時(shí)內(nèi)能的增量U.也就是說(shuō)，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與外界對(duì)它所做的之和，這個(gè)關(guān)系叫轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移WQ功熱量熱力學(xué)第一定律能量守恒定律：

2、能量既不會(huì) ，也不會(huì)，它只能從一種形式 為另一種形式，或者從一個(gè)物體到另一個(gè)物體，而能量的總值2熱力學(xué)第二定律(1)熱力學(xué)第二定律的表述按照熱傳遞的方向性，表述為：不可能使熱量從 物體傳向 物體而不引起其他變化，這是熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述消滅創(chuàng)生轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變高溫低溫按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性，表述為：不可能從單一熱源吸取熱量，使之 變?yōu)橛杏霉Χ?其他變化這是熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述熱力學(xué)第二定律的上述兩種表述是的，可以從一種表述推出另一種表述，它揭示了大量分子參與的宏觀過(guò)程的，使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有性完全不引起等價(jià)不可逆性方向(2)熱力學(xué)第二定律的微

3、觀意義一切不可逆過(guò)程總是沿著大量分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序程度 的方向進(jìn)行用熵表示熱力學(xué)第二定律：在孤立系統(tǒng)中，一切不可逆過(guò)程必然朝著熵的方向進(jìn)行不少人也把熱力學(xué)第二定律叫做熵增加原理從微觀角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(gè)：一個(gè)孤立系統(tǒng)總是從的狀態(tài)向的狀態(tài)發(fā)展，而熵值較大代表著 ，所以自發(fā)的宏觀過(guò)程總是向的方向發(fā)展增大增加統(tǒng)計(jì)規(guī)律熵小熵大較為無(wú)序無(wú)序程度增大3能源和可持續(xù)發(fā)展能量退降是指各種形式的能最終轉(zhuǎn)化為，是微觀領(lǐng)域內(nèi)無(wú)序程度 向無(wú)序程度的轉(zhuǎn)化，是能夠自動(dòng)、全額發(fā)生的，而內(nèi)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化是有條件的，即環(huán)境中必須存在著，而且內(nèi)能不能全額轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，能量的退降雖然不會(huì)使能的總量減少，卻會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)的內(nèi)能

4、較小較大溫度差退化可持續(xù)發(fā)展的核心是追求發(fā)展與資源、環(huán)境的 ，其中，最重要的兩個(gè)方面就是開(kāi)發(fā)新能源，包括和平衡資源和環(huán)境保護(hù)太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能水流能考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律1熱傳遞的條件兩物體 (或同一物體的不同部分)有溫度差，而不是有內(nèi)能差，熱傳遞的結(jié)果是達(dá)到熱平衡，兩物體的溫度相等，最終兩物體的內(nèi)能不一定相等2物體的內(nèi)能及內(nèi)能的變化(1)物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的平均動(dòng)能和勢(shì)能之和，在微觀上由分子數(shù)、分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度和相互作用力決定；宏觀上體現(xiàn)為物體的溫度和體積因此，物體的內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量(2)當(dāng)物體溫度變化時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度發(fā)生改變，分子平均動(dòng)能變化物體體積變化時(shí)

5、，分子間距離變化，分子勢(shì)能發(fā)生變化，因此物體的內(nèi)能變化只由初、末狀態(tài)決定，與中間過(guò)程及引起變化的方式無(wú)關(guān)3做功與熱傳遞的本質(zhì)區(qū)別做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，但是有著本質(zhì)的區(qū)別(1)“等效”的意義可以理解為：在改變物體的內(nèi)能上可以起到同樣的效果，即要使物體改變同樣的內(nèi)能，通過(guò)做功或者熱傳遞都可以實(shí)現(xiàn)，若不知道過(guò)程，我們無(wú)法分辨出是做功還是熱傳遞實(shí)現(xiàn)的這種改變(2)做功和熱傳遞的本質(zhì)區(qū)別從運(yùn)動(dòng)形式上看：做功是宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)向物體的微觀分子熱運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化；熱傳遞則是通過(guò)分子之間的相互作用，使不同物體間分子熱運(yùn)動(dòng)變化，是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移從能量的角度看：做功是其他形式的能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化；熱傳遞是內(nèi)能之間

6、的轉(zhuǎn)移前者能的性質(zhì)發(fā)生了變化，后者能的性質(zhì)不變4表達(dá)式UWQ中各量的符號(hào)取法U物體內(nèi)能增加物體內(nèi)能減少Q(mào)物體從外界吸收熱量物體向外界放出熱量W外界對(duì)物體做功物體對(duì)外界做功5.對(duì)能量守恒定律的理解(1)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量與增加量相等(2)某個(gè)物體能量減少，一定存在其他物體能量增加，且減少量和增加量一定相等(3)在利用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律解題時(shí)，要注意先搞清過(guò)程中有幾種形式的能在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，分析初、末狀態(tài)，確定E增、E減各為多少，再由E增E減列式計(jì)算【案例1】(2010福建理綜)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動(dòng)

7、的絕熱活塞今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后，氣體的體積減小若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體_(填選項(xiàng)前的字母)A溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少B溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少C溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加D溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加【解析】本題考查熱力學(xué)第一定律、一定質(zhì)量氣體溫度、壓強(qiáng)和體積的關(guān)系容器絕熱，活塞對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能增加；溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，且氣體內(nèi)能增加，故溫度一定升高；對(duì)活塞進(jìn)行受力分析p0SFp氣S，可知，氣體壓強(qiáng)增大，C項(xiàng)正確【答案】C【即時(shí)鞏固1】(2010廣東理綜)如圖是密閉的氣缸，外力推動(dòng)活塞P壓縮氣

8、體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800 J，同時(shí)氣體向外界放熱200 J，缸內(nèi)氣體的_A溫度升高，內(nèi)能增加600 JB溫度升高，內(nèi)能減少200 JC溫度降低，內(nèi)能增加600 JD溫度降低，內(nèi)能減少200 J【解析】根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體內(nèi)能增量UWQ800 J200 J600 J，對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能增加溫度必然升高，故A選項(xiàng)正確【答案】A【案例2】(2009遼寧、寧夏理綜)帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體氣體開(kāi)始處于狀態(tài)a，然后經(jīng)過(guò)程ab到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過(guò)程ac到狀態(tài)c，b、c狀態(tài)溫度相同，如圖所示設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強(qiáng)分別為pb和pc ，在過(guò)程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac

9、，則_Apb pc，QabQacBpb pc，QabQacCpb Qac Dpb pc，QabW2BW1W2CQ1W2 DQ2W2，故D不對(duì)作出兩種情況下的pV圖知，外界對(duì)氣體做的功在數(shù)值上等于圖線與V軸所圍的面積，則W1W2，B不對(duì)因?yàn)閃1Q1，所以Q1W2，C不對(duì)【答案】A考點(diǎn)二兩類(lèi)永動(dòng)機(jī)、熱力學(xué)定律的理解1兩類(lèi)永動(dòng)機(jī)的比較第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不消耗能量卻可以源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器從單一熱源吸熱，全部用來(lái)對(duì)外做功而不引起其他變化的機(jī)器違背能量守恒，不可能實(shí)現(xiàn)不違背能量守恒，但違背熱力學(xué)第二定律，不可能實(shí)現(xiàn)2.熱力學(xué)過(guò)程方向性實(shí)例【技巧提示】在有外界影響的條件下，熱量可以從低溫物體傳到

10、高溫物體，如電冰箱；在引起其他變化的條件下，內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如氣體的等溫膨脹過(guò)程3熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的關(guān)系熱力學(xué)第一定律是和熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過(guò)程中能量守恒的特殊表達(dá)形式及熱量與內(nèi)能改變的定量關(guān)系第二定律指出了能量轉(zhuǎn)化與守恒能否實(shí)現(xiàn)的條件和過(guò)程進(jìn)行的方向，指出了一切變化過(guò)程的自然發(fā)展是不可逆的，除非靠外界影響所以二者相互聯(lián)系，又相互補(bǔ)充【案例3】(2011屆蘇州測(cè)試)(1)下列說(shuō)法中正確的是_A布朗運(yùn)動(dòng)的劇烈程度與溫度有關(guān)，所以布朗運(yùn)動(dòng)也叫熱運(yùn)動(dòng)B彩色液晶顯示屏是應(yīng)用液晶在不同電場(chǎng)中對(duì)不同顏色的光吸收強(qiáng)度不同制成的C能量退降說(shuō)明能量在不斷減少D熱力學(xué)第二定律也可以表述為：氣

11、體向真空的自由膨脹是可逆的(2)將剩有半杯熱水的玻璃杯蓋子旋緊后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，若玻璃杯蓋子不漏氣，則杯內(nèi)水蒸氣飽和汽壓及杯內(nèi)氣體壓強(qiáng)分別_A減小增大 B增大減小C減小減小 D增大增大(3)如圖汽缸放置在水平地面上，缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為p0，汽缸內(nèi)電熱絲熱功率為P，測(cè)得通電時(shí)間t內(nèi)活塞緩慢向左移動(dòng)距離為h，汽缸向外界放出熱量為Q，不計(jì)活塞與汽缸之間的摩擦，則在時(shí)間t內(nèi)缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量為_(kāi)APtQ BPtp0ShCPtp0ShQ Dp0ShQ【解析】(1)布朗運(yùn)動(dòng)是固體顆粒的運(yùn)動(dòng)，不是分子的運(yùn)動(dòng)，而熱運(yùn)動(dòng)是分子永不停息無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，二者概念不同，A錯(cuò)；能

12、量在數(shù)量上是守恒的，但其轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化卻有方向性，能量退降說(shuō)明有的能量散失后不能被回收利用了，C、D錯(cuò)本題選B.(2)飽和汽壓隨溫度而改變，溫度升高，飽和汽壓增大，溫度降低，飽和汽壓減小熱水經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，溫度降低，水蒸氣飽和汽壓減小，液體分子平均動(dòng)能減小，單位時(shí)間內(nèi)從液面飛出的分子數(shù)減小，杯內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小本題選C.(3)外界對(duì)系統(tǒng)做的總功為WPtp0Sh，同時(shí)汽缸向外界放出熱量為Q，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可得出在時(shí)間t內(nèi)缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量UWQPtp0ShQ.本題選C.【答案】(1)B(2)C(3)C【即時(shí)鞏固3】如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)

13、，在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過(guò)冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外下列說(shuō)法正確的是_A熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是自發(fā)地將熱量從低溫物體傳給高溫物體C電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律D電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律【解析】由熱力學(xué)第二定律可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，除非有外界的影響或幫助電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部，需要壓縮機(jī)的幫助并消耗電能，正確答案是C.【答案】C9、靜夜四無(wú)鄰，荒居舊業(yè)貧。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、雨

14、中黃葉樹(shù)，燈下白頭人。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 2:07:42 AM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見(jiàn)頻。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、故人江海別，幾度隔山川。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、乍見(jiàn)翻疑夢(mèng)，相悲各問(wèn)年。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見(jiàn)青山。16 十月 20222022/10/162022/10/1

15、62022/10/1615、比不了得就不比，得不到的就不要。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。2022/10/162022/10/1616 October 202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、沒(méi)有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒(méi)有。2022/10/

16、162022/10/162022/10/1610/16/2022 2:07:42 AM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無(wú)限完美。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、不知香積寺，數(shù)里入云峰。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。16 十月 20222022

17、/10/162022/10/162022/10/1615、楚塞三湘接，荊門(mén)九派通。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。2022/10/162022/10/1616 October 202217、空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、閱讀一切好書(shū)如同和過(guò)去最杰出的人談話。2022/10/162022/10/162022/

18、10/1610/16/2022 2:07:42 AM11、越是沒(méi)有本領(lǐng)的就越加自命不凡。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、越是無(wú)能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。16 十月 20222022/10/162022/10/162022/10/1615、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過(guò)于提升自我。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、業(yè)余生活要有