高中物理一輪復(fù)習(xí) 熱學(xué)課件 新人教選修33

2021/8/11星期三12021/8/11星期三2考綱點擊備考導(dǎo)讀1.分子動理論的基本觀點和實驗依據(jù)Ⅰ2.阿伏加德羅常數(shù)Ⅰ3.氣體分子運(yùn)動速率的統(tǒng)計分布Ⅰ4.溫度是分子平均動能的標(biāo)志、內(nèi)能Ⅰ5.固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體和非晶體Ⅰ6.液晶的微觀結(jié)構(gòu)Ⅰ7.液體的表面張力現(xiàn)象Ⅰ8.氣體實驗定律Ⅰ9.理想氣體Ⅰ10.飽和汽、未飽和汽和飽和汽壓Ⅰ11.相對濕度Ⅰ12.熱力學(xué)第一定律Ⅰ13.能量守恒定律Ⅰ14.熱力學(xué)第二定律Ⅰ15.中學(xué)物理中涉及的國際單位制的基本單位和其他物理量的單位，包括攝氏度(℃)、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓Ⅰ實驗：用油膜法估測分子大?、?.新課標(biāo)地區(qū)的高考中對熱學(xué)部分的要求有所降低，對本部分的考查內(nèi)容比較集中，分子動理論、熱力學(xué)定律、能量守恒定律、氣體實驗定律等內(nèi)容是高考考查的重點．熱力學(xué)第一定律與理想氣體狀態(tài)方程定性分析可能綜合考查．2.根據(jù)新課標(biāo)地區(qū)的不同考查形式有所差別，可以是選擇題、填空題，也可以是計算題．同時由于本部分內(nèi)容容量大、綜合性強(qiáng)，聯(lián)系生活、生產(chǎn)比較密切，因此要注意與實際結(jié)合的題目.2021/8/11星期三3

第1節(jié)分子動理論內(nèi)能2021/8/11星期三42021/8/11星期三52021/8/11星期三62021/8/11星期三7布朗運(yùn)動熱運(yùn)動活動主體固體微小顆粒分子區(qū)別是微小顆粒的運(yùn)動，是比分子大得多的分子團(tuán)的運(yùn)動，較大的顆粒不做布朗運(yùn)動，但它本身的以及周圍的分子仍在做熱運(yùn)動是指分子的運(yùn)動，分子無論大小都做熱運(yùn)動，熱運(yùn)動不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到共同點都是永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動，都隨溫度的升高而變得更加激烈，都是肉眼所不能看見的聯(lián)系布朗運(yùn)動是由于小顆粒受到周圍分子做熱運(yùn)動的撞擊力而引起的，它是分子做無規(guī)則運(yùn)動的反映2021/8/11星期三8三、分子之間的相互作用力分子之間同時存在引力和斥力，如圖所示，分子引力和分子斥力的大小都跟分子之間的距離有關(guān)，都隨分子間的距離增大而減小，但斥力減小得快；都隨分子間距離的減小而增大，但斥力增大得快．分子力是分子引力和分子斥力的合力．2021/8/11星期三9四、溫度與溫標(biāo)1.熱平衡：兩個不同溫度的熱學(xué)系統(tǒng)相互作用，最后兩個系統(tǒng)都具有相同的溫度，我們說這兩個系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡．一切熱平衡系統(tǒng)都具有相同的溫度．2.溫度的兩種意義宏觀上表示物體的冷熱程度．微觀上標(biāo)志著分子熱運(yùn)動的激烈程度，它是物體分子平均動能的標(biāo)志．3.兩種溫標(biāo)(1)攝氏溫標(biāo)：單位為攝氏度，符號℃.在1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點作為0℃，水的沸點作為100℃.(2)熱力學(xué)溫標(biāo)：單位為開爾文，符號為K.把－273.15℃作為0K,0K是低溫的極限，它表示所有分子都停止了熱運(yùn)動．可以無限接近，但永遠(yuǎn)不能達(dá)到．(3)兩種溫度的關(guān)系：T＝t＋273.15K和ΔT＝Δt，其中兩種單位制中每一度的間隔是相同的．2021/8/11星期三10五、物體的內(nèi)能1.分子動能(1)做熱運(yùn)動的分子具有的動能叫做分子動能．(2)溫度是大量分子平均動能的標(biāo)志，溫度越高分子的平均動能越大，對個別分子來講沒有意義．(3)溫度相同的不同種類的物質(zhì)，它們分子的平均動能相同，但由于不同種類物質(zhì)的分子質(zhì)量一般不等，所以它們分子的平均速率一般不同．(4)分子的平均動能與物體宏觀機(jī)械運(yùn)動的速度、動能無關(guān)．2.分子勢能(1)分子間由于存在相互作用而具有的，大小由分子間相對位置決定的能叫做分子勢能．(2)分子勢能改變與分子力做功的關(guān)系：分子力做正功，分子勢能減少；分子力做負(fù)功，分子勢能增加；分子力做多少功，分子勢能就改變多少．分子勢能與分子間距的關(guān)系如圖所示．2021/8/11星期三11當(dāng)r＞r0時，分子力表現(xiàn)為引力，隨著r的增大，分子引力做負(fù)功，分子勢能增加．當(dāng)r＜r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著r的減小，分子斥力做負(fù)功，分子勢能增加．當(dāng)r＝r0時，分子勢能最小，選兩分子相距無窮遠(yuǎn)時的分子勢能為零，則r＝r0時，分子勢能為負(fù)值．對實際氣體來說，體積增大，分子勢能增加；體積縮小，分子勢能減小．2021/8/11星期三123.物體的內(nèi)能(1)物體所有分子熱運(yùn)動動能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能．任何物體都有內(nèi)能，物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)．(2)物體的內(nèi)能的決定因素宏觀因素：溫度(T)、體積(V)、物質(zhì)的量(n)．微觀因素：分子的平均動能、分子間距離和物體內(nèi)部的分子總數(shù)．物體的內(nèi)能與物體宏觀的機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)．2021/8/11星期三134.內(nèi)能與機(jī)械能的比較項目內(nèi)能機(jī)械能對應(yīng)的運(yùn)動形式熱運(yùn)動機(jī)械運(yùn)動決定因素物質(zhì)的量、物體的溫度、體積及物態(tài)物體做機(jī)械運(yùn)動的速度、離地高度(或相對于零勢能面的高度)和彈性形變大小是否為零永遠(yuǎn)不等于零一定條件下可以等于零聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化2021/8/11星期三14阿伏加德羅常數(shù)及微觀量的估算【點撥】注意到阿伏加德羅常數(shù)的“橋梁”作用，及固、液、氣體的結(jié)構(gòu)特征：固體和液體分子可以忽略分子間的間隙，而氣體分子間的間隙不能忽略．2021/8/11星期三15答案：B2021/8/11星期三16布朗運(yùn)動和分子熱運(yùn)動的比較(2009·北京卷)做布朗運(yùn)動實驗，得到某個觀測記錄如圖所示．圖中記錄的是(

)A.分子無規(guī)則運(yùn)動的情況B.某個微粒做布朗運(yùn)動的軌跡C.某個微粒做布朗運(yùn)動的速度—時間圖線D.按等時間間隔依次記錄的某個運(yùn)動微粒位置的連線【點撥】

(1)布朗運(yùn)動是宏觀顆粒的運(yùn)動．(2)布朗運(yùn)動反映了分子熱運(yùn)動的無規(guī)則性．2021/8/11星期三17解析：布朗運(yùn)動是懸浮在液體(或氣體)中的微小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動，而非分子的運(yùn)動，故A錯誤；布朗運(yùn)動是無規(guī)則的，所以微粒沒有固定的運(yùn)動軌跡，故B錯誤；對于某個微粒而言在不同時刻的速度大小和方向均是不確定的，所以無法確定其在某一個時刻的速度，故也就無法描繪其速度—時間圖線，故C錯誤，D正確．答案：D2021/8/11星期三18分子力、分子勢能及物體的內(nèi)能(2010·全國卷Ⅰ)右圖為兩分子系統(tǒng)的勢能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線．下列說法正確的是(

)A.當(dāng)r大于r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為引力B.當(dāng)r小于r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力C.當(dāng)r等于r2時，分子間的作用力為零D.在r由r1變到r2的過程中，分子間的作用力做負(fù)功【點撥】注意分子間距跟分子力、分子勢能的關(guān)系．解析：分子間距等于r0時分子勢能最小，即r0＝r2.當(dāng)r小于r1時分子力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)r大于r1小于r2時分子力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)r大于r2時分子力表現(xiàn)為引力，A錯誤，BC正確．在r由r1變到r2的過程中，分子斥力做正功分子勢能減小，D錯誤．答案：BC2021/8/11星期三19物體內(nèi)能是對分子而言的，它是組成物體所有分子熱運(yùn)動的動能和分子勢能的總和，它是狀態(tài)量，其大小與溫度、體積及物體所含分子數(shù)有關(guān)．對這些理解不透徹往往容易出錯．下列說法中正確的是(

)A.溫度低的物體內(nèi)能小B.溫度低的物體分子運(yùn)動的平均速率小C.做加速運(yùn)動的物體，由于速度越來越大，因此物體分子的平均動能越來越大D.溫度低的銅塊與溫度高的鐵塊相比，分子平均動能小2021/8/11星期三202021/8/11星期三21【正解】內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的動能和勢能的總和．溫度是分子平均動能的標(biāo)志，任何物質(zhì)只要溫度低則物體分子平均動能就一定小，D選項正確；但溫度低不表示內(nèi)能一定也小，也就是所有分子的動能和勢能的總和不一定就小，A選項錯誤；溫度低，物體分子平均動能小，但不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不同，所以無法確定溫度低時分子運(yùn)動的平均速率是否一定??；選項B錯誤；微觀分子無規(guī)則運(yùn)動與宏觀物體運(yùn)動不同，分子的平均動能只是分子無規(guī)則熱運(yùn)動的動能，而物體加速運(yùn)動時，物體內(nèi)所有分子均參與物體的整體、有規(guī)律的運(yùn)動，這時物體整體運(yùn)動雖然越來越快，但并不能說明分子無規(guī)則運(yùn)動的情況就加?。畯谋举|(zhì)上說，分子無規(guī)則運(yùn)動的劇烈程度只與物體的溫度有關(guān)，而與物體的宏觀運(yùn)動情況無關(guān)，C選項錯誤．【答案】

D2021/8/11星期三22

第2節(jié)固體、液體與氣體一、氣體1.描述氣體狀態(tài)的物理量研究氣體的性質(zhì)時，通常用溫度、體積、壓強(qiáng)等物理量來描述一定質(zhì)量的氣體的狀態(tài)，這三個物理量被稱為氣體的狀態(tài)參量．(1)溫度T(t)①物理意義：宏觀上表示物體的冷熱程度，微觀上標(biāo)志著物體中分子平均動能的大?。趪H單位：開爾文，符號：K.常用單位有：攝氏度，符號℃.2021/8/11星期三23(1)體積V①定義：氣體的體積宏觀上等于容器的容積，微觀上則表示氣體分子所能達(dá)到的空間．②國際單位：立方米，符號：m3.且1m3＝103dm3(L)＝106cm3(mL)．(3)壓強(qiáng)p①產(chǎn)生原因及決定因素宏觀：氣體作用在器壁單位面積上的壓力，大小取決于分子數(shù)密度和溫度T.微觀：大量氣體分子無規(guī)則熱運(yùn)動對器壁碰撞產(chǎn)生的，大小取決于單位體積內(nèi)的分子數(shù)(分子數(shù)密度)和分子平均速度．2021/8/11星期三24②氣體壓強(qiáng)的微觀解釋氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的．氣體的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力．氣體分子的平均動能越大，分子越密，對單位面積器壁產(chǎn)生的壓力就越大，氣體的壓強(qiáng)就越大．③國際單位：帕斯卡，符號：Pa，且1atm＝1.013×105Pa＝76cmHg.以上三個參量的大小決定了氣體所處的狀態(tài)．在質(zhì)量不變的情況下，p、V、T相互影響，只有一個參量改變是不可能的，至少要有兩個或三個參量同時改變．2021/8/11星期三25④氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的區(qū)別氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子頻繁碰撞器壁而產(chǎn)生的．壓強(qiáng)的大小跟兩個因素有關(guān)：①氣體分子的平均動能，②分子的密集程度．一般情況下不考慮氣體本身的重量，所以同一容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)處處相等．但大氣壓在宏觀上可以看成是大氣受地球吸引而產(chǎn)生的重力而引起的．(例如在估算地球大氣的總重量時可以用標(biāo)準(zhǔn)大氣壓乘以地球表面積)．2.氣體實驗定律(1)氣體的等溫變化——玻意耳定律①內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)和體積成反比．2021/8/11星期三262021/8/11星期三272021/8/11星期三282021/8/11星期三292021/8/11星期三30二、液體1.液體的表面張力(1)在液體內(nèi)部分子間引力和斥力處于平衡狀態(tài)，液體表面層里的分子要比液體內(nèi)部稀疏一些，分子力表現(xiàn)為引力，使液面具有收縮的趨勢．(2)方向：跟液面的分界面垂直．(3)浸潤和不浸潤是液體表面張力的表現(xiàn)．2.液晶(1)特點：既具有液體的流動性，又像某些晶體那樣具有光學(xué)各向異性．(2)主要應(yīng)用：液晶顯示屏．2021/8/11星期三31三、飽和汽、飽和汽壓與空氣的濕度1.飽和汽與未飽和汽(1)飽和汽：與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽．(2)未飽和汽：沒有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽．2.飽和汽壓(1)定義：飽和汽所具有的壓強(qiáng)．(2)特點：液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān)．3.空氣的濕度(1)定義：空氣的干濕程度．(2)描述濕度的物理量：①絕對濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)．②相對濕度：空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時水的飽和汽壓的比．2021/8/11星期三32四、固體分類

舉例幾何形狀物理性質(zhì)熔點晶體單晶體單晶硅、食鹽等有規(guī)則各向異性確定多晶體糖塊、各種金屬等沒有規(guī)則各向同性確定非晶體玻璃、松香、橡膠、瀝青等沒有規(guī)則各向同性不確定2021/8/11星期三33特別提示（1）只要是具有各向異性的固體一定是晶體，而且是單晶體.（2）只要是有確定熔點的固體一定是晶體，但無法確定是單晶體還是多晶體;反之，一定是非晶體.（3）晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化.2021/8/11星期三34固體、液體的特性問題

(1)下列說法中正確的是(

)A.黃金可以切割加工成任意形狀，所以是非晶體B.同一種物質(zhì)只能形成一種晶體C.單晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的D.玻璃沒有確定的熔點，也沒有規(guī)則的幾何形狀(2)經(jīng)實驗證明，表面張力的大小與液體的種類、溫度和邊界長度有關(guān)，我們把某種液體在一定溫度下單位邊界長度的表面張力大小定義為這種液體的表面張力系數(shù)，它的大小反映2021/8/11星期三35了液體表面張力作用的強(qiáng)弱．如圖所示是測量表面張力系數(shù)的一種方法．若已知金屬環(huán)質(zhì)量m＝0.10kg，半徑為r＝0.20m，當(dāng)用FT＝1.15N的力向上提金屬環(huán)時，恰好可以將金屬環(huán)提離液面，求該種液體的表面張力系數(shù)α.(g＝9.80m/s2)【點撥】

(1)根據(jù)晶體與非晶體的特性區(qū)別解答．(2)由題目中表面張力系數(shù)的定義，列平衡方程解答．2021/8/11星期三36解析：所有的金屬都是晶體，因而黃金也是晶體，只是因為多晶體內(nèi)部小晶粒的排列雜亂無章，才使黃金沒有規(guī)則的幾何形狀，A錯誤；同一種物質(zhì)可以形成多種晶體，如碳可以形成金剛石和石墨兩種晶體，B錯誤；單晶體的物質(zhì)性質(zhì)各向異性是指某些物理性質(zhì)各向異性，有些物理性質(zhì)各向同性，C錯誤；玻璃是非晶體，因而沒有確定的熔點和規(guī)則的幾何形狀，D正確．答案：(1)D

(2)6.77×10－2N/m2021/8/11星期三37氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生與計算(2009·浙江自選模塊)一位質(zhì)量為60kg的同學(xué)為了表演“輕功”，他用打氣筒給4只相同的氣球充以相等質(zhì)量的空氣(可視為理想氣體)，然后將這4只氣球以相同的方式放在水平放置的木板上，在氣球的上方放置一輕質(zhì)塑料板，如圖所示．(1)關(guān)于氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，下列說法正確的是(

)A.大于大氣壓強(qiáng)B.是由于氣體重力而產(chǎn)生的C.是由于氣體分子之間的斥力而產(chǎn)生的D.是由于大量氣體分子的碰撞而產(chǎn)生的2021/8/11星期三38(2)在這位同學(xué)慢慢站上輕質(zhì)塑料板中間位置的過程中，球內(nèi)氣體溫度可視為不變．下列說法正確的是(

)A.球內(nèi)氣體體積變大B.球內(nèi)氣體體積變小C.球內(nèi)氣體內(nèi)能變大D.球內(nèi)氣體內(nèi)能不變(3)為了估算氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，這位同學(xué)在氣球的外表面涂上顏料，在輕質(zhì)塑料板面和氣球一側(cè)表面貼上間距為2.0cm的方格紙．表演結(jié)束后，2021/8/11星期三39留下氣球與方格紙接觸部分的“印跡”如圖所示．若表演時大氣壓強(qiáng)為1.013×105Pa，取g＝10m/s2，則氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為________Pa.(取4位有效數(shù)字)氣球在沒有貼方格紙的下層木板上也會留下“印跡”，這一“印跡”面積與方格紙上留下的“印跡”面積存在什么關(guān)系？【點撥】

(1)氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的區(qū)別；(2)溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系．2021/8/11星期三40答案：(1)AD

(2)BD

(3)1.053×105Pa面積相同2021/8/11星期三41氣體實驗定律的有關(guān)計算一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)D，其有關(guān)數(shù)據(jù)如圖甲所示，若狀態(tài)D的壓強(qiáng)是2×104Pa.(1)求狀態(tài)A的壓強(qiáng)．(2)請在乙圖中畫出該狀態(tài)變化過程的p-T圖象，并分別標(biāo)出A、B、C、D各個狀態(tài)，不要求寫出計算過程．【點撥】讀出V-T圖上各點的體積和溫度，由理想氣體狀態(tài)方程即可求出各點對應(yīng)的壓強(qiáng)．2021/8/11星期三42答案：(1)4×104Pa

(2)見解析2021/8/11星期三43晶體和非晶體如圖是兩種不同物質(zhì)的熔化曲線，根據(jù)曲線下列說法正確的是(

)A.a是晶體B.b是晶體C.a是非晶體D.b是非晶體【點撥】晶體開始熔化，熔化時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化．而對非晶體加熱，固體先變軟，然后變?yōu)檎硿院艽蟮囊后w，溫度不斷升高．2021/8/11星期三44解析：晶體在熔化過程中，不斷吸熱，但溫度卻保持不變(熔點對應(yīng)的溫度)．而非晶體沒有固定的熔點，不斷加熱，非晶體先變軟，然后熔化，溫度卻不斷上升，因此，a對應(yīng)的是晶體，b對應(yīng)的是非晶體．選項AD正確．答案：AD一端封閉開口向下豎直放置的U形管，如圖所示，設(shè)兩管中水銀柱高度差為h，水銀密度為ρ，外界大氣壓強(qiáng)為p0，則封閉端氣體的壓強(qiáng)為多大？2021/8/11星期三45【錯解】

p0＋ρgh【正確】誤認(rèn)為開口端水銀柱高度小于封閉端水銀高度是由于封閉端氣體壓強(qiáng)大于外界大氣壓強(qiáng)，所以水銀才從左管流向右管，直至水銀柱的高度差產(chǎn)生的壓強(qiáng)等于氣體壓強(qiáng)跟外界壓強(qiáng)之差為止，因而得出p＝p0＋ρgh.這是由于不理解氣體在一定狀態(tài)下總是處于平衡狀態(tài)，因而必須根據(jù)平衡原理來確定在某一狀態(tài)下的壓強(qiáng)．為了確定氣體在某一狀態(tài)下的壓強(qiáng)，可先選擇跟封閉端氣體接觸的分界面，如圖中虛線所示，取分界面上A、B兩點以及開口處水銀面上一點C，根據(jù)平衡原理，氣體壓強(qiáng)p＝pA＝pB，外界大壓強(qiáng)為p0，對于水銀面C，滿足p＋ρgh＝p0，p＝p0－ρgh.【答案】

p0－ρgh2021/8/11星期三46

第3節(jié)熱力學(xué)定律與能量守恒定律一、熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律1.改變內(nèi)能的兩種方式——做功和熱傳遞(1)等效性：做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的．(2)本質(zhì)區(qū)別2.內(nèi)能變化——熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一個熱力學(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它所做的功的和．2021/8/11星期三472021/8/11星期三48概念溫度內(nèi)能熱量功含義表示物體的冷熱程度，是物體分子平均動能大小的標(biāo)志，它是大量分子熱運(yùn)動的集體表現(xiàn)，對個別分子來說沒有意義物體內(nèi)所有分子動能和勢能的總和，它是由大量分子的熱運(yùn)動和分子的相對位置所決定的能是熱傳遞過程中內(nèi)能的改變量，熱量用來量度熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少做功過程是機(jī)械能和其他形式的能(包括內(nèi)能)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系溫度和內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量和功則是過程量．熱傳遞的前提條件是存在溫差，傳遞的是熱量而不是溫度，實質(zhì)上是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移2021/8/11星期三49特別提醒：(1)熱量是熱傳遞過程中的特征物理量,離開過程談熱量毫無意義.就某一狀態(tài)而言,只有“內(nèi)能”，根本不存在“熱量”和“功”，因此不能說一個系統(tǒng)中含有“多少熱量”或“多少功”.(2)物體的內(nèi)能大,并不意味著物體一定會對外做功或向外傳遞熱量,或者做的功多,傳遞的熱量多.只有物體內(nèi)能的變化大時,過程中做的功或傳遞的熱量才會多.3.能的轉(zhuǎn)化和守恒定律(1)內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體(熱傳遞)，從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式(做功)，在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中其總量保持不變．(2)應(yīng)用步驟：①先弄清系統(tǒng)變化過程中有幾種形式的能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移．②分析初、末狀態(tài)，確定ΔE增、ΔE減各為多少．③由ΔE增＝ΔE減列式求解．2021/8/11星期三50二、熱力學(xué)第二定律1.熱力學(xué)第二定律的兩種表述表述一(按照熱傳導(dǎo)的方向性來表述)：熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體．表述二(按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述)：不可能從單一熱源吸收熱量，全部對外做功，而不產(chǎn)生其他影響．它也可以表述為：第二類永動機(jī)是不可能制成的．這兩種表述是等效的，即可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述．2.熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)：揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性，使人們認(rèn)識到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．2021/8/11星期三512021/8/11星期三525.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)的物理過程中能量守恒的特殊表達(dá)形式，而第二定律指出了能量轉(zhuǎn)化與守恒能否實現(xiàn)的條件和過程的方向，指出了一切變化過程的自然發(fā)展是不可逆的，除非靠外界影響，所以二者既相互聯(lián)系又相互補(bǔ)充．6.兩類永動機(jī)的比較第一類永動機(jī)第二類永動機(jī)不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機(jī)器從單一熱源吸收熱量，全部對外做功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器違背能量守恒，不可能制成不違背能量守恒，違背熱力學(xué)第二定律，不可能制成2021/8/11星期三53特別提醒：（1）熱機(jī)的工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩传@得熱量，只能一部分用來做功，另一部分熱量要排給大氣，即熱機(jī)肯定要排出熱量，熱效率小于100%.（2）熱力學(xué)第三定律：不可能通過有限的過程把一個物體冷卻到絕對零度(絕對零度不可能達(dá)到).三、能源與環(huán)境能源的開發(fā)和利用1.能量耗散集中度較高因而也是有序度較高的能量(如機(jī)械能、電能、化學(xué)能等)，當(dāng)它們變?yōu)榄h(huán)境的內(nèi)能后，就成為更加分散因而也是無序性更大的能量．我們無法把這些分散的內(nèi)能重新收集起來再加以利用，這樣的轉(zhuǎn)化過程叫做能量耗散．2021/8/11星期三542.能量品質(zhì)降低各種形式的能量向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，是無序程度較小的狀態(tài)向無序程度較大的狀態(tài)轉(zhuǎn)化，是能夠自動發(fā)生，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)境中必須存在著溫度差．因而內(nèi)能不能全額轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化．因此，從可被利用的價值來看，內(nèi)能與機(jī)械能、電能等相比較是一種低品質(zhì)的能源．3.節(jié)約能源能量耗散雖然不能使能的總量減少，卻會導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低，它實際上將能量從高度有用的形式變?yōu)椴淮罂衫玫男问剑誓芰侩m然不會減少但能源會越來越少，所以要節(jié)約能源．2021/8/11星期三55熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用(2010·四川模擬)(1)密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，關(guān)于此過程中瓶內(nèi)空氣(不計分子勢能)說法正確的是________．A.內(nèi)能增大，放出熱量B.內(nèi)能減小，吸收熱量C.內(nèi)能增大，對外界做功D.內(nèi)能減小，外界對其做功(2)空氣壓縮機(jī)在一次壓縮過程中，活塞對氣缸中的氣體做功為2.0×105J，同時氣體的內(nèi)能增加了1.5×105J．試問：此壓縮過程中，氣體________(填“吸收”或“放出”)的熱量等于________J.【點撥】

(1)溫度是分子平均動能的標(biāo)志．(2)弄清符號法則和符號的含義是掌握熱力學(xué)第一定律的關(guān)鍵．2021/8/11星期三56解析：(1)不計分子勢能，空氣內(nèi)能由溫度決定，隨溫度降低而減小，A、C均錯誤；薄塑料瓶因降溫而變扁、空氣體積減小，外界壓縮空氣做功，D正確；空氣內(nèi)能減小、外界對空氣做功，根據(jù)能量守恒定律可知空氣向外界放熱，B錯誤．(2)由熱力學(xué)第一定律W＋Q＝ΔU，得Q＝ΔU－W＝－5×104J，說明氣體放出熱量5×104J.答案：(1)D

(2)放出5×1042021/8/11星期三57能量守恒定律的應(yīng)用(2010·徐匯區(qū)模擬)(1)圖a、b是潮汐發(fā)電示意圖．漲潮時開閘，水由通道進(jìn)入海灣水庫蓄水，待水面升至最高點時關(guān)閉閘門(見圖a)．當(dāng)落潮時，開閘放水發(fā)電(見圖b)．設(shè)海灣水庫面積為5.0×108m2，平均潮差為3.0m，一天漲落潮兩次，發(fā)電的平均能量轉(zhuǎn)化率為10%，則一天內(nèi)發(fā)電的平均功率約為(ρ海水取1.0×103kg/m3，g取10m/s2)(

)2021/8/11星期三58【點撥】

(1)一天漲落潮兩次發(fā)兩次電．(2)發(fā)電時，水的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能．(3)水的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能時遵循能量守恒定律．2021/8/11星期三59

答案：(1)B

(2)A關(guān)B開B關(guān)A開重力勢能2021/8/11星期三60熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用下列說法正確的是(

)A.機(jī)械能全部變成內(nèi)能是不可能的B.第二類永動機(jī)不可能制成功的原因是因為能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式C.根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體D.從單一熱源吸收的熱量全部變成功是可能的解析：機(jī)械能可以完全轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，比如運(yùn)動的物體因為摩擦而停下來，A錯誤；第二類永動機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，B錯誤；由熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容可知，C錯誤；只有D是正確的．該情形可以實現(xiàn)，但要引起其他變化．答案：D2021/8/11星期三61在分析物理問題時要注意進(jìn)一步挖掘題目給出的隱含條件，從而找到解決問題的關(guān)鍵．如圖所示，一端開口的圓筒中插入光滑活塞，其中密閉了一段理想氣體，其狀態(tài)參量為p0、V0、T0，在與外界無熱交換的情況下，先壓縮氣體到p1、V1、T1狀態(tài)，再讓氣體膨脹到p2、V2、T2狀態(tài)，若V1＜V0＜V2，則(

)A.T1＞T0＞T2

B.T1＝T0＝T2C.T1＜T0＜T2D.無法判斷2021/8/11星期三62【答案】

A2021/8/11星期三63

實驗用油膜法估測分子的大小2021/8/11星期三64本實驗采用使油酸在水面上形成一層單分子的油膜的方法，估測分子的大小，油酸是一種脂肪酸，它的分子和水有很強(qiáng)的親和力，當(dāng)它浮于水面時，能形成一個單分子層油膜，如果油膜分子可以大致看做球形，油膜的厚度就是分子的直徑，如圖所示．實驗器材用酒精稀釋過的油酸、滴管、痱子粉、淺盤及水、玻璃板、彩筆、量筒、坐標(biāo)紙．實驗步驟1.配制油酸酒精溶液，取1mL的油酸滴入酒精中配制成500mL的油酸酒精溶液．2.用滴管或注射器將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)增加一定體積(例如1mL)時的滴數(shù)，算出一滴油酸酒精溶液的體積．2021/8/11星期三653.實驗時先向邊長為30～40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上用滴管往水面上滴一滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面上散開，形成一塊薄膜．4.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上．5.將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S.求面積時以坐標(biāo)紙上邊長為1cm的正方形為單位．?dāng)?shù)出輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個．2021/8/11星期三66實驗次數(shù)量筒內(nèi)增加1mL溶液時的滴數(shù)輪廓內(nèi)的小格子數(shù)輪廓面積S122021/8/11星期三67實驗次數(shù)一滴純油酸的體積V分子的直徑(m)平均值12誤差分析用油膜法估測分子的直徑，通?？梢詼y得比較準(zhǔn)，實驗誤差通常來自三個方面：1.形成單分子油膜只有形成單分子油膜，才能用油膜的厚度代表分子的直徑，即d＝.要求使用的酒精的濃度、痱子粉的用量適宜．2021/8/11星期三682.油滴的體積V用累積法測油滴的體積．先測出1mL的油酸酒精溶液的滴數(shù)，從而計算出一滴油酸酒精溶液的體積，再由油酸酒精溶液的濃度算出純油酸的體積．3.油膜的面積S用坐標(biāo)紙測出形狀不規(guī)則油膜的面積．?dāng)?shù)出不規(guī)則圖形的輪廓包圍的方格數(shù)，計算方格數(shù)時，不足半格的舍去，多于半格的算一個，方格邊長的單位越小，這種方法求出的面積越精確．注意事項1.油酸酒精溶液的濃度應(yīng)小于0.1%.2.痱子粉的用量不要太大，否則不易成功．3.測1滴油酸酒精溶液的體積時，滴入量筒中的油酸酒精溶液的體積應(yīng)為整毫升數(shù)，應(yīng)多滴幾滴，數(shù)出對應(yīng)的毫升數(shù)，這樣求平均值時誤差較?。?021/8/11星期三694.淺盤里水離盤口面的距離應(yīng)小些，并要水平放置，以便準(zhǔn)確地畫出薄膜的形狀，畫線時視線應(yīng)與板面垂直．5.要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫輪廓．6.利用坐標(biāo)紙求油膜面積時，以邊長1cm的正方形為單位，計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，大于半個的算一個．7.做完實驗后，把水從盤的一側(cè)邊緣倒出，并用少量酒精清洗，然后用脫脂棉擦去，最后用水沖洗，以保持盤的清潔．實驗改進(jìn)在做本實驗時，把痱子粉均勻撒在水面上是很關(guān)鍵的一步，在實際操作時常撒的不均勻或撒多，因痱子粉溶于水不能攪拌，只好重做．在實際應(yīng)用中，可用印刷碳粉代替痱子粉，因為印刷碳粉不溶于水且漂浮在水面上，若學(xué)生撒的太多，可將水和碳粉一起倒出，然后用玻璃棒攪拌，直至碳粉在水面薄且均勻，若學(xué)生撒的不均勻，可直接用玻璃棒攪拌均勻．2021/8/11星期三70利用油膜法估測油酸分子的大小，實驗器材有：濃度為0.05%(體積分?jǐn)?shù))的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1mL的量筒、盛有適量水的45×50cm2的淺盤、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙．(1)下面是實驗步驟，請?zhí)顚懰钡牟襟EC.A.用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1mL油酸酒精溶液時的滴數(shù)N.B.將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，從低處