【同步】高中物理魯科版(2019)選擇性必修3：第3章熱力學(xué)定律本章整合課件

第3章本章整合知識網(wǎng)絡(luò)·體系構(gòu)建重點(diǎn)題型·歸納整合目錄索引

知識網(wǎng)絡(luò)·體系構(gòu)建提示

(1)如果物體和外界之間同時(shí)存在做功和熱傳遞的過程,那么物體內(nèi)能的改變量ΔU等于外界對物體所做的功W和物體從外界吸收的熱量Q之和(2)ΔU=W+Q(3)能量既不會消失,也不會創(chuàng)生,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體,而能量的總值保持不變(4)不可逆 (5)方向性(6)不可逆 (7)方向性(8)不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其他變化(9)不可能從單一熱源吸收熱量,使之完全用來做功而不引起其他變化重點(diǎn)題型·歸納整合一、做功和熱傳遞的區(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,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,它們在改變物體的內(nèi)能上是等效的。理解時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)存在溫度差是發(fā)生熱傳遞的必要條件,熱量是熱傳遞過程中物體內(nèi)能的改變量。(2)機(jī)械能是描述物體機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)的量,而內(nèi)能是描述物體內(nèi)部狀態(tài)的量,兩者沒有直接關(guān)系,但可以相互轉(zhuǎn)化。典例1

(多選)關(guān)于物體的內(nèi)能,下列說法正確的是(

)A.手感到冷時(shí),搓搓手就會感到暖些,這是利用做功來改變物體的內(nèi)能B.將物體舉高或使它們速度增大,是利用做功來使物體內(nèi)能增大C.在陽光下曬衣服,衣服溫度升高,是利用熱傳遞來改變物體的內(nèi)能D.用打氣筒打氣,筒內(nèi)氣體變熱,是利用熱傳遞改變物體的內(nèi)能AC解析

手感到冷時(shí),搓搓手就會感到暖些,克服摩擦力做功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,屬于做功改變物體內(nèi)能,故A正確;將物體舉高或使它們速度增大,只是改變了物體的機(jī)械能,沒有改變內(nèi)能,所以B錯(cuò)誤;陽光曬衣服,衣服溫度升高,是利用熱傳遞來改變物體的內(nèi)能,所以C正確;用打氣筒打氣,筒內(nèi)氣體變熱,是活塞壓縮氣體做功,屬于做功改變物體內(nèi)能,故D錯(cuò)誤。針對訓(xùn)練1下列說法正確的是(

)A.若A、B兩物體接觸但沒有熱傳遞,則兩物體所包含的熱量相等B.做功和熱傳遞的共同點(diǎn)是都能使系統(tǒng)內(nèi)能改變C.一物體先后經(jīng)幾個(gè)不同的物理過程,其溫度均從t1升高到t2。則在這些過程中物體一定從外界吸收相同的熱量D.高溫物體內(nèi)能大,低溫物體內(nèi)能小B解析

A、B兩物體沒有發(fā)生熱傳遞是因?yàn)閮晌矬w溫度相等,A錯(cuò)誤;做功和熱傳遞都是改變內(nèi)能的方式,B正確;一物體溫度從t1升高到t2,內(nèi)能的改變可能是由于吸收了熱量,也可能是外界對物體做了功,C錯(cuò)誤;高溫物體分子的平均動能大,內(nèi)能不一定大,D錯(cuò)誤。二、熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用熱力學(xué)第一定律揭示了內(nèi)能的增量(ΔU)與外界對物體做功(W)和物體從外界吸收熱量(Q)之間的關(guān)系,即ΔU=W+Q,正確理解公式的意義及正負(fù)號含義是解決本類問題的關(guān)鍵。(1)外界對物體做功,W>0;物體對外界做功,W<0;(2)物體從外界吸熱,Q>0;物體放出熱量,Q<0;(3)ΔU>0,物體的內(nèi)能增加;ΔU<0,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的正負(fù)號→代入公式ΔU=W+Q→得出結(jié)論典例2

(多選)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā),經(jīng)過等容過程ab到達(dá)狀態(tài)b,再經(jīng)過等溫過程bc到達(dá)狀態(tài)c,最后經(jīng)等壓過程ca回到狀態(tài)a。下列說法正確的是(

)A.在過程ab中氣體的內(nèi)能增加B.在過程ca中外界對氣體做功C.在過程ab中氣體對外界做功D.在過程bc中氣體從外界吸收熱量ABD解析

在過程ab中,氣體體積不變,外界不對氣體做功,氣體也不對外做功,即W=0,壓強(qiáng)增大,溫度升高,內(nèi)能增加,A正確,C錯(cuò)誤;在過程ca中,氣體體積減小,外界對氣體做功,即W>0,B正確;在過程bc中,溫度不變,內(nèi)能不變,即ΔU=0,體積增加,W<0,由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,Q>0,即氣體從外界吸熱,D正確。針對訓(xùn)練2如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)等壓過程到狀態(tài)B。此過程中,氣體壓強(qiáng)p=1.0×105Pa不變,吸收的熱量Q=7.0×102J,求此過程中氣體內(nèi)能的增量。答案

5.0×102

J對外做的功W=p(VB-VA)根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU=Q-W代入數(shù)據(jù)解得ΔU=5.0×102

J。三、熱力學(xué)第二定律及其微觀意義1.熱力學(xué)第二定律的表述(1)克勞修斯表述:不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其他變化。(2)開爾文表述:不可能從單一熱源吸收熱量,使之完全用來做功,而不引起其他變化。(3)用熵表述:在任何自然過程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會減小。2.熱力學(xué)第二定律的微觀意義(1)一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行。(2)熱力學(xué)第二定律是對宏觀自然過程進(jìn)行方向的說明,凡是對這種宏觀自然過程進(jìn)行方向說明的,都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述。熱力學(xué)第二定律的表述很多,但這些不同的表述都是等價(jià)的。典例3

關(guān)于熱力學(xué)第二定律,下列表述正確的是(

)A.不可能使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體B.不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功C.一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動無序性增大的方向進(jìn)行D.在任何的自然過程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵一定增加解析

如果有外界的幫助,可以使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體,也可以把熱量全部用來做功,A、B錯(cuò)誤;任何自然過程都沿?zé)o序性增大的方向進(jìn)行,C正確;在任何自然過程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會減小,即總熵不變或增加,D錯(cuò)誤。C針對訓(xùn)練3(多選)下列說法正確的是(

)A.在