適用于新教材2025屆高考物理一輪復習學案第十五章熱學第3講熱力學定律與能量守恒定律粵教版

第3講熱力學定律與能量守恒定律目標要求1.理解熱力學第確定律，知道變更內(nèi)能的兩種方式，并能用熱力學第確定律解決相關問題.2.理解熱力學其次定律，知道熱現(xiàn)象的方向性.3.知道第一類永動機和其次類永動機不行能制成．考點一熱力學第確定律能量守恒定律1．變更物體內(nèi)能的兩種方式(1)________；(2)傳熱．2．熱力學第確定律(1)內(nèi)容：一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能變更量等于外界向它傳遞的_____與外界對它所做的功的和．(2)表達式：ΔU＝________.(3)表達式中的正、負號法則：物理量＋－W________對______做功________對________做功Q物體________熱量物體________熱量ΔU內(nèi)能________內(nèi)能________3.能量守恒定律(1)內(nèi)容能量既不會憑空________，也不會憑空消逝，它只能從一種形式________為其他形式，或者從一個物體________到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量________________．(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：機械能守恒)(3)第一類永動機是不行能制成的，它違反了____________________．1．做功和傳熱變更物體內(nèi)能的實質(zhì)是相同的．()2．絕熱過程中，外界壓縮氣體做功20J，氣體的內(nèi)能確定削減20J．()3．物體吸取熱量，同時對外做功，內(nèi)能可能不變．()1．熱力學第確定律的理解(1)內(nèi)能的變更常用熱力學第確定律進行分析．(2)做功狀況看氣體的體積：體積增大，氣體對外做功，W為負；體積縮小，外界對氣體做功，W為正．(3)與外界絕熱，則不發(fā)生傳熱，此時Q＝0.(4)假如探討對象是志向氣體，因志向氣體忽視分子勢能，所以當它的內(nèi)能變更時，體現(xiàn)在分子動能的變更上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變更．2．三種特別狀況(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界(物體)對物體(外界)做的功等于物體內(nèi)能的增加(削減)；(2)若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸取(放出)的熱量等于物體內(nèi)能的增加(削減)；(3)若在過程的初、末狀態(tài)，物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界(物體)對物體(外界)做的功等于物體放出(吸取)的熱量．例1確定質(zhì)量的志向氣體在某一過程中，外界對氣體做功7.0×104J，氣體內(nèi)能削減1.3×105J，則此過程()A．氣體從外界吸取熱量2.0×105JB．氣體向外界放出熱量2.0×105JC．氣體從外界吸取熱量6.0×104JD．氣體向外界放出熱量6.0×104J聽課記錄：______________________________________________________________________________________________________________________________________例2(2024·廣東江門市模擬)水槍是孩子們寵愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲水罐示意如圖．從儲水罐充氣口充入氣體，達到確定壓強后，關閉充氣口，扣動扳機將閥門M打開，水即從槍口噴出．若在水不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則氣體的內(nèi)能_______(選填“變大”“變小”或“不變”)，要______(選填“對外放熱”或“從外吸熱”)．考點二熱力學其次定律1．熱力學其次定律的兩種表述(1)克勞修斯表述：熱量不能____________從低溫物體傳到高溫物體．(2)開爾文表述：不行能從單一熱庫吸取熱量，使之完全變勝利，而不產(chǎn)生其他影響．或表述為“____________永動機是不行能制成的”．2．熱力學其次定律的微觀意義一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的____________增大的方向進行．3．其次類永動機不行能制成的緣由是違反了熱力學其次定律．1．可以從單一熱源吸取熱量，使之完全變勝利．()2．熱機中，燃氣的內(nèi)能可以全部變成機械能而不引起其他變更．()3．熱量不行能從低溫物體傳給高溫物體．()1．熱力學其次定律的含義(1)“自發(fā)地”指明白傳熱等熱力學宏觀現(xiàn)象的方向性，不須要借助外界供應能量的幫助．(2)“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對四周環(huán)境不產(chǎn)生熱力學方面的影響，如吸熱、放熱、做功等．在產(chǎn)生其他影響的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機械能．2．熱力學其次定律的實質(zhì)熱力學其次定律的每一種表述，都揭示了大量分子參加的宏觀過程的方向性，進而使人們相識到自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．(1)高溫物體eq\o(,\s\up7(熱量Q能自發(fā)傳給),\s\do5(熱量Q不能自發(fā)傳給))低溫物體．(2)功eq\o(,\s\up7(能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為),\s\do5(不能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為))熱．(3)氣體體積V1eq\o(,\s\up7(能自發(fā)膨脹到),\s\do5(不能自發(fā)收縮到))氣體體積V2(較大)．3．兩類永動機的比較第一類永動機其次類永動機設計要求不須要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機器從單一熱源吸取熱量，使之完全變勝利，而不產(chǎn)生其他影響的機器不行能制成的緣由違反能量守恒定律不違反能量守恒定律，違反熱力學其次定律例3(多選)下列說法正確的是()A．冰箱能使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，因此不遵循熱力學其次定律B．自發(fā)的熱傳導是不行逆的C．可以通過給物體加熱而使它運動起來，但不產(chǎn)生其他影響D．氣體向真空膨脹具有方向性聽課記錄：______________________________________________________________________________________________________________________________________考點三熱力學第確定律與圖像的綜合應用1．氣體的狀態(tài)變更可由圖像干脆推斷或結合志向氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝c分析．2．氣體的做功狀況、內(nèi)能變更及吸、放熱關系可由熱力學第確定律分析．(2)由溫度變更推斷氣體內(nèi)能變更：溫度上升，氣體內(nèi)能增大；溫度降低，氣體內(nèi)能減小．(3)由熱力學第確定律ΔU＝W＋Q推斷氣體是吸熱還是放熱．(4)在p－V圖像中，圖像與橫軸所圍面積表示氣體對外界或外界對氣體整個過程中所做的功．例4(2024·廣東深圳市調(diào)研)確定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先，閱歷三個過程ab、bc和ca回到原狀態(tài)，其p－T圖像如圖所示，氣體在狀態(tài)________(填“a”“b”或“c”)的分子平均動能最小，在bc過程中氣體體積________(填“變大”“變小”或“不變”)，在ab過程中，氣體對外界做功________(填“大于”“小于”或“等于”)氣體吸取的熱量．例5(多選)如圖所示，確定質(zhì)量的志向氣體在狀態(tài)A時壓強為1.5×105Pa，閱歷A→B→C→A的過程，已知B→C過程中氣體做功確定值是C→A過程中氣體做功確定值的3倍，下列說法中正確的是()A．C→A的過程中外界對氣體做功300JB．B→C的過程中氣體對外界做功600JC．整個過程中氣體從外界吸取600J的熱量D．整個過程中氣體從外界吸取450J的熱量聽課記錄：______________________________________________________________________________________________________________________________________考點四熱力學第確定律與氣體試驗定律的綜合應用解決熱力學第確定律與氣體試驗定律的綜合問題的思維流程例6(2024·江蘇卷·13)如圖所示，確定質(zhì)量志向氣體被活塞封閉在汽缸中，活塞的面積為S，與汽缸底部相距L，汽缸和活塞絕熱性能良好，氣體的壓強、熱力學溫度與外界大氣相同，分別為p0和T0.現(xiàn)接通電熱絲加熱氣體，一段時間后斷開，活塞緩慢向右移動距離L后停止，活塞與汽缸間的滑動摩擦力為f，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，整個過程中氣體吸取的熱量為Q，求該過程中，(1)內(nèi)能的增加量ΔU；________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)最終溫度T.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例7(2024·廣東惠州市博羅中學模擬)魚泡是魚在水中呼吸或進食所形成的，隨著魚嘴一張一閉，魚嘴中的黏液包袱著魚體內(nèi)的空氣上浮到水面(如圖)，有閱歷的釣友能依據(jù)魚泡推斷出魚的位置．假設魚在水面下某深度處吐出一魚泡，魚泡直徑為2cm，此處水溫為7℃，當魚泡緩慢上升至水面時，魚泡直徑為3cm，已知水面溫度為27℃，大氣壓為1.0×105Pa，水的密度為1.0×103kg/m3，重力加速度g＝10m/s2，魚泡內(nèi)氣體視為志向氣體．(1)推斷魚在水面下的位置；(2)魚泡在上升的過程中，是向外界放熱還是從外界吸熱？___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________