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高考系列物理热力学定律与能量守恒_图文

高考总复习/新课标 物理 选 修 3-3 第十一章 热学 第3讲 热力学定律与能量守恒 自主复习评估 主干知识 物体内能的变化 1.改变内能的两种方式 (1)做功:当做功使物体的内能发生改变的时候,外界对物体做了多少功,物体内能 就____多少;物体对外界做了多少功,物体内能就____多少. (2)热传递:当热传递使物体的内能发生改变的时候,物体吸收了多少热量,物体内 能就____多少;物体放出了多少热量,物体内能就____多少. 2.两种改变方式间的关系 (1)两者在________上是等效的. (2)两者的本质区别:做功是其他形式的能和内能的相互____,热传递是内能的 ____. 热力学第一定律和能量守恒定律 1.热力学第一定律 当外界既对系统做功又对系统传热时,系统的内能增量ΔU=________.即一个热力 学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和. 2.能量守恒定律 能量既不会________,也不会________,它只能从一种形式____为另一种形式,或 者从一个物体____到别的物体,在转化或转移的过程中其总量保持不变. 热力学第二定律 1.热力学第二定律的表述 (1)按照热传递的方向性表述: 热量不能______从低温物体传到____物体. (2)按照机械能与内能转化的方向性表述: 不可能从单一热库吸收热量,使之____变成功,而不产生其他影响. 2.热力学第二定律使人们认识到:自然界中进行的涉及到热现象的宏观过程都具有 ______,揭示了大量分子参与的宏观过程具有______. 答案 知识点1 1.(1)增加 知识点2 1.Q+W 2.凭空产生 知识点3 1.(1)自发的 2.方向性 高温 (2)完全 方向性 凭空消失 转化 转移 减少 (2)增加 (2)转化 减少 2.(1)内能改变 转移 温 馨 提 示 请做:自主测评 (点击进入)word板块 总结提炼 p1V1 1.在气体状态变化过程中,三个状态参量(p、V、T)遵循理想气体状态方程 = T1 p2V2 pV (或 =C),气体的内能只需分析气体的温度,温度升高(或降低),内能增大(或减 T2 T 小). 2.由气体体积变化情况分析做功情况,气体体积增大,气体对外做功;气体体积减 小,外界对气体做功.然后由热力学第一定律ΔU=Q+W确定热量Q的正、负,判断出 是吸热还是放热. 考点突破 热力学第一定律的应用 考点解读 1.热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的, 而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系. 2.对公式ΔU=Q+W符号的规定 符号 + - W Q ΔU 内能增加 内能减少 外界对物体做功 物体吸收热量 物体对外界做功 物体放出热量 3.几种特殊情况 (1)若过程是绝热的,则Q=0,W=ΔU,外界对物体做的功等于物体内能的增加 量. (2)若过程中不做功,即W=0,则Q=ΔU,物体吸收的热量等于物体内能的增加 量. (3)若过程的初、末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则W+Q=0或W=-Q.外界对 物体做的功等于物体放出的热量. 典例剖析 【例1】 (多选)如图11-3-3,水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为 左右两部分,隔板可在气缸内无摩擦滑动,右侧气体内有一电热丝.气缸壁和隔板均绝 热.初始时隔板静止,左右两边气体温度相等.现给电热丝提供一微弱电流,通电一段 时间后切断电源.当缸内气体再次达到平衡时,与初始状态相比( ) 图11-3-3 A.右边气体温度升高,左边气体温度不变 B.左右两边气体温度都升高 C.左边气体压强增大 D.右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量 【解析】 右边气体当电热丝通电后,温度升高,压强增大,从而向左推动隔板, pV =C,左边气体V变小、T变大,故p一定变 T 对左边气体因隔板压缩气体对内做功,且已知没有热交换,由热力学第一定律 ΔU=Q+ W可确定内能一定增加,温度升高,由 大,所以可确定A错,B、C正确.右边气体内能的增加值等于电热丝发出的热量减去对 左边气体做的功,D错. 【答案】 BC 图11-3-4 即学即练1 ( ) A.气体温度升高,压强不变 B.气体温度升高,压强变大 C.气体对外界做正功,气体内能增加 D.外界对气体做正功,气体内能减少 景颇族的祖先发明的点火器如图11-3-4所示,用牛角做套筒,木制推 杆前端粘着艾绒.猛推推杆,艾绒即可点燃.对筒内封闭的气体,在此压缩过程中 解析:对于一定质量的理想气体,内能仅与温度有关,在猛推推杆的过程中,外界 对气体做功,由于时间极短,认为气体与外界无热量交换,内能增加,温度升高,所以 C、D错误.又由理想气体状态方程可知温度升高,体积减小,则压强一定变大,A错 误,B正确. 答案:B 热力学第二定律 考点解读 1.在热力学第二定律的表述中,“自发地”、“不产生其他影响”的含义 (1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界提供能量 的帮助. (2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围 环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等. 2.热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述,都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性,进而使 人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性. 3.热力学过程方向性实例 热量Q能自发传给 (1)高温物体 ? ? ? ? 低温物体. 热量Q不能自发传给 能自发地完全转化为 (2)功 ? ? ? ? 热. 不能自发地且不能完全转化为 典例剖析 【例2】 下列说法中正确的是( ) A.电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递 B.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 C.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机 D.对能源

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