2016屆高考物理一輪復(fù)習(xí)-課件+練習(xí)第十一章熱學(xué)-11-3.

1、第三講　熱力學(xué)定律與能量守恒,,回扣教材 夯實(shí)基礎(chǔ) 落實(shí)考點(diǎn),基礎(chǔ)自主溫故,一、熱力學(xué)第一定律[考點(diǎn)自清]1．改變物體內(nèi)能的兩種方式(1) 　　??；(2) 　　　　　．2．熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：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)它所做的功的和．(2)表達(dá)式ΔU＝　　　　.,做功,熱傳遞,熱量,Q＋W,[基礎(chǔ)自測(cè)]1．一定量的氣體在某一過程中，外界對(duì)氣體做了8×104 J的功，氣體的

2、內(nèi)能減少了1.2×105 J，則下列各式中正確的是(　　)A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 JB．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 JC．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 JD．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×1

3、05 J，Q＝－4×104 J,解析：根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，其中外界對(duì)氣體做功W為正值，即W＝8×104 J，內(nèi)能減少，則ΔU為負(fù)值，即ΔU＝－1.2×105 J，則有Q＝ΔU＋W＝－1.2×105 J－8×104 J＝－2×105 J，故選項(xiàng)B正確．答案：B,二、熱力學(xué)第二定律[考點(diǎn)自清]1．熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)克勞修斯表述：熱量不能　　　　　從低

4、溫物體傳到高溫物體． (2)開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而　　　　　　　　　?。虮硎鰹椤啊　　　∮绖?dòng)機(jī)是不可能制成的．”,自發(fā)地,不產(chǎn)生其他影響,第二類,2．用熵的概念表示熱力學(xué)第二定律在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì) 　　　(填“增大”或“減小”)．3．熱力學(xué)第二定律的微觀意義一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的　　　　　增大的方向進(jìn)行．,減小,無序性,[基礎(chǔ)自測(cè)]2．根據(jù)你學(xué)的熱學(xué)中的有關(guān)

5、知識(shí)，判斷下列說法中正確的是(　　)A．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來做功以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B．凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體,C．盡管技術(shù)不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)卻可以使溫度降到－293 ℃D．第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，第二類永動(dòng)機(jī)可以制造出來,解析：機(jī)械能

6、可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變化時(shí)也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，A正確；凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界的幫助，B錯(cuò)誤；盡管技術(shù)不斷進(jìn)步，熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%，制冷機(jī)也不能使溫度降到－293 ℃，只能無限接近－273 ℃，卻永遠(yuǎn)不能達(dá)到，C錯(cuò)誤；第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律，而是違背了熱力學(xué)第二

7、定律，第二類永動(dòng)機(jī)不可能制造出來，D錯(cuò)誤．答案：A,三、能量守恒定律、能源和環(huán)境[考點(diǎn)自清]1．能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式　　　為另一種形式，或者從一個(gè)物體　　　到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的　　　　保持不變．,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,總量,2．能源的利用(1)存在能量耗散和　　　　　　?。?2)重視利用能源時(shí)對(duì)　　　的影響． (3)要開發(fā)新能源(如　　　　、生物質(zhì)能、風(fēng)能、水流能等)

8、．,品質(zhì)下降,環(huán)境,太陽能,3．對(duì)能量守恒定律的四點(diǎn)說明(1)能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，一切違背能量守恒定律的過程都不可能實(shí)現(xiàn)．(2)不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，且這一轉(zhuǎn)化過程是通過做功來完成的．(3)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等．(4)某個(gè)物體的能量減小，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等．,4．能量守恒定律的應(yīng)用方法(1)在利用能量守恒定律解題時(shí)，要注意先搞

9、清過程中有幾種形式的能在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移．(2)分析初、末狀態(tài)，確定ΔE增、ΔE減各為多少，再由ΔE增＝ΔE減列方程計(jì)算．,[基礎(chǔ)自測(cè)]3.如圖所示，直立容器內(nèi)部有被隔板隔開的A、B兩部分氣體，A的密度小，B的密度較大，拿去隔板，加熱氣體，使兩部分氣體均勻混合，設(shè)在此過程中氣體吸熱Q，氣體內(nèi)能增量為ΔU，則(　　)A．ΔU＝Q　　　B．ΔU＜QC．ΔU＞Q D．無法比較,,解析：A、B氣體開始的合重心在中線下，混合均勻后在中線上

10、，所以系統(tǒng)的重力勢(shì)能增大，由能量守恒，吸收熱量一部分用來增加氣體的內(nèi)能，一部分用來增加重力勢(shì)能，所以B正確．答案：B,,考點(diǎn)深析 拓展延伸 詳講精練,考點(diǎn)探究講練,1．改變內(nèi)能的兩種方式的比較,2.對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解(1)熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內(nèi)能的過程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系．此定律是標(biāo)量式，應(yīng)用時(shí)熱量的單位應(yīng)統(tǒng)一為國(guó)際單位制中的焦耳．(2)對(duì)公式ΔU＝W＋

11、Q中符號(hào)的規(guī)定,(3)幾種特殊情況①若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加．②若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加．③若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量．,(2014年全國(guó)卷Ⅰ)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p­T圖象如圖所示．下列判斷正確的是__

12、______．A．過程ab中氣體一定吸熱B．過程bc中氣體既不吸熱也不放熱C．過程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱,例 1,,D．a(chǎn)、b和c三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小E．b和c兩個(gè)狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同【思路指導(dǎo)】　首先要根據(jù)p­T圖象明確氣體經(jīng)歷ab，bc，ca三個(gè)變化過程遵循的變化規(guī)律．對(duì)理想氣體只要溫度升高其內(nèi)能就增加，氣體體積增大，氣體對(duì)外做功，氣體的體

13、積減小，外界對(duì)氣體做功，判斷氣體是吸熱還是放熱要根據(jù)熱力學(xué)第一定律做出判斷．從氣體壓強(qiáng)的微觀解釋來分析氣體分子對(duì)器壁碰撞情況的變化．,【解析】　ab線段過原點(diǎn)，所以ab過程理想氣體進(jìn)行等容變化，溫度升高，理想氣體的內(nèi)能增大，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，由于氣體進(jìn)行等容變化W＝0，由于ΔU>0，可知Q>0，即氣體ab變化過程一定吸熱，選項(xiàng)A正確；過程bc理想氣體等溫變化，壓強(qiáng)減小，體積增大，單位體積氣體分子數(shù)減小，容器壁單位

14、面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)減小，選項(xiàng)E正確；而體積增大氣體對(duì)外做功，W0，故bc過程氣體一定吸熱，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；,ca過程理想氣體進(jìn)行等壓變化，溫度降低，內(nèi)能減小，體積減小，外界對(duì)氣體做功，即ΔU0，故Q<0且放出的熱量大于外界對(duì)氣體做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在a、b、c三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài)a的溫度最低，所以在狀態(tài)a時(shí)氣體分子的平均動(dòng)能最小，選項(xiàng)D正確．【答案】　ADE,一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過程可用如圖

15、所示的p­V圖描述，圖中p1、p2、V1、V2和V3為已知量．,變式訓(xùn)練 1,,(1)氣體狀態(tài)從A到B是________過程(填“等容”、“等壓”或“等溫”)．(2)狀態(tài)從B到C的變化過程中，氣體的溫度________(填“升高”、“不變”或“降低”)．(3)狀態(tài)從C到D的變化過程中，氣體________(填“吸熱”或“放熱”)．(4)狀態(tài)從A→B→C→D的變化過程中，氣體對(duì)外界所做的總功為________．,(4)A→

16、B，氣體對(duì)外界做功WAB＝p2(V3－V1)．B→C，V不變，氣體不做功．C→D，V減小，外界對(duì)氣體做功WCD＝－p1(V3－V2)．狀態(tài)從A→B→C→D的變化過程中，氣體對(duì)外界做的總功W＝WAB＋WBC＋WCD＝p2(V3－V1)－p1(V3－V2)．答案：(1)等壓　(2)降低　(3)放熱　(4)p2(V3－V1)－p1(V3－V2),1．在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其他影響”的涵義(1)“自發(fā)地”指明了

17、熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助．(2)“不產(chǎn)生其他影響”的涵義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響．如吸熱、放熱、做功等．,2．熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．,3．熱力學(xué)過程方向性實(shí)例,4．兩類永動(dòng)機(jī)的比較,5.熱力學(xué)第一、第二定律的比較,如圖所示為

18、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)，在蒸發(fā)器中的制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外．,例 2,,(1)下列說法正確的是 (　　)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，是因?yàn)槠湎牧穗娔蹸．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(2)電冰箱的制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)吸收的熱量與

19、釋放的熱量相比，有怎樣的關(guān)系？,【思路指導(dǎo)】　(1)熱傳遞的自發(fā)過程具有方向性．(2)壓縮機(jī)將熱量從低溫物體傳到高溫物體要消耗電能，并同時(shí)產(chǎn)生熱量．(3)在能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化過程中總和不變．,【解析】　(1)熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學(xué)過程，故C正確，D錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，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

20、到高溫的外部，需要壓縮機(jī)的幫助并消耗電能，故應(yīng)選B、C.(2)由能量守恒定律可知，制冷系統(tǒng)從冰箱內(nèi)吸收了熱量，同時(shí)消耗了電能，釋放到外界的熱量比從冰箱內(nèi)吸收的熱量多．【答案】　(1)BC　(2)釋放到外界的熱量多．,根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列說法中正確的是(　　)A．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體B．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也可能從低溫物體傳到高溫物體C．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不可

21、能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,變式訓(xùn)練 2,解析：根據(jù)熱傳遞的規(guī)律可知熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體；當(dāng)外界對(duì)系統(tǒng)做功時(shí)，可以使系統(tǒng)從低溫物體吸取熱量傳到高溫物體上去，制冷機(jī)(如冰箱和空調(diào))就是這樣的裝置．但是熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體．選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確．一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，克服摩擦阻力做功，最終停止，在這個(gè)過程中機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．外界條件發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

22、，如在等溫膨脹過程中，系統(tǒng)吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為對(duì)外界做的功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．綜上所述，該題的正確答案是B、D.答案：BD,,思想方法 技巧運(yùn)用 提升素養(yǎng),學(xué)科素養(yǎng)提升,能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的應(yīng)用1．能量轉(zhuǎn)化與守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，熱力學(xué)第一定律就是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在改變物體內(nèi)能這一特定過程中的具體表現(xiàn)．2．一切違背能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的過程是不可能實(shí)現(xiàn)的，能量轉(zhuǎn)化和守恒定律證明永動(dòng)機(jī)不可能制成．3．能量轉(zhuǎn)化與守恒定律

23、是認(rèn)識(shí)自然，改造自然的有力武器，這個(gè)定律將廣泛的自然科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域聯(lián)系起來，使不同領(lǐng)域的科學(xué)工作者有一個(gè)共同語言．,在如圖所示容器中，A、B各有一個(gè)可自由移動(dòng)的輕活塞，活塞下是水，上為空氣，大氣壓恒定，A、B底部由帶有閥門K的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱．原先A中水面比B中高，打開閥門，使A中的水逐漸向B流，最后達(dá)到平衡．在這個(gè)過程中，下面哪種說法正確(　　),例 3,,A．大氣壓對(duì)水做功，水的內(nèi)能增加B．水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減

24、少C．大氣壓對(duì)水不做功，水的內(nèi)能不變D．大氣壓對(duì)水不做功，水的內(nèi)能增加【思路指導(dǎo)】　當(dāng)打開閥門后容器中的水會(huì)流動(dòng)，最終達(dá)到平衡，即兩側(cè)液面相平，在整個(gè)過程水的重力勢(shì)能減少了，應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律必須清楚整個(gè)過程中涉及哪些形式的能量，且各種形式能的變化情況如何，清楚了這些才能運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律解決實(shí)際問題，本題中有水的重力勢(shì)能的變化，系統(tǒng)內(nèi)能的變化，分析整個(gè)過程中大氣壓力是否做功．,【解析】　打開閥門后，A中水逐漸流入B中，最

25、后達(dá)到平衡，即穩(wěn)定下來．這一過程中水的重心降低，重力勢(shì)能一定減少，由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能，故水的內(nèi)能增加(容器的內(nèi)能也增加)．A、B兩側(cè)液面大氣壓相等，設(shè)為p0，A中水的體積減少ΔV，B中水的體積增加ΔV，所以大氣壓力對(duì)水做的總功W＝pA·ΔV－pB·ΔV＝0，即大氣壓力對(duì)水不做功，只有選項(xiàng)D正確．【答案】　D,如圖所示，一長(zhǎng)為L(zhǎng)、內(nèi)橫截面積為S的絕熱汽缸固定在水平地面上，汽缸