PAGE11-第3節(jié)熱力學定律與能量守恒定律必備學問預案自診學問梳理一、熱力學第肯定律1.變更物體內能的兩種方式①(1);

(2)。

2.熱力學第肯定律(1)內容:一個熱力學系統(tǒng)的內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。(2)表達式:ΔU=。

二、能量守恒定律1.內容能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消逝,它只能從一種形式為另一種形式,或者是從一個物體到別的物體,在或的過程中,能量的總量保持不變。

2.條件性能量守恒定律是自然界的,某一種形式的能是否守恒是有條件的。

3.第一類永動機是不行能制成的,它違反了。

三、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:不行能從單一熱庫汲取熱量,使之完全變勝利,而?；虮硎鰹椤坝绖訖C是不行能制成的”。

2.用熵的概念表示熱力學其次定律在任何自然過程中,一個孤立系統(tǒng)的總熵不會。

3.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②。

②注:熱力學其次定律的每一種表述,都揭示了自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。4.其次類永動機不行能制成的緣由是違反了③。

③注:第一類永動機違反能量守恒定律,其次類永動機不違反能量守恒定律但違反熱力學其次定律?？键c自診1.推斷下列說法的正誤。(1)做功和熱傳遞的實質是相同的。()(2)絕熱過程中,外界壓縮氣體做功,氣體的內能肯定削減。()(3)物體汲取熱量,同時對外做功,內能可能不變。()(4)熱機中,燃氣的內能可以全部變?yōu)闄C械能而不引起其他變更。()2.關于系統(tǒng)的內能及其變更,下列說法正確的是()A.系統(tǒng)的溫度變更時,其內能必定變更B.系統(tǒng)對外做功,其內能不肯定變更;向系統(tǒng)傳遞熱量,其內能不肯定變更C.對系統(tǒng)做功,系統(tǒng)內能必定變更;系統(tǒng)向外傳出肯定熱量,其內能必定變更D.若系統(tǒng)與外界不發(fā)生熱交換,則系統(tǒng)的內能必定不變更3.(多選)下列現(xiàn)象中能夠發(fā)生的是()A.一杯熱茶在打開杯蓋后,茶會自動變得更熱B.蒸汽機把蒸汽的內能全部轉化成機械能C.桶中渾濁的泥水在靜置一段時間后,泥沙下沉,上面的水變清,泥、水自動分別D.電冰箱通電后把箱內低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體4.(新教材人教版必修第三冊P64A組T5改編)如圖所示,固定汽缸內由活塞封閉肯定質量的氣體,起先時活塞處于靜止狀態(tài),用電熱絲對氣體加熱后活塞緩慢向左移動x,移動過程中活塞與汽缸的摩擦忽視不計,汽缸導熱性能良好,環(huán)境溫度保持不變。大氣壓強為p0,活塞面積為S,試分析氣體是吸熱還是放熱,熱量為多少?關鍵實力學案突破考點一熱力學第肯定律(自主探究)1.熱力學第肯定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式變更內能的過程是等效的,而且給出了內能的變更量和做功與熱傳遞之間的定量關系。2.對公式ΔU=Q+W符號的規(guī)定符號WQΔU+外界對物體做功物體汲取熱量內能增加-物體對外界做功物體放出熱量內能削減3.幾種特別狀況(1)若過程是絕熱的,則Q=0,W=ΔU,外界對物體做的功等于物體內能的增加量。(2)若過程中不做功,即W=0,則Q=ΔU,物體汲取的熱量等于物體內能的增加量。(3)若過程的始末狀態(tài)物體的內能不變,即ΔU=0,則W+Q=0或W=-Q,外界對物體做的功等于物體放出的熱量。4.熱力學其次定律的實質熱力學其次定律的每一種表述,都揭示了大量分子參加宏觀過程的方向性,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。5.兩類永動機的比較分類第一類永動機其次類永動機設計初衷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汲取熱量,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不違反能量守恒,但違反熱力學其次定律對點演練1.(多選)關于物體的內能,以下說法中正確的是()A.物體汲取熱量,內能肯定增大B.物體放出熱量,同時對外做功,內能肯定削減C.物體體積變更,內能可能不變D.不行能從單一熱源汲取熱量,使之完全變?yōu)楣?.(2024山東泰安模擬)如圖所示,在豎直放置的導熱性能良好的圓柱形容器內用質量為m的活塞密封一部分志向氣體,活塞能無摩擦地滑動,容器的橫截面積為S。整個裝置放在大氣壓為p0的室內,穩(wěn)定時活塞與容器底的距離為h0?，F(xiàn)把容器移至大氣壓仍為p0的室外,活塞緩慢上升d后再次平衡,重力加速度大小為g。若此過程中氣體汲取的熱量為Q,則密閉氣體的內能()A.削減了Q-(mg+p0S)dB.削減了Q+(mg+p0S)dC.增加了Q-(mg+p0S)dD.增加了Q+(mg+p0S)d考點二熱力學其次定律(自主探究)1.熱力學其次定律的理解(1)在熱力學其次定律的表述中“自發(fā)地”“不產(chǎn)生其他影響”的含義。①“自發(fā)地”指明白熱傳遞現(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”是說發(fā)生的熱力學宏觀過程只在本系統(tǒng)內完成,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。(2)熱力學其次定律的實質熱力學其次定律的每一種表述,都揭示了大量分子參加宏觀過程的方向性,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。(3)熱力學過程方向性實例①高溫物體低溫物體②功內能③氣體體積V1(較小)氣體體積V2(較大)④不同氣體A和B混合氣體AB(4)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無序性增大的方向進行。2.熱力學第一、其次定律的比較熱力學第肯定律熱力學其次定律定律揭示的問題從能量守恒的角度揭示了功、熱量和內能變更量三者的定量關系指出自然界中出現(xiàn)的宏觀過程是有方向性的機械能和內能的轉化當摩擦力做功時,機械能可以全部轉化為內能內能不行能在不引起其他變更的狀況下完全變成機械能表述形式只有一種表述形式有多種表述形式兩定律的關系在熱力學中,兩者既相互獨立,又互為補充,共同構成了熱力學學問的理論基礎對點演練3.(2024全國卷Ⅱ)下列關于能量轉換過程的敘述,違反熱力學第肯定律的有,不違反熱力學第肯定律,但違反熱力學其次定律的有。(填正確答案標號)

A.汽車通過燃燒汽油獲得動力并向空氣中散熱B.冷水倒入保溫杯后,冷水和杯子的溫度都變得更低C.某新型熱機工作時將從高溫熱源汲取的熱量全部轉化為功,而不產(chǎn)生其他影響D.冰箱的制冷機工作時從箱內低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內4.(多選)(2024廣東順德模擬)下列關于熱力學定律的說法正確的是()A.假如兩個系統(tǒng)均與第三個系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài),這兩個系統(tǒng)的溫度肯定相等B.可以找到一種材料做成墻壁,冬天供暖時汲取熱量溫度上升,然后向房間自動釋放熱量供暖,然后再把熱量汲取回去,形成循環(huán)供暖,只須要短時間供熱后即可停止外界供熱C.低溫系統(tǒng)可以向高溫系統(tǒng)傳遞熱量D.無論科技如何進步與發(fā)展,肯定零度都不行以達到考點三熱力學定律與氣體試驗定律的綜合應用(師生共研)1.熱力學定律與氣體試驗定律問題的處理方法(1)氣體試驗定律探討對象是肯定質量的志向氣體。(2)解決詳細問題時,分清氣體的變更過程是求解問題的關鍵,依據(jù)不同的變更,找出與之相關的氣體狀態(tài)參量,利用相關規(guī)律解決。(3)對志向氣體,只要體積變更,外界對氣體(或氣體對外界)就要做功,假如是等壓變更,W=pΔV;只要溫度發(fā)生變更,其內能就發(fā)生變更。(4)結合熱力學第肯定律ΔU=W+Q求解問題。2.與志向氣體相關的熱力學問題的分析方法對肯定量志向氣體的內能變更,吸熱還是放熱及外界對氣體如何做功等問題,可按下面方法判定:(1)做功狀況看體積體積V減小→外界對氣體做功→W>0;體積V增大→氣體對外界做功→W<0;無阻礙地自由膨脹→W=0。(2)內能變更看溫度溫度T上升→內能增加→ΔU>0;溫度T降低→內能削減→ΔU<0。(3)吸熱還是放熱,一般題目中會告知,或由熱力學第肯定律ΔU=Q+W,知道W和ΔU后確定Q?！镜淅?】(2024四川成都二診)如圖所示,封有肯定質量志向氣體的圓柱形汽缸豎直放置,汽缸的高度H=30cm,缸體內底面積S=200cm2,缸體質量M=10kg。彈簧下端固定在水平桌面上,上端連接活塞,當缸內氣體溫度T0=280K時,缸內氣體高h=20cm?，F(xiàn)緩慢加熱氣體,使活塞最終恰好靜止在缸口(未漏氣),此過程中缸內氣體汲取熱量為Q=450J。已知大氣壓恒為p0=1×105Pa,重力加速度g取10m/s2,不計活塞質量、厚度及活塞與缸壁的摩擦,且汽缸底部及活塞表面始終保持水平。求:(1)活塞最終靜止在缸口時,缸內氣體的溫度;(2)加熱過程中,缸內氣體內能的增加量。解題指導審題關鍵詞句分析解讀活塞最終靜止在缸口末態(tài)時氣體的體積缸風光 積,缸體質量,大氣壓缸內氣體的壓強續(xù)表關鍵詞句分析解讀緩慢加熱氣體等壓變更過程破題1.對汽缸受力分析,汽缸受重力、外邊大氣向下的壓力、封閉氣體向上的壓力,加熱過程中,汽缸受力不變,因此加熱氣體過程中封閉氣體的壓強不變,氣體發(fā)生等壓變更,由等壓變更規(guī)律計算。2.對活塞受力分析,受重力、封閉氣體向下的壓力、外邊氣體向上的壓力,加熱過程中,活塞受力不變,因此活塞不動。汽缸向上移動的高度為H-h,氣體對外做功W=pS(H-h),由熱力學第肯定律計算內能的增加量。對點演練5.(多選)(2024全國卷Ⅲ)如圖所示,一開口向上的導熱汽缸內,用活塞封閉了肯定質量的志向氣體,活塞與汽缸壁間無摩擦?，F(xiàn)用外力作用在活塞上,使其緩慢下降。環(huán)境溫度保持不變,系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)。在活塞下降過程中。

A.氣體體積漸漸減小,內能增加B.氣體壓強漸漸增大,內能不變C.氣體壓強漸漸增大,放出熱量D.外界對氣體做功,氣體內能不變E.外界對氣體做功,氣體汲取熱量6.(2024天津卷)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,達到肯定壓強后,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,罐內氣體溫度始終保持不變,則氣體()A.壓強變大 B.對外界做功C.對外界放熱 D.分子平均動能變大考點四熱力學第肯定律與氣體圖像的綜合(師生共研)處理熱力學第肯定律與氣體圖像的綜合問題的思路1.依據(jù)氣體圖像的特點推斷氣體的溫度、體積的變更狀況,從而推斷氣體與外界的吸、放熱關系及做功關系。2.在p-V圖像中,圖線與V軸圍成的面積表示氣體對外界或外界對氣體做的功。3.結合熱力學第肯定律推斷有關問題?！镜淅?】(2024山東卷)肯定質量的志向氣體從狀態(tài)a起先,經(jīng)a→b、b→c、c→a三個過程后回到初始狀態(tài)a,其p-V圖像如圖所示。已知三個狀態(tài)的坐標分別為a(V0,2p0)、b(2V0,p0)、c(3V0,2p0)。以下推斷正確的是()A.氣體在a→b過程中對外界做的功小于在b→c過程中對外界做的功B.氣體在a→b過程中從外界汲取的熱量大于在b→c過程中從外界汲取的熱量C.在c→a過程中,外界對氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量D.氣體在c→a過程中內能的削減量大于b→c過程中內能的增加量(1)志向氣體的內能變更看溫度;(2)p-V圖像所圍的面積表示氣體做的功。對點演練7.(2024山東德州二模)如圖所示,a、b、c為肯定質量的志向氣體變更過程中的三個不同狀態(tài),下列說法正確的是()A.a、b、c三個狀態(tài)的壓強相等B.從a到c氣體的內能減小C.從a到b氣體汲取熱量D.從a到b與從b到c氣體對外界做功的數(shù)值相等8.(2024山東聊城二模)如圖所示,肯定質量的志向氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A,其中,A→B和C→D為等溫過程,B→C和D→A為絕熱過程,這就是聞名的“卡諾循環(huán)”。下列說法正確的是()A.A→B過程中,氣體和外界無熱交換B.B→C過程中,氣體分子的平均動能增大C.C→D過程中,單位時間內碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D.D→A過程中,氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變更第3節(jié)熱力學定律與能量守恒定律必備學問·預案自診學問梳理一、熱力學第肯定律1.(1)做功(2)熱傳遞2.(2)Q+W二、能量守恒定律1.轉化轉移轉化轉移2.普遍規(guī)律3.能量守恒定律三、熱力學其次定律1.(1)自發(fā)地(2)不產(chǎn)生其他影響其次類2.減小3.無序性4.熱力學其次定律考點自診1.(1)×(2)×(3)√(4)×2.B系統(tǒng)的溫度只能確定分子平均動能,而內能由分子動能和分子勢能共同確定,A錯誤;做功和熱傳遞都可以變更系統(tǒng)的內能,B正確,C、D錯誤。3.CD依據(jù)熱力學其次定律知,A、B錯誤,D正確;泥、水分別是因為泥沙所受重力大于水的浮力,C正確。4.答案吸熱,熱量為p0Sx解析汽缸導熱性能良好,環(huán)境溫度保持不變,故氣體的內能不變,氣體對外做的功為p0Sx,依據(jù)熱力學第肯定律ΔU=W+Q,解得Q=p0Sx,故氣體汲取熱量。關鍵實力·學案突破對點演練1.BC物體汲取熱量,若同時對外做功,其內能可能削減,選項A錯誤;依據(jù)熱力學第肯定律,物體放出熱量,同時對外做功,內能肯定削減,選項B正確;物體體積變更,例如志向氣體體積變更,只要溫度不變,其內能不變,選項C正確;可以從單一熱源汲取熱量,使之完全變?yōu)楣?但是會引起其他變更,選項D錯誤。2.C活塞上升的過程,密閉氣體克服大氣壓力和活塞的重力做功,所以外界對系統(tǒng)做的功W=-(mg+p0S)d,依據(jù)熱力學第肯定律得密閉氣體增加的內能ΔU=Q+W=Q-(mg+p0S)d,即在此過程中的密閉氣體的內能增加了Q-(mg+p0S)d,故C正確,A、B、D錯誤。3.BCB項中,冷水倒入保溫杯后,在熱傳遞過程中,保溫杯降溫,冷水必升溫,若都降溫,就違反了熱力學第肯定律;C項中,新型熱機的效率也達不到100%,熱量不行能全部轉化為功,違反了熱力學其次定律。4.ACD假如兩個系統(tǒng)均與第三個系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài),這兩個系統(tǒng)的溫度肯定相等,A正確;依據(jù)熱力學其次定律,題中所述的問題不行能實現(xiàn),B錯誤;低溫系統(tǒng)向高溫系統(tǒng)傳遞熱量是可以實現(xiàn)的,前提是要引起其他變更,C正確;肯定零度不行以達到,D正確。典例1答案(1)420K(2)240J解析(1)加熱過程為等壓變更,設缸內氣體的末態(tài)溫度為T,初態(tài)溫度為T0=280K由蓋-呂薩克定律有hS代入數(shù)據(jù)解得T=420K(2)設缸內氣體的壓強為p;對汽缸由平衡條件有Mg+p0S=pS該過程氣體對外做功W=pS(H-h)則外界對氣體做功為W'=-W由熱力學第肯定律有ΔU=W'+Q代入數(shù)據(jù)解得ΔU=240J對點演練5.BCD本題以汽缸為背景,意在考查氣體試驗定律和熱力學定律?？隙ㄙ|量志向氣體的內能僅與溫度有關,溫度不變,氣體內能不變,選項A錯誤;依據(jù)p1V1=p2V2,氣體體積變小,壓強增大,選項B正確;外界對氣體做功W>0,內能不變ΔU=0,由ΔU=W+Q,可得Q<0,放出熱量,選項C、D正確,選項E錯誤。6.B探討儲水罐內封閉的氣體,在溫度不變時,pV=C,C為常數(shù),氣體體積變大,壓強變小,A錯誤;氣體體積變大,對外做功,B正確;溫度不變,內能不變,ΔU=0,依據(jù)熱力學第肯定律,ΔU=W+Q,氣體體積變大,W為負值,則Q為正值,氣體吸熱,C錯誤;溫度是分子平均動能的標記,溫度不變,平均動能不變,D錯誤。典例2C在p-V圖像