1、第十三章 熱力學(xué)定律本章概覽1.本章主要是研究熱和功間的關(guān)系、熱力學(xué)第一第二定律，了解能源的開發(fā)利用，以拓寬同學(xué)們的視野。2.本章主要是以以前學(xué)習(xí)過的內(nèi)容為基礎(chǔ)，研究功與能間的關(guān)系，以熱力學(xué)定律為基礎(chǔ)結(jié)合各種能量間關(guān)系的計(jì)算。3.高考中以選擇題形式考查對基礎(chǔ)知識的理解，以計(jì)算題形式計(jì)算能量間的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移關(guān)系。第一課時(shí) 熱力學(xué)定律考點(diǎn)剖析【教學(xué)要求】1理解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律。2知道熱力學(xué)第二定律，知道能源與環(huán)境的關(guān)系，了解新能源的開發(fā)和利用?！局R再現(xiàn)】一、功和能做功與熱傳遞在改變內(nèi)能方面二者是等價(jià)的做功時(shí)內(nèi)能與其它形式的能相互轉(zhuǎn)化熱傳遞是不同物體(或一個(gè)物體的不同部分)之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移

2、。二、熱力學(xué)第一定律功、熱量跟內(nèi)能改變之間的定量關(guān)系UW+Q。三、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律1能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式 為另一種形式或從 到另一個(gè)物體。2不消耗任何能量，卻源源不斷地對外做功的機(jī)器叫 ，它違背了能的 ，因此這種機(jī)器 制造出來。四、熱力學(xué)第二定律1熱力學(xué)第二定律的兩種表述表述一，不可能使 由低溫物體傳遞到 而不引起其他 。表述二：不可能從 并把它全部用來對外 而不引起其他變化。2第二類永動(dòng)機(jī)：只從 吸取熱量，使之全部用來做功，而不引起其他變化的熱機(jī)。五、能源的開發(fā)利用1能源與人類發(fā)展關(guān)系是： 。2能源與環(huán)境的關(guān)系是： 。3 等為新能源。重點(diǎn)突破知識點(diǎn)一溫度、熱

3、量、功、內(nèi)能功、熱量是能量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移的量度，是與內(nèi)能的變化相聯(lián)系的，是過程量內(nèi)能是狀態(tài)量物體的內(nèi)能大，并不意味著物體一定會對外做功或向外傳遞熱量，或者做的功多，傳遞的熱量多只有物體的內(nèi)能變化大的過程中做的功或傳遞的熱量才會多溫度只是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志物體的內(nèi)能除與溫度有關(guān)外，還與物體的物質(zhì)的量、體積、物態(tài)等因素有關(guān)【應(yīng)用1】判斷下列各種說法是否正確( )A物體從10變?yōu)?，其熱量減少了 B物體從10變?yōu)?，放出了一定的內(nèi)能 C物體從10變?yōu)?，其內(nèi)能減少了 D物體從10變?yōu)?，物體可能釋放了一定熱量導(dǎo)示:熱量是在有熱交換過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的物理量，物體沒有熱量減少的說法，A錯(cuò)。B中也只能說是放出了熱

4、量，而不是內(nèi)能，B錯(cuò)。物體的內(nèi)能不僅與溫度有關(guān)，還與體積有關(guān)，C錯(cuò)。物體溫度降低，可能向外傳熱，也可能有做功過程，D正確。熱力學(xué)問題中，一樣要區(qū)分過程量與狀態(tài)量之間的關(guān)系，知識點(diǎn)二熱力學(xué)第一定律物體內(nèi)能的增量U等于外界對物體做的功W和物體吸收的熱量Q的總和表達(dá)式：W十QU【應(yīng)用2】關(guān)于物體內(nèi)能及其變化，下列說法中正確的是 ( )A物體的溫度改變時(shí)，其內(nèi)能必定改變B物體對外做功，其內(nèi)能不一定改變；向物體傳遞熱量，其內(nèi)能不一定改變C對物體做功，其內(nèi)能必定改變；物體向外傳出一定熱量其內(nèi)能必定改變D若物體與外界不發(fā)生熱交換，則物體的內(nèi)能必定不改變導(dǎo)示: 物體的內(nèi)能不僅與溫度有關(guān)，還與體積有關(guān)，溫度改變

5、，內(nèi)能不一定變化，A錯(cuò)。改變物體內(nèi)能有兩種方式：做功與熱傳遞。物體對外做功，其內(nèi)能不一定改變；同樣向物體傳遞熱量，其內(nèi)能不一定改變，B正確，CD錯(cuò)。故選B。符號法則：外界對物體做功，物體體積減小，W取正值；物體對外界做功，物體體積增大，W取負(fù)值物體吸收熱量，Q取正值；物體放出熱量，Q取負(fù)值；物體內(nèi)能增加，U取正值，物體內(nèi)能減少，U取負(fù)值知識點(diǎn)三能量守恒定律能量是量度物體運(yùn)動(dòng)的物理量，不同形式的能與不同的運(yùn)動(dòng)形式相對應(yīng)如：內(nèi)能與分子熱運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)，電能與電荷運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)等能的轉(zhuǎn)化一定要通過做功才能實(shí)現(xiàn)，而能的轉(zhuǎn)移要通過某種形式的傳遞來完成不同形式能的轉(zhuǎn)化，意味著物體的運(yùn)動(dòng)由一種形式轉(zhuǎn)化成了另一種形式

6、，因此，能量守恒是溝通不同運(yùn)動(dòng)的重要紐帶【應(yīng)用3】如圖所示，容器A、B各有一個(gè)自由移動(dòng)的輕活塞，活塞下面是水，上面是大氣，大氣壓恒定，A、B的底部由帶著閥門K的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱，開始時(shí)，A中的水面比B中的高，打開閥門，使A中的水逐漸向B中流，最后達(dá)到平衡，在這個(gè)過程中（ ）A大氣壓力對水做功，水的內(nèi)能增加B水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減少C大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能不變D大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能增加導(dǎo)示: 大氣壓力對左側(cè)水做功，同時(shí)右側(cè)水對大氣做功，可知兩者做功相等，所以大氣對水做功為零。而水的內(nèi)能增加的原因是因?yàn)橹亓λ隽斯?，轉(zhuǎn)化成了水的內(nèi)能。故ABC錯(cuò)，D正確。各種形式

7、的能在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移中總能量守恒是無條件的，而某種或某幾種形式的能的守恒是有條件的，如：在只有重力和彈力做功時(shí)，機(jī)械能才守恒，對此應(yīng)予以注意某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等，如：相互摩擦的系統(tǒng)中，一對滑動(dòng)摩擦力所做的總功是負(fù)值，因此使系統(tǒng)的機(jī)械能減少，內(nèi)能增加，摩擦力所做總功的絕對值等于滑動(dòng)摩擦力與相對位移的乘積，即等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能同理，若某個(gè)物體的能量減少，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，這也是列能量守恒定律方程式的兩條基本思路知識點(diǎn)四熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)知識的基礎(chǔ)理論熱力學(xué)第一定律指出任何熱力學(xué)過程中能

8、量守恒，而對過程沒有其他限制。熱力學(xué)第二定律指明哪些過程可以自發(fā)的發(fā)生，哪些過程不可能自發(fā)的發(fā)生，如：第二類永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)，熱機(jī)效率不可能是100，熱現(xiàn)象過程中能量耗散是不可避免的，宏觀的實(shí)際的熱現(xiàn)象過程是不可逆的【應(yīng)用4】下列說法中正確的是（ ）A熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體B熱量不能從低溫物體傳到高溫物體C熱傳導(dǎo)是有方向的D能量耗散說明能量是不守恒的導(dǎo)示: 熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，而從低溫物體傳到高溫物體則必需有一定的條件，A對B錯(cuò)。熱傳導(dǎo)具有方向性，C正確。所有物理現(xiàn)象都遵循能的轉(zhuǎn)化與守恒定律，D錯(cuò)。故選AC。熱力學(xué)第二定律有多種表述，但無論用什么方式表述，都是揭示了

9、自然界的基本規(guī)律：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的方法探究類型一熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用物體內(nèi)能的增加與否，不能單單只看做功或者熱傳遞，要將二者結(jié)合起來，內(nèi)能的變化由UW+Q得到應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時(shí)，注意正確判斷U、W、Q的正負(fù)號?！纠?】在溫度均勻的液體中，一個(gè)小氣泡由液體的底層緩慢地升到液面，上升過程中氣泡的體積不斷地增大，則氣泡在浮起的過程中( )A放出熱量 B吸收熱量C不吸熱也不放熱 D無法判斷導(dǎo)示: 氣體分子之間的距離很大，相互作用力很小，對氣體來說，氣體的狀態(tài)變化時(shí)，分子勢能幾乎不變所以，一定質(zhì)量的氣體的內(nèi)能的變化，就是氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能總和的變化，即由溫度的變化決定在溫度

10、均勻的液體中，一個(gè)小氣泡由液體的底層緩慢地升到液面的過程中，小氣泡溫度不變，其內(nèi)能增量U0上升過程中，氣泡的體積不斷增大，氣體對外做功，即有W0，所以氣泡在浮起的過程中，吸收熱量，因此選項(xiàng)B正確物體處于大氣環(huán)境中，做功的一個(gè)顯著特點(diǎn)是物體的體積發(fā)生了變化，體積增大，物體對外做功，體積減小，外界對物體做功。類型二能量守恒定律的應(yīng)用通過做功把其他形式的能量(特別是機(jī)械能)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的問題是一類重要的綜合題解這類綜合題的關(guān)鍵在于弄清內(nèi)能的來源如：在機(jī)械能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程中，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的往往不是研究對象的全部機(jī)械能，而是系統(tǒng)損失的機(jī)械能【例2】直立容器內(nèi)部有被隔開的AB兩部分氣體,A的密度小,B的

11、密度大,抽去隔板,加熱氣體,使這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U,則A.U=Q B.UQ D.無法比較導(dǎo)示:AB混合前重心在中線以下，混合后重心在中線上，所以系統(tǒng)重力勢能增大.吸收熱量的一部分轉(zhuǎn)化為重力勢能，故UQ。故選B。此類問題往往會結(jié)合平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、相對運(yùn)動(dòng)、電磁感應(yīng)等力、電知識，需要綜合運(yùn)用系統(tǒng)能量守恒等重要規(guī)律，是高考中的一個(gè)重點(diǎn)成功體驗(yàn)1在一個(gè)與外界沒有熱交換的房間內(nèi)打開冰箱門,冰箱冰箱正常工作,過一段時(shí)間房間內(nèi)的溫度將如何變化?（ ）A.降低 B.升高 C.不變 D.無法判斷2下列說法中正確的是( )A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B根據(jù)熱力學(xué)第二定律，可以發(fā)明一種機(jī)器將散失的能量重新收集、重新利用C可以用特殊的方法，使熱機(jī)效率達(dá)到100D冰箱可以實(shí)現(xiàn)熱量從低溫物體傳給高溫物體，所以熱力學(xué)第二定律不正確3如圖,密閉絕熱容器內(nèi)有一絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞,活塞的上部封閉著氣體,下部為真空,活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì).置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部,另一端固定在活塞上.彈簧被壓縮后用繩扎緊,此時(shí)彈簧的彈性勢能為Ep(彈簧處在自然長度時(shí)的彈性