2024春高中物理第三章热力学定律本章小结课件（人教版选择性必修第三册）

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第三章　热力学定律本章小结构建知识网络归纳专题小结专题1　热力学第一定律及其符号法则我们知道，做功和热传递都可以改变物体的内能．在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q就等于物体内能的增量ΔU，即ΔU＝Q＋W．此即为热力学第一定律，式中各物理量的符号规定如下：应用热力学第一定律解题时，应注意挖掘题目隐含的条件：(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变化量．(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收(或放出)的热量等于物体内能的变化量．(3)若过程的始、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．例1　一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回到原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？解：(1)由热力学第一定律得：ΔU＝W＋Q＝280 J－120 J＝160 J，内能增加了160 J．(2)ΔU′＝－ΔU＝－160 J，Q′＝－240 J，由热力学第一定律得：W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界对气体做了80 J的功．专题2　热力学定律与气体实验定律的结合热力学第一定律与气体实验定律的结合量是气体的体积和温度，当温度变化时，气体的内能变化；当体积变化时，气体将伴随着做功．解题时要掌握气体变化过程的特点：(1)等温过程：内能不变ΔU＝0．(2)等容过程：W＝0．(3)绝热过程：Q＝0．例2　爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食．高压爆米花的原理为：玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温、高压气体，当打开容器盖后，“嘭”的一声，气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花．设当地温度为t1＝27 ℃，大气压为p0．已知密闭容器打开盖前的气体压强达到4p0．(1)将封闭容器内的气体看成理想气体，求打开盖前容器内气体的温度；(2)假定在一次打开的过程中，容器内的气体膨胀对外界做功15 kJ，并向外释放了20 kJ的热量，则容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？解得T2＝1 200 K，t2＝927 ℃．(2)由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得ΔU＝－20 kJ－15 kJ＝－35 kJ，故内能减少35 kJ．专题3　热力学第二定律1．用于分析宏观过程的方向性“自动地”和“不引起其他变化”是理解热力学第二定律的关键．第二定律的每一种表述，都揭示了自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性．2．分析永动机不可能制成的原因第一类永动机违背了能量守恒定律，不可能制成．第二类永动机也是不可能制成的，它虽然不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律中宏观热现象的方向性．3．热力学第二定律在生活中的综合应用(1)生活中有时也会出现热量从低温物体传到高温物体的机器，如最典型的制冷类型机器，像电冰箱、空调等，但这些都是有条件的，即有外界参与的．让热量无条件地、自发地从低温物体传到高温物体是不可能的．(2)用热力学第二定律的两种表述来解释有关物理现象，是判断物理过程能否发生的依据．例3　(多选)根据热力学第二定律，下列判断正确的是 (　　)A．电流的能量不可能全部变为内能B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能而不引起其他变化D．在热传递中，热量可能自发地从低温物体传递给高温物体解析：根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能量可全部变为内能(由焦耳定律可知)，而内能不可能全部变为电能而不产生其他影响．机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能而不产生其他影响．在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以选项B、C正确．答案：BC