高考物理一轮复习第十四章第三节热力学定律能量守恒课件

这是一份高考物理一轮复习第十四章第三节热力学定律能量守恒课件，共34页。PPT课件主要包含了来量度，热传递，热力学第一定律，传递的热量，做的功，ΔU＝W＋Q，恒定律，保持不变，不消耗能量，热力学第二定律等内容，欢迎下载使用。
一、热力学第一定律 能量守恒定律
1.改变物体内能的两种方式.
(1)________是其他形式的能与内能的相互转化过程，内能的改变量可用________的数值来量度.(2)________是物体间内能的转移过程，内能转移量用_______
(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它_________与外界对它所__________的和.
(2)表达式：__________________.
3.能量守恒定律.(1)内容：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体.在转化或转移的过程中其总量__________.这就是能量的转化和守
(2)任何违背能量守恒定律的过程都是不可能的，___________而对外做功的第一类永动机是不可能制成的.
(1)克劳修斯表述：热量不能________地从低温物体传到高温物体(表述了热传递的方向性).(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成有用功而____________________(表述了机械能与内能转化过程的方向性).
2.第二类永动机是指设想只从单一热库吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机.这类永动机不可能制成的原
因是违反了________________.
3.热力学第二定律的意义：揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要的自然规律.
4.热力学第二定律的微观解释.(1)一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.这是热力学第二定律的微观意义.(2)从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序度________的方向
【基础自测】1.判断下列题目的正误.
(1)做功和热传递的实质是相同的.(
(2)绝热过程中，外界压缩气体做功 20 J，气体的内能一定减
(3)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变.(
(4)利用河水的能量使船逆水航行的设想，符合能量守恒定律.
)(5)热机中，燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变)
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×
2.在绝热过程中，外界压缩气体做功 20 J，下列说法正确的是
)A.气体内能一定增加 20 JB.气体内能增加必定小于 20 JC.气体内能增加可能小于 20 JD.气体内能可能不变答案：A
3.(2021 年北京综测)北京春秋两季的昼夜温差较大，细心的司机发现从早晨到中午，车胎的体积和胎内气体的压强都会变大.若这段时间胎内气体质量不变，且可将其视为理想气体，那么从早
晨到中午这段时间内，车胎内的气体(A.对外界做功，内能减小B.对外界做功，内能不变C.吸收热量，内能不变D.吸收的热量大于对外所做的功答案：D
4.如图 14-3-1 所示的汽缸内盛有定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气.现将活塞杆与外界连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功.若已知理想气体的内能只与温度有
关，则下列说法正确的是(
A.气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违
B.气体从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过
程不违反热力学第二定律
C.气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违
D.ABC 三种说法都不对答案：C
热点 1 热力学第一定律[热点归纳]
1.对公式ΔU＝Q＋W 符号的确定.
2.改变内能的两种方式的比较.
(1)若过程是绝热的，则 Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等
(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.
4.应用热力学第一定律的三点注意.
(1)做功看体积：体积增大，气体对外做功，W 为负；体积缩小，外界对气体做功，W 为正.气体在真空中自由膨胀，对外界不做功，W＝0.
(2)与外界绝热，则不发生热传递，此时 Q＝0.
(3)由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化.
考向 1 利用热力学第一定律进行定性分析【典题 1】(2023 年天津卷)如图 14-3-2 是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积和质量不变.爬高过程中，温度减小，则气体
解析：由于爬山过程中气体体积不变，故气体不对外做功，A 错误.爬山过程中温度降低，则气体内能减小，B 正确.根据热力学第一定律可知ΔU＝W＋Q，爬山过程中气体不做功，但内能减小，故可知气体放出热量，C 错误.爬山过程中氧气瓶里的气体容
积和质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程知，气体压强减小，D 错误.答案：B
考向 2 利用热力学第一定律进行定量计算【典题 2】(2022 年广东深圳模拟)一定质量的理想气体从状态a 开始，经历三个过程 ab、bc 和 ca 回到原状态，其 p-T 图像如图14-3-3 所示，气体在状态______(填“a”“b”或“c”)的分子平均动能最小，在 bc 过程中气体体积_______(填“变大”“变小”或“不变”)，在ab 过程中，气体对外界做功________(填“大于”
“小于”或“等于”)气体吸收的热量.
解析：气体在状态 a 时的温度最低，则分子平均动能最小.在bc 过程中气体温度不变，压强变大，则体积变小.在 ab 过程中，压强不变，温度升高，内能变大，ΔU＞0.体积变大，则气体对外界做功，则 W＜0，则根据ΔU＝W＋Q 可知，Q＞0，即气体对外界做功小于气体吸收的热量.答案：a 变小 小于
平均动能的大小取决于温度，bc 过程体积的变化
根据玻意耳定律判断，此过程为等温过程，在 ab 过程中，内能变大，结合热力学第一定律比较气体对外做功的数值与吸收热量的多少.
热点 2 热力学第二定律[热点归纳]
1.对热力学第二定律关键词的理解.
在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影
(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.
自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.如：(1)高温物体低温物体(2)功热
(3)气体体积 V1 气体体积 V2(V2>V1)(4)不同气体 A 和 B 混合气体 AB
【典题 3】空调的工作原理如图 14-3-4 所示，下列表述正确
图 14-3-4A.空调的工作原理对应的是热力学第一定律的开尔文表述
B.空调的工作原理反映了热传导的方向性C.此原理图中的 Q1＝Q2
D.此原理图说明热量不能从低温物体传到高温物体
解析：空调的工作原理对应的是热力学第二定律的开尔文表述，A 错误.空调的工作原理反映了热传导的方向性，热量不能自发地从低温物体传导给高温物体，但在外界干预下，可以从低温物体传导给高温物体，B正确，D错误.此原理图中的 Q1＝Q2＋W，C 错误.
方法技巧 热力学第一、第二定律的比较
热点 3 热力学定律与气体实验定律综合问题[热点归纳]
气体实验定律与热力学第一定律综合问题的四种题型：(1)等压变化：气体膨胀对外界做功 W，应用热力学第一定律代入－W；气体压缩外界对气体做功 W，应用热力学第一定律代入＋W.
(2)等容变化：气体体积不变，气体和外界之间互不做功，即W＝0，则ΔU＝Q.气体从外界吸收的热量等于内能的增加量，气体向外界放出的热量等于内能的减少量.
(3)等温变化：气体内能不变，即ΔU＝0，Q＋W＝0.气体吸热后体积增大时，膨胀对外做的功等于从外界吸收的热量；反之气体被压缩时，外界对气体所做的功等于气体向外释放的热量.(4)绝热过程，即 Q＝0，则 W＝ΔU.气体体积变化导致内能变化，气体体积增大时，膨胀对外做的功等于气体内能的减少量；反之气体被压缩时，外界对气体所做的功等于气体内能的增加量.
【典题 4】(2022 年湖北卷)一定质量的理想气体由状态 a 变为状态 c，其过程如图 14-3-5 中 p-V 图像中 a→c 直线段所示，状态
b 对应该线段的中点.下列说法正确的是(A.a→b 是等温过程B.a→b 过程中气体吸热C.a→c 过程中状态 b 的温度最低D.a→c 过程中外界对气体做正功
高，内能增加，且体积增大气体对外界做功，则 W＜0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q 可知 a→b 过程中气体吸热，A 错误、B 正确.
映温度，a 状态和 c 状态的坐标值的乘积相等，而中间状态的坐标值乘积更大，a→c 过程的温度先升高后降低，且状态 b 的温度最高，C 错误.a→c 过程气体体积增大，外界对气体做负功，D 错误.
【迁移拓展】(2023 年浙江卷)某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图 14-3-6 所示.在竖直放置的圆柱形容器内用面积S＝100 cm2、质量 m＝1 kg 的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动.开始时气体处于温度 TA＝300 K、活塞与容器底的距离 h0＝30 cm 的状态 A.环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升 d＝3 cm 恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态 B.活塞保持不动，气体被继续加热至温度 Tc＝363 K 的状态 C时触动报警器.从状态 A 到状态 C 的过程中气体内能增加了ΔU＝158 J.取大气压 p0＝0.99×105 Pa，求气体：
(1)在状态 B 的温度.(2)在状态 C 的压强.
(3)由状态 A 到状态 C 过程中从外界吸收的热量 Q.
解：(1)根据题意可知，气体由状态 A 变化到状态 B 的过程中，
解得 TB＝330 K.(2)从状态 A 到状态 B 的过程中，活塞缓慢上升，则pBS＝p0S＋mg解得 pB＝1×105 Pa