2021版高考物理大一轮复习通用版课件：13.第3讲　热力学定律与能量守恒课件PPT

这是一份2021版高考物理大一轮复习通用版课件：13.第3讲　热力学定律与能量守恒课件PPT，共42页。PPT课件主要包含了基础落实，考点突破，热传递，Q＋W，能量守恒定律，其他影响，第二定律，答案ACE，答案ABD，答案BCD等内容，欢迎下载使用。
知识点一　热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式(1)________．(2)________．2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．(2)表达式：ΔU＝________.
知识点二　能量守恒定律1．内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式________为另一种形式，或者是从一个物体________到别的物体，在________或________的过程中，能量的总量保持不变．2．第一类永动机是不可能制成的，它违背了______________．
知识点三　热力学第二定律1．热力学第二定律的三种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从__________物体传到__________物体．(2)开尔文表述：如图甲所示，不可能从单一热源________热量，使之完全变成功，而不产生________．或表述为“第二类永动机不可能制成”．
(3)用熵的概念表示热力学第二定律如图乙所示，用熵的概念表述：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会________(热力学第二定律又叫做熵增加原理)．
2．热力学第二定律的微观意义：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性________的方向进行．3．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学________．
思考辨析(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，气体的内能一定减少．(　　)(3)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变．(　　)(4)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，能量正在消失．(　　)(5)尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－283 ℃.(　　)
(6)对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机．(　　)(7)在给自行车打气时，会发现打气筒的温度升高，这是因为外界对气体做功．(　　)(8)热机中，燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化．(　　)
考点一　热力学第一定律的理解和应用自主演练1．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定
2.几种特殊情况(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增加量．(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．
[多维练透]1．[2020·银川市一模] (多选)夏天，从湖底形成的一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂．若接近水面，湖内水的温度越高，大气压强没有变化，将气泡内气体看做理想气体．则上升过程中，以下说法正确的是(　　)A．气泡内气体对外界做功B．气泡内每个气体分子的动能都变大C．气泡内气体从外界吸收热量D．气泡内气体的压强可能不变E．气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力减小
2.(多选)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是(　　)A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变
解析：气体向真空膨胀时不受阻碍，气体不对外做功，由于汽缸是绝热的，没有热交换，所以气体扩散后内能不变，选项A正确；气体被压缩的过程中，外界对气体做功，且没有热交换，根据热力学第一定律，气体的内能增大， 选项B、D正确；气体在真空中自发扩散的过程中气体不对外做功，选项C错误；气体在压缩过程中，内能增大，由于一定质量的理想气体的内能完全由温度决定，温度越高，内能越大，气体分子的平均动能越大，选项E错误．
3．[2020·全国卷Ⅲ，33(1)](多选)如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦．现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降．环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态．在活塞下降过程中(　　)A．气体体积逐渐减小，内能增加B．气体压强逐渐增大，内能不变C．气体压强逐渐增大，放出热量D．外界对气体做功，气体内能不变E．外界对气体做功，气体吸收热量
解析：外力使活塞缓慢下降的过程中，由于温度保持不变，则气体的内能保持不变，气体的体积逐渐减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，又由玻意耳定律可知，气体体积减小，气体的压强增大，由以上分析可知B、C、D正确，A、E错误．
4．[2019·全国卷Ⅰ，33]某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度_________(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度．
考点二　热力学定律与气体实验定律的综合应用气态变化中的做功、内能、热量的判断方法(1)做功情况看体积体积V减小→外界对气体做功→W>0；体积V增大→气体对外界做功→W0；温度T降低→内能减少→ΔU 0，由热力学第一定律：W＋Q＝ΔU，可知Q0，但体积不变，说明外界没有对气体做功，气体也没有对外界做功，即W＝0，由热力学第一定律：W＋Q＝ΔU，可知Q>0，所以是一个吸热过程，故B项正确；从P到Q理想气体温度不变，则内能不变，即ΔU＝0，但体积增大，说明气体对外界做功，故C项正确；从Q到M理想气体体积不变，说明外界没有对气体做功，气体也没有对外界做功，即W＝0，故D项错误；从Q到M理想气体温度降低，内能减小，故E项正确．
练3　一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸内，如图所示水平放置．活塞的质量m＝20 kg，横截面积S＝100 cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L1＝12 cm，离汽缸口的距离L2＝3 cm.外界气温为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，已知g＝10 m/s2，求(1)此时气体的温度为多少？(2)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q＝370 J的热量，则气体增加的内能ΔU多大？
题后反思气体实验定律与热力学第一定律的综合解题技巧
考点三　热力学第二定律的理解应用1．对热力学第二定律的理解(1)在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”的含义：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；②“不产生其他影响”的含义是指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：热力学第二定律的每一种表述，都揭示了一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，即一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．
[多维练透]5．[2020·全国卷Ⅱ，33(1) ]下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有__________，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有__________．(填正确答案标号)A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
解析：汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律；冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低，违背了热力学第一定律；热机工作时吸收的热量不可能全部用来对外做功，而不产生其他影响，显然C选项遵循热力学第一定律，但违背了热力学第二定律；冰箱的制冷机工作时，从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，既不违背热力学第一定律也不违背热力学第二定律，综上所述，第一个空选B，第二个空选C.
6．[2020·广东深圳调研](多选)下列说法正确的是(　　)A．液晶具有流动性，其光学性质表现为各向异性B．太空舱中的液滴呈球状是由于完全失重情况下液体表面张力的作用C．用打气筒的活塞压缩气体很费劲，说明分子间有斥力D．第二类永动机是不可能制造出来的，因为它违反了能量守恒定律E．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体
解析：液晶具有流动性，其光学性质表现为各向异性，选项A正确；太空舱中的液滴呈球状是由于完全失重情况下液体表面张力的作用，选项B正确；用打气筒的活塞压缩气体很费劲，这是气体压强作用的结果，不能说明分子间有斥力，选项C错误；第二类永动机是不可能制造出来的，因为它违反了热力学第二定律，不违反能量守恒定律，选项D错误；在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体，例如天然石英是晶体，加工后做成玻璃就是非晶体，选项E正确．
7．下列关于热力学定律的理解正确的是(　　)A．热量不可能从低温物体传到高温物体B．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡C．物体的摄氏温度变化了1 ℃，其热力学温度变化了1 KD．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律E．一辆空载的卡车停于水平地面，在缓慢装沙的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体向外界放热
解析：热量能够自发地从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体，但要引起其他变化，如电冰箱，A错误；达到热平衡的条件是温度相等，则可知如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，故B正确；由T＝t＋273.15 K得知，ΔT＝Δt，即热力学温度的变化总等于摄氏温度的变化，故C正确；空调机作为制冷机使用时，空气压缩机做功，要消耗电能，制冷过程不是自发进行的，制冷时将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作遵守热力学第二定律，故D错误；在卡车装沙的过程中胎内气体经历了一个温度不变，压强增大的变化，由理想气体状态方程可知，气体体积变小，故外界对气体做正功；胎内气体内能不变，外界又对气体做正功，根据能量守恒定律 ，胎内气体向外界放热，故E正确．