2021版高2018级高三物理一轮复习课件第十三章热学(选修3—3)第3节热力学定律与能量守恒定律

其内能不一定改变
C．对系统做功，系统内能必定改变；系统向外传出一定热
量，其内能必定改变
D．若系统与外界不发生热交换，则系统的内能必定不改变 解析：系统的温度只能决定分子平均动能，而内能由分子动
能和分子势能共同决定，A 错误；做功和热传递都可以改变
系统的内能，B 正确，C、D 错误。 答案：B
2．[人教版选修 3－3P61T2](多选)下列现象中能够发生的是 ()
解析：活塞光滑、容器绝热，容器内空气体积增大，对外做
功，由 ΔU＝W＋Q 知，气体内能减少，温度降低。气体的 压强与温度和单位体积内的分子数有关，由于容器内空气的 温度低于外界温度，但压强相同，则容器中空气的密度大于 外界空气的密度。 答案：低于 大于
3．(多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是 ( ) A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律 B．能量耗散过程中能量不守恒 C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外 界，违背了热力学第二定律 D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过 程具有方向性 E．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
解析：第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律， 选项 A 正确。能量耗散过程中能量仍然守恒，只是将能量从高 度有用的形式降级为不大可用的形式，选项 B 错误。电冰箱的 制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是利用压缩机 做功，引起了其他变化，不违背热力学第二定律，选项 C 错误。 能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具 有方向性，选项 D 正确。物体从单一热源吸收的热量可全部用 于做功，引起了其他变化，选项 E 正确。 答案：ADE
第 3 节 热力学定律与能量守恒定律
着眼“四层” 夯基础 立足“四翼” 探考点 课时跟踪检测
着眼“四层” 夯基础
一、热力学第一定律 1．改变物体内能的两种方式 (1)做功；(2)热传递。[注 1] 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＝ Q ＋W 。
变化。
(×)
(5)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，能量正在消失。 (×)
(6)利用河水的能量使船逆水航行的设想，符合能量守恒定律。
(√)
二、选择题
1．(沪科版选修 3－3 P96 T2)关于度改变时，其内能必定改变
B．系统对外做功，其内能不一定改变；向系统传递热量，
立足“四翼” 探考 点
考点一 热力学第一定律与能量守恒定律
[基础自修类]
【题点全练】
1．[热力学第一定律的理解]
(多选)关于一定量的气体，下列说法正确的是
()
A．气体吸热，内能一定增大
B．气体对外做功时，其内能一定减小
C．气体被压缩时，内能可能不变
D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热 B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能 C．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的
水变清，泥、水自动分离 D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体
解析：根据热力学第二定律知，A、B 错误，D 正确；泥、 水分离是因为泥沙所受重力大于水的浮力，C 正确。 答案：CD
解析：由热力学第一定律 ΔU＝W＋Q 知，气体的内能变化由 W、
Q 共同决定，气体吸热，如果同时对外做功，则内能不一定增大，
故 A 错误；气体对外做功时，如果同时吸热，则其内能不一定 减小，故 B 错误；根据pTV＝C 可知，如果等温压缩，则内能不 变；等压膨胀，温度升高，内能一定增大，C、E 正确；理想气 体的分子势能为零，所以一定量的某种理想气体的内能只与分子 平均动能有关，而分子平均动能和温度有关，D 正确。 答案：CDE
三、能量守恒定律和两类永动机 1．能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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别的物体，在转 化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 2．两类永动机 (1)第一类永动机：不消耗任何能量，却源源不断地对外做功 的机器。 违背能量守恒定律，因此不可能实现。 (2)第二类永动机：从单一热源吸收热量并把它全部用来对外 做功，而不引起其他变化的机器。 违背热力学第二定律，不可能实现。
二、热力学第二定律及微观意义 1．热力学第二定律的两种表述 (1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 (2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，
而不产生其他影响。或表述为“第二类永动机是不可能制成 的。” 2．用熵的概念表示热力学第二定律 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小(选填“增 大”或“减小”)。 3．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增大的方向进行。
2．[热力学第一定律的应用] (2019·全国卷Ⅰ)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。
[注 1] 做功和热传递对改变物体的内能具有等效性。
3．ΔU＝W＋Q 中正、负号法则
物理量
W
Q
ΔU
＋ 外界对物体做功 物体_吸__收_热量 内能_增__加_
－ [注 2]
物体对外界做功 物体_放__出_热量 内能_减__少_
[注 2] 功 W 的正负可以根据系统的体积变化判断： ①体积增大→系统对外做功→W＜0； ②体积减小→外界对系统做功→W＞0。
【基础自测】
一、判断题
(1)外界压缩气体做功 20 J，气体的内能可能不变。
(√)
(2)给自行车打气时，发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒
从外界吸热。
(×)
(3)可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功。
(√)
(4) 热 机 中 ， 燃 气 的 内 能 可 以 全 部 变 为 机 械 能 而 不 引 起 其 他