热力学定律和能量守恒精品课件

例 3 B [解析] 热力学第一定律是热现象中内能 与其他形式能的转化规律， 是能的转化和守恒定律的具体 表现，适用于所有的热学过程，故 C 错误．由热力学第 二定律可知，热量不能自发地从低温物体传给高温物体， 除非有外界的影响或帮助． 电冰箱把热量从低温的内部传 到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，D 错误， 故应选 B.
[点评]本题的情境源于生活，很好地体现了“从生活 走向物理，从物理走向生活”这一学习物理的宗旨和新课 程理念， 解决此类问题的关键还是从热力学第一定律入手， 抓住理想气体内能只与温度有关的特点进行处理．
如图 55－1 所示，导热性能良好的气缸内用活塞封闭一定质量 的空气，气缸固定不动，外界温度恒定．一条细线左端连接在 活塞上，另一端跨过定滑轮后连接在一个小桶上，开始时活塞 静止．现在不断向小桶中添加细沙，使活塞缓慢向右移动(活塞 始终未被拉出气缸)．忽略气体分子间相互作用，则在活塞移动 过程中，下列说法正确的是( )
图 55－1
A.气缸内气体的分子平均动能变小 B.气缸内气体的压强变大 C.气缸内气体向外界放出热量 D.气缸内气体从外界吸收热量
变式题 D [解析] 因温度不变，所以理想气体的内能 不变，气体分子平均动能不变；活塞缓慢向右移动，气体体 积变大，压强变小，对外界做功，由热力学第一定律知，气 体必从外界吸收热量．
单一 ② 不 可 能 从 ________ 热 源 吸 收 热 量 并 把 它 全 部 用 来 对 外 ________，而不引起其他变化． 做功
(2)热力学第二定律的微观解释 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 大 系 统 总 是 从 熵 小 的 状 态 向 熵 ________ 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性增大 的方向发展，所以热力学第二定律也叫熵增加原理． 3.热力学第三定律 内容：热力学零度不可能达到．
(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． (3)热力学过程方向性实例
2.两类永动机 概念 定义 第一类永动机 不消耗能量却可以 源源不断地对外做 功的机器 违背能量守恒定 律，不可能实现 第二类永动机 从单一热源吸热，全部用来对外做功 而不引起其他变化的机器 不违背能量守恒定律，违背热力学第 二定律，不可能实现
二、能量守恒定律
创生 消失 1.内容：能量既不会________，也不会________，它只能从一 一个物体 种 形 式 转 化 为 另 一 种 形 式 ， 或 者 从 __________ 转 移 到 另一个物体 保持不变 ____________，在能的转化或转移的过程中其总量____________．
考点整合
一、热力学定律 1.热力学第一定律 (1)内容：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 内能 Q 等于物体________的增加． (2)表达式：ΔU＝____________. W＋Q 2.热力学第二定律 (1)两种表述 高 低 ①不可能使热量由________温物体传递到________温物体，而 不引起其他变化．
pAVA 变式题 D [解析] 由理想气体的状态方程得： T A pBVB pB VB TA ＝ T ， 则气体在状态 B 的温度为： B＝ p V T ＝1200 B A A pB K．由状态 B→C，气体做等容变化，由查理定律得：T ＝ B pC TC，解得：TC＝600 K．因气体由 B 到 C 为等容变化，故 不做功， 但温度降低， 内能减少． 根据热力学第一定律， ΔU ＝W＋Q，可知气体要放热．
③弄清三个关系——分子平均动能与温度的关系、分子 势能的变化与分子间距的关系、内能改变与做功和热传递的 关系； ④理解四个规律——能量转化与守恒定律、热力学第一 定律、热力学第二定律、热力学第三定律； ⑤知道四个概念——热力学温度、热机、第一类永动机、 第二类永动机． 复习本讲前需熟悉理想气体内能的决定因素，明确气体 压强、体积和温度变化间的关系．
2.气体的做功情况、内能变化、吸热、放热可由热力学第一定 律分析，具体方法是： 气体体积V变大，W＜0 气体体积V变小，W＞0
气体温度T升高，ΔU＞0 气体温度T降低， ΔU＜0
Q＞0，气体吸热 由 ΔU＝W＋Q 确定 Q 的正负Q＜0，气体放热 Q＝0，绝热
例 2 A [解析] 由热力学第一定律 W＋Q＝ΔU 得： ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，一定质量的理想气体的内 能大小只与温度有关，ΔU>0，故温度升高，选 A.
[2010· 德州模拟] 如图 55－3 所示，一定质量的理想气体从状态 A 变化到状态 B， 再由状态 B 变化到状态 C.已知状态 A 的温度为 300 K．下列判断错误的是( ) A.气体在状态 B 的温度为 1200 K B.气体在状态 C 的温度为 600 K C.气体由 B 到 C 为等容变化，故不做功，但温度降低，内能减少 D.气体由状态 B 变化到状态 C 的过程中吸热
2.对公式ΔU＝Q＋W 符号的规定 符号 ＋ － W 外界对物体做功 物体对外界做功 Q ΔU 物体吸收热量 内能增加 物体放出热量 内能减少
3.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． (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． (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．
下列说法中正确的是( ) A.将地球上所有海水的温度降低 0.1 ℃，以放出大量的内能 全部供人类使用 B.制造一种机器，把物体与地面摩擦所产生的热量全部收集 起来，再全部加以使用 C.只要对内燃机不断进行改进，它可以把气体的内能全部转 化为机械能 D.即使没有漏气，也没有摩擦的能量损失，内燃机也不可能 把全部内能转化为机械能
2.两类永动机 (1)第一类永动机：是不可能制成的，因为它违反了 能量守恒定律 ____________________________________________________． (2)第二类永动机：是不可能制成的，因为它违反了 热力学第二定律 ____________________________________________________．
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探究点三
热力学第二定律的应用
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．
变式题 D [解析] 由热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸 收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，A 错； 从机械能与内能转化过程的方向性角度看，机械能可以完 全转化为内能，但内能不可能完全转化为机械能，B、C 错，D 正确．
例 1 给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程 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( ) A.从外界吸热 B．对外界做负功 C.分子平均动能减少 D．内能增加
例1 A [解析] 本题考查气体部分的知识，中档题．在缓慢放水 的过程中，气体的体积增加，对外界做正功，B 错．温度不 变即内能保持不变， 错． D 根据热力学第一定律 ΔU＝W＋Q， 得气体要从外界吸收热量，A 对．温度是气体分子平均动能 的标志，温度不变则分子平均动能不变，C 错．
规律
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
例 3 图 55－4 为电冰箱的工作原理示意图． 压缩机工作时， 强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷 剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出 热量到箱体外．下列说法正确的是( )
图 55－4
A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界， 是因为其消耗了电能 C.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律 D.电冰箱的工作原理违反热力学第二定律
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探究点二
热力学第一定律与理想气体状态方程的综合
气体状态变化的过程遵循理想气体状态方程， 状态变化的同时 必伴随着内能的改变、做功、吸热、放热等现象，例如：气体做等 压膨胀，温度必然升高，此时气体对外做功，内能增加，必吸收热 量，此类问题将热力学第一定律与理想气体状态方程综合，是高考 的热点．分析时应注意： pV 1．气体的状态变化可由理想气体状态方程 ＝C(定值)分析； T
[点评 ] 解决本题的关键是对热力学第二定律中 “不产生其他影响”的理解， 热量不可能自发地从低温物 体传到高温物体， 但在有外界影响的条件下， 热量可以从 低温物体传到高温物体， 如本题中电冰箱通过压缩机做功 并消耗了电能才把热量从低温的内部传到高温的外部； 在 引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能， 如气 体的等温膨胀过程． 试通过下面的变式题进一步加深对热 力学第二定律的理解．
热力学定律和能量守恒
编读互动
1．本讲复习的重点是热力学第一定律，高考对本讲内容的 考题主要集中在物体内能改变的分析、利用热力学第一定律分 析系统内能的变化、利用能量守恒解决实际问题、气体的状态 参量变化与内能改变的关系、利用热力学第二定律研究热现象 的方向性等内容上． 2．复习本讲时，应着重注意： ①抓住一个中心——物体内能改变的分析与计算(要求会用 两种途径分析求解)； ②培养一个意识——运用能量的观点分析问题的意识(会分 析转化关系，会找等量关系 )；
要点探究
► 探究点一 对热力学第一定律的理解
1.改变内能的两种方法：做功和热传递 两种方法的区别：
热传递：内能在物体间转移高温→低温 内能转移量即热量 做功：其他形式能与内能相互转化