浙江专版2019届高考物理一轮复习 第11章 热学 3 第三节 热力学定律与能源课件
人教版高考物理一轮复习 第十一章 第3讲 热力学定律与能量守恒定律 学案(浙江专用)
第3讲热力学定律与能量守恒定律一、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．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.(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则：自测1一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程()A．气体从外界吸收热量2.0×105 JB．气体向外界放出热量2.0×105 JC．气体从外界吸收热量6.0×104 JD．气体向外界放出热量6.0×104 J答案 B二、能量守恒定律1．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．能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的，第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律．自测2在一个密闭隔热的房间里，有一电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会()A ．降低B ．不变C ．升高D ．无法判断答案C命题点一 理解热量与内能、热量与温度的区别温度、内能、热量、功的比较例1 (多选)关于气体的内能，下列说法正确的是( ) A ．质量和温度都相同的气体，内能一定相同 B ．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大 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 答案 CD解析 质量和温度都相同的气体，虽然分子平均动能相同，但是不同的气体，其摩尔质量不同，即分子个数不同，所以分子总动能不一定相同，A 错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏观运动速度大，内能不一定大，B 错误；根据pVT＝C 可知，如果等温压缩，则内能不变，C 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．变式1 关于热量、功、内能三个物理量，下列说法中正确的是( ) A ．热量、功、内能的物理意义等同 B ．热量、功都可以作为物体内能的量度 C ．热量、功、内能的单位不相同D ．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的答案 D命题点二改变内能的两种方式改变内能的两种方式的比较例2下列说法正确的是()A．物体放出热量，其内能一定减小B．物体对外做功，其内能一定减小C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变答案 C解析由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，改变物体内能的方式有两种：做功和热传递．若物体放热Q＜0，但做功W未知，所以内能不一定减小，A选项错误；物体对外做功W＜0，但Q未知，所以内能不一定减小，B选项错误；物体吸收热量Q＞0，同时对外做功W＜0，W＋Q可正、可负、还可为0，所以内能可能增加，故C选项正确；物体放出热量Q＜0，同时对外做功W＜0，所以ΔU＜0，即内能一定减小，D选项错误．命题点三对热力学第一定律的理解1．ΔU＝Q＋W的三种特殊情况2.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．气体向真空中自由膨胀，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．例3(2017·南通市第三次调研)如图1所示，水平放置的汽缸内活塞左边密闭着一定质量的理想气体，压强与大气压p0相同．如果把汽缸和活塞固定，使汽缸内气体升高一定的温度，空气吸收的热量为Q1；如果让活塞无摩擦滑动，也使汽缸内气体缓慢升高相同的温度，气体体积增加ΔV，此过程中封闭气体对外做的功为________，其吸收的热量Q2为________．图1答案p0ΔV Q1＋p0ΔV变式2(2017·江苏七校期中)如图2所示，在压强p－温度T的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6 J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收热量为9 J．图线AC反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零，求：图2(1)从状态A到状态C过程，该气体对外界做功W1和其内能的增量ΔU1；(2)从状态A到状态B过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2.答案(1)09 J(2)9 J 3 J解析 (1)从状态A 到状态C 过程，气体发生等容变化，该气体对外界做功W 1＝0 根据热力学第一定律有ΔU 1＝W 1＋Q 1 内能的增量ΔU 1＝Q 1＝9 J(2)从状态A 到状态B 过程，体积减小，温度升高 该气体内能的增量ΔU 2＝ΔU 1＝9 J 根据热力学第一定律有ΔU 2＝W 2＋Q 2 从外界吸收的热量Q 2＝ΔU 2－W 2＝3 J 命题点四 热力学定律与气体实验定律的综合基本思路例4 (2017·南京市二模)如图3所示，轻质活塞将体积为V 0，温度为3T 0的理想气体，密封在内壁光滑的圆柱形导热汽缸内，已知大气压强为p 0，大气的温度为T 0，气体内能U 与温度的关系为U ＝aT (a 为常量)，在汽缸内气体温度缓慢降为T 0的过程中，求：图3(1)气体内能的减少量； (2)气体放出的热量．答案 (1)2aT 0 (2)23p 0V 0＋2aT 0解析 (1)由题意可知气体内能的减少量ΔU ＝a ΔT ＝2aT 0(2)设温度降低后气体的体积为V 2，气体发生等压变化，则由盖－吕萨克定律得V 03T 0＝V 2T 0外界对气体做功为W ＝p 0(V 0－V 2)设气体放出的热量为Q ，根据热力学第一定律有－ΔU ＝W －Q ，解得Q ＝23p 0V 0＋2aT 0命题点五 热力学定律与图象问题综合1．分析图象得出气体三个状态参量(p ，V ，T )的变化．注意p －V 图象里的等温线，p －T 图象里的等容线，V －T 图象里的等压线．2．一定质量的理想气体内能取决于温度(T )，做功情况取决于气体体积的变化，然后再由ΔU ＝Q ＋W 确定热量Q 的正负，判断吸热或放热．例5 (多选)(2017·江苏单科·12A(1))一定质量的理想气体从状态A 经过状态B 变化到状态C ，其V －T 图象如图4所示．下列说法正确的有( )图4A ．A →B 的过程中，气体对外界做功 B ．A →B 的过程中，气体放出热量C ．B →C 的过程中，气体压强不变D ．A →B →C 的过程中，气体内能增加 答案 BC解析 由V －T 图象知，从A 到B 的过程中，气体被等温压缩，外界对气体做正功，气体的内能不变．由热力学第一定律知，气体放出热量，A 项错误，B 项正确；从B 到C 的过程中气体做等压变化，温度降低，气体内能减少，故C 正确，D 错误．变式3 (2018·南京市、盐城市一模)一定质量的理想气体从状态A 经绝热过程到达状态B ，再经等容过程到达状态C ，此过程的p －V 图象如图5所示，图中虚线为等温线．在B →C 的过程中，气体吸收热量为12 J ．则：图5(1)试比较气体在A 和B 状态的内能E A 、E B 的大小； (2)气体从A →B 过程中气体对外界做的功． 答案 (1)E A >E B (2)12 J解析 (1)A →B 过程绝热，Q ＝0，体积V 增大，气体对外做功，内能减小，E A >E B .(2)A →B →C 过程中有：ΔU ＝W AB ＋W BC ＋Q AB ＋Q BC A 、C 温度相等，则ΔU ＝0 A →B 过程绝热，则Q AB ＝0 B →C 过程等容，则W BC ＝0 又Q BC ＝12 J ，解得W AB ＝－12 J 即气体对外做功12 J1．(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是( ) A ．气体吸热后温度一定升高 B ．对气体做功可以改变其内能 C ．理想气体等压膨胀过程一定放热D ．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 答案 BD2．(2018·阜宁中学调研)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( ) A ．保持气体的压强不变，改变其体积，可以实现其内能不变 B ．保持气体的压强不变，改变其温度，可以实现其内能不变 C ．若气体的温度逐渐升高，则其压强可以保持不变 D ．当气体体积逐渐增大时，气体的内能一定减小 答案 C解析 一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关系，温度变化则其内能一定变化，B 项错误；保持气体的压强不变，改变其体积，则其温度一定改变，故内能变化，A 项错误；气体温度升高的同时，若其体积也逐渐变大，由理想气体状态方程pVT ＝C 可知，其压强可以不变，C 项正确；当气体做等温膨胀时，其内能不变，D 项错误．3．(多选)(2017·南通市第二次调研)一定质量的理想气体经历了如图6所示ABCDA 的循环过程，其中A →B 、C →D 是两个等压过程，B →C 、D →A 是两个绝热过程．关于气体状态变化及其能量变化，下列说法中正确的有( )图6A．A→B过程，气体对外做功，内能增大B．B→C过程，气体分子平均动能增大C．ABCDA循环过程中，气体吸热对外做功D．ABCDA循环过程中，A点对应气体状态温度最低答案AC4．一定质量的理想气体由状态A→B→C变化，其有关数据如图7所示．已知状态A、C的温度均为27 ℃，求：图7(1)该气体在状态B的温度；(2)上述过程气体从外界吸收的热量．答案(1)120 K(2)3×105 J解析(1)状态A到状态B为等容变化，由查理定律得p A T A＝p BT B代入数据得T B＝120 K(2)状态A到状态B为等容过程，外界对气体不做功；状态B到状态C：W＝－p B(V C－V B)＝－2×105×(2.5－1.0) J＝－3×105 J 由于T A＝T C，则ΔU＝0由热力学第一定律ΔU＝Q＋W代入数据得Q＝3×105 J即气体从外界吸收热量为3×105 J1．(多选)下列说法中正确的是()A．物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大B．一定质量气体的体积增大，但既不吸热也不放热，内能减小C．相同质量的两种物体，提高相同的温度，内能的增量一定相同D．物体的内能与物体的温度和体积都有关系答案BD解析物体速度增大，不会改变物体分子的动能，故A错误；体积增大时，气体对外做功，不吸热也不放热时，内能减小，故B正确；质量相同，但物体的物质的量不同，故提高相同的温度时，内能的增量不一定相同，故C错误；物体的内能取决于物体的温度和体积，故D 正确．2．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么()A．外界对胎内气体做功，气体内能减小B．外界对胎内气体做功，气体内能增大C．胎内气体对外界做功，内能减小D．胎内气体对外界做功，内能增大答案 D解析车胎体积增大，故胎内气体对外界做功，胎内气体温度升高，故胎内气体内能增大，D项正确．3．(2018·如东县质检)一定质量的理想气体发生如图1所示的状态变化，从状态A到状态B，在相同时间内撞在单位面积上的分子数________(选填“增大”“不变”或“减小”)，从状态A经B、C再回到状态A，气体吸收的热量________放出的热量(选填“大于”“小于”或“等于”)．图1答案减小大于4．(2017·仪征中学5月热身模拟)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图象如图2所示，已知A→B过程放出热量Q，T A＝T C，则B→C 过程气体________(填“吸收”或“放出”)热量________．图2答案吸收Q＋p2(V2－V1)5．(2017·扬州市5月考前调研)如图3所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C.已知状态A的温度为300 K．则气体在状态B的温度为________K；由状态A变化到状态B 的过程中，气体吸收的热量________气体对外界做的功(选填“大于”、“小于”或“等于”)．图3答案 1 200 大于6.一定质量的理想气体压强p 与摄氏温度t 的关系如图4所示，气体从状态A 变化到状态B ，则气体在状态A 的体积________(选填“>”、“＝”或“<”)在状态B 的体积；此过程中，气体做功的绝对值为W ，内能变化量的绝对值为ΔU ，则气体与外界之间传递的热量为________．图4答案 < W －ΔU7．(2017·南京市9月调研)如图5所示，圆柱形绝热汽缸水平放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞横截面积为S ，与容器底部相距L .现通过电热丝缓慢加热气体，当气体温度升高到T 时，内能增加ΔU ，活塞向右移动了L .已知大气压强为p 0，不计活塞与汽缸的摩擦，加热前气体的温度为________，加热过程中气体吸收的热量为________．图5答案T2ΔU ＋p 0SL 解析 汽缸中的气体发生等压变化， 初态：V 1＝LS ，T 1＝？ 末态：V 2＝2LS ，T 2＝T根据盖—吕萨克定律，有：V 1T 1＝V 2T 2代入数据解得：T 1＝T2汽缸内气体的压强为p ＝p 0气体膨胀对外做功W ＝－p 0SL根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q解得：Q ＝ΔU －W ＝ΔU ＋p 0SL .8.如图6所示，用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距离汽缸底部高度H 1＝0.60 m ，气体的温度T 1＝300 K ；现给汽缸缓慢加热至T 2＝480 K ，活塞缓慢上升到距离汽缸底部某一高度H 2处，此过程中缸内气体增加的内能ΔU ＝300 J ．已知大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，活塞横截面积S ＝5.0×10－3 m 2.求：图6(1)活塞距离汽缸底部的高度H 2；(2)此过程中缸内气体吸收的热量Q .答案 (1)0.96 m (2)480 J解析 (1)气体做等压变化，根据盖—吕萨克定律得：H 1S T 1＝H 2S T 2，即0.60 m 300 K ＝H 2480 K，解得H 2＝0.96 m(2)在气体膨胀的过程中， 气体对外做功为：W 0＝p 0ΔV ＝[1.0×105×(0.96－0.60)×5.0×10－3] J ＝180 J 根据热力学第一定律可得气体内能的变化量为ΔU ＝－W 0＋Q ，得Q ＝ΔU ＋W 0＝480 J.9．(2018·南通市第一次调研)如图7所示，在开口向上、竖直放置的薄壁圆柱形容器内用质量m ＝2.0 kg 的活塞密封一部分气体，活塞在容器内能自由滑动且保持水平，容器的底面积S ＝100 cm 2，开始时气体的温度T 1＝280 K ，活塞到容器底的距离h 1＝20.0 cm.在气体从外界吸收Q ＝40 J 热量的过程中，活塞缓慢上升的距离Δh ＝1.0 cm.已知大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，重力加速度g ＝10 m/s 2.求：图7(1)活塞停止上升时容器内气体的温度T 2；(2)密闭气体内能的增加量ΔU .答案 (1)294 K (2)29.8 J解析 (1)活塞上升过程中，气体发生等压变化，由盖－吕萨克定律有V 1V 2＝T 1T 2，则T 2＝V 2V 1T 1＝h 1＋Δh h 1T 1＝294 K (2)活塞上升的过程，外界对系统做的功W ＝－(mg ＋p 0S )Δh ，由热力学第一定律有ΔU ＝Q ＋W解得ΔU ＝29.8 J10．如图8所示，一定质量的理想气体从状态A 经等压过程到状态B ，此过程中，气体压强p ＝2.0×105 Pa ，放出的热量Q ＝300 J ，求气体在：图8(1)状态B 时的体积；(2)此过程中内能的变化量．答案 (1)6×10－3 m 3 (2)500 J 解析 (1)由盖－吕萨克定律得，V B V A ＝T B T A，解得V B ＝6×10－3 m 3 (2)外界对气体做功W ＝p (V A －V B )，由热力学第一定律得ΔU ＝W －Q ＝500 J。
高考物理一轮总复习第十一章热学选修3_3第33讲热力学定律与能量守恒课件
• (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．
• 理想气体内能变化的判定
• 对一定质量的理想气体，由于无分子势能，其内能 只包含分子无规则热运动的动能，这时内能只与温 度有关，故判定一定质量的理想气体内能是否变化， 应看温度是否发生了变化，与体积无关．
(2)B→C 过程，由盖－吕萨克定律有VTBB＝VTCC， 得 TC＝300 K，所以 tC＝TC－273 ℃＝27 ℃ 由于状态 A 与状态 C 温度相同，气体内能相等，而 A→B 过程中等容变化，气体 对外不做功，B→C 过程中气体体积膨胀对外做功，即从状态 A 到状态 C 气体对外做功， 故气体应从外界吸收热量． Q＝pΔV＝1×105×(3×10－3－1×10－3)J＝200 J.
• 3．(2017·福建泉州模拟)一定质量的理想气体从状态A变化到 状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图象如图所 示．已知该气体在状态A时的温度为27 ℃.求：
• (1)该气体在状态B时的温度； • (2)该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量．
解析：(1)对于理想气体：A→B 过程，由查理定律有TpAA＝TpBB， 得 TB＝100 K，所以 tB＝TB－273℃＝－173℃
Q＋W
• ③符号法则
符号
W
Q
ΔU
＋
外界对物体做功
物体__吸_收___热量
内能__增_加___
－
物体对外界做功
物体__放_出___热量
内能__减_小___
• 2．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___从低温物体传到高温物体．
高考物理一轮复习课件：11.3热力学定律与能量守恒(人教版选修3-3)
• 1．热力学第一定律 • (1)改变内能的两种方式 物体的内能 ，在绝热过程 • ①做功：做功可以改变 外界对系统 Δ U＝W 中，系统内能的增量等于 所做的功 热传导、热对流 ，即 . •热辐射 ②热传递：热传递有三种方式： 外界向系统传递的热量 和 ，热传递也可以改变物体的内能．在 ΔU ＝Q 单纯的传热过程中，内能的增量就等于 ．即 .
• 4．热力学第一定律表达式中各量的符号取 法 意义 符号 ＋ －
物理量
ΔU Q W 物体内能增加 物体从外界吸收 热量 外界对物体做功 物体内能减少 物体向外界放出热量 物体对外界做功
• 5.对能量守恒定律的理解 • (1) 某种形式的能减少，一定有其他形式的 能增加，且减少量与增加量相等． • (2) 某个物体能量减少，一定存在其他物体 能量增加，且减少量和增加量一定相等． • (3) 在利用能量转化与守恒定律解题时，要 注意先搞清过程中有几种形式的能在转化 或转移，分析初、末状态，确定 ΔE 增 、 ΔE 减各为多少，再由ΔE增＝ΔE减列式计算．
• 可持续发展的核心是追求发展与资源、环
内能
• 考点一 热力学第一定律和能量守恒定律 • 1．热传递的条件 • 两物体 (或同一物体的不同部分)有温度差， 而不是有内能差，热传递的结果是达到热 平衡，两物体的温度相等，最终两物体的 内能不一定相等．
• 2．物体的内能及内能的变化 • (1) 物体的内能是指物体内所有分子的平均 动能和势能之和，在微观上由分子数、分 子热运动剧烈程度和相互作用力决定；宏 观上体现为物体的温度和体积．因此，物 体的内能是一个状态量． • (2) 当物体温度变化时，分子热运动剧烈程 度发生改变，分子平均动能变化．物体体 积变化时，分子间距离变化，分子势能发 生变化，因此物体的内能变化只由初、末
高考物理一轮总复习 第十一章 热学(选修33)第33讲 热力学定律与能量守恒课时达标
第33讲 热力学定律与能量守恒[解密考纲]理解热力学第一定律，知道改变内能的两种方式；知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律；掌握能量守恒定律及应用．1．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1℃，将要放出5.8×1023焦耳的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，其原因是( C )A ．内能不能转化成机械能B ．内能转化成机械能不满足热力学第一定律C ．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律D ．上述三种原因都不正确解析：内能可以转化成机械能，如热机，A 错误，内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，B 错误；热力学第二定律告诉我们：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，C 正确．2．(2014·重庆卷)重庆出租车常以天然气作为燃料．加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)( B )A ．压强增大，内能减小B ．吸收热量，内能增大C ．压强减小，分子平均动能增大D ．对外做功，分子平均动能减小解析：储气罐中气体体积不变，气体不做功，当温度升高时，气体压强增大，气体内能增大，分子平均动能增大；由热力学第一定律可知，气体一定吸热，故选项B 正确．3．一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量 2.5×104 J ，气体对外界做功1.0×104 J ，则该理想气体的( D )A ．温度降低，密度增大B ．温度降低，密度减小C ．温度升高，密度增大D ．温度升高，密度减小解析：从外界吸热，Q ＝2.5×104 J ，对外界做功，W ＝－1.0×104 J ，由ΔU ＝Q ＋W 可得，ΔU ＝1.5×104 J ，内能增大，这说明温度升高；又气体对外界做功，体积增大，由ρ＝m V可知，密度减小．D 项正确．4．(多选)如图为某同学设计的喷水装置．内部装有2 L 水，上部密封1 atm 的空气0.5 L ，保持阀门关闭，再充入1 atm 的空气0.1 L ，设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有( AC )A．充气后，密封气体压强增加B．充气后，密封气体的分子平均动能增加C．打开阀门后，密封气体对外界做正功D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光解析：温度不变，分子平均动能不变，充气后由于气体的质量增大，温度、体积基本不变，气体的压强增大，A项对、B项错；打开阀门后，水减少，气体膨胀，密封气体对水做正功，C项对；如果水全排出，气体压强为p3，p3(2 L＋0.5 L)＝p1(0.5 L＋0.1 L)得p3＝0.24p1<p1，故不再充气不能把水喷光，因为当气压与外界大气压相同时就不再喷水，D项错．5．(多选)关于一定量的气体，下列说法正确的是( ABE )A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高解析：气体体积为气体分子所能达到的空间的体积，而气体分子体积很小，体积之和远小于气体体积，A项正确；气体温度反映了分子运动的剧烈程度，分子运动的剧烈程度减弱，温度必然降低，B项正确；气体压强是大量气体分子频繁碰撞容器器壁的结果，在完全失重的情况下，气体对器壁仍产生压强，C项错误；气体从外界吸收热量，但如果同时对外做功，那么气体的内能不一定增加，D项错误；根据气体定律可知，气体在等压膨胀过程中，体积与热力学温度成正比，体积变大，温度升高，E项正确．6．如图所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( A )A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C ．气体对外界做功，气体内能增大D ．气体对外界做功，气体内能减小解析：M 向下滑动的过程中，气体体积减小，故外界对气体做功，W >0，下滑过程不与外界发生热交换，Q ＝0，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知内能增大，A 项正确，B 、C 、D 三项错误．7．如图所示，内壁光滑的圆柱形金属容器内有一个质量为m 、面积为S 的活塞．容器固定放置在倾角为θ的斜面上．一定量的气体被密封在容器内，温度为T 0，活塞底面与容器底面平行，距离为h .已知大气压强为p 0，重力加速度为g .(1)容器内气体压强为p 0＋mg cos θS. (2)由于环境温度变化，活塞缓慢下移h 2时气体温度为T 02，此过程中容器内气体放热(填“吸热”或“放热”)，气体分子的平均速率减小(填“增大”、“减小”或“不变”)．解析：(1)容器内气体的压强与大气压和活塞的重力有关．活塞对气体产生的压强为p ′＝mg cos θS ，则容器内气体的压强p ＝p 0＋p ′＝p 0＋mg cos θS. (2)环境温度变化，活塞缓慢下移，可认为是等压变化，则V 0T 0＝V 1T 1，且V 0＝2V 1，解得T 1＝T 02. 在此等压变化过程中，气体温度降低，内能减少，气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一律ΔU ＝Q ＋W 知气体放出热量，气体分子的平均速率减小．8．(2013·山东卷，节选)我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录．在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m 深处的海水温度为280 K ．某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化．如图所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度T 0＝300 K ，压强p 0＝1 atm ，封闭气体的体积V 0＝3 m 3，如果将该气缸下潜至990 m 深处，此过程中封闭气体可视为理想气体．(1)求990 m 深处封闭气体的体积(1 atm 相当于10 m 深的海水产生的压强)．答案：2．8×10－2 m 3(2)下潜过程中封闭气体放热(填“吸热”或“放热”)，传递的热量大于(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功．解析：(1)当气缸下潜至990 m 时，设封闭气体的压强为p ，温度为T ，体积为V ，由题意可知p ＝100 atm.根据理想气体状态方程得：p 0V 0T 0＝pV T . 代入数据得V ＝2.8×10－2 m 3.9．(2014·江苏卷)(1)在装有食品的包装袋中充人氮气，可以起到保质作用．某厂家为检测包装袋的密封性，在包装袋中充满一定量的氮气，然后密封进行加压测试．测试时，对包装袋缓慢地施加压力．将袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力增大(选填“增大”、“减小”或“不变”)，包装袋内氮气的内能不变(选填“增大”、“减小”或“不变”)．(2)给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为1 L ．将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，气体的体积变为0.45 L ．请通过计算判断该包装袋是否漏气．答案：(2)漏气解析：压强增加，包装袋内壁单位面积的撞击分子数变多，所受气体分子撞击作用力增大；温度不变，包装袋内氮气的内能不变．若不漏气，设加压后的体积为V 1，由等温过程得p 0V 0＝p 1V 1代入数据得V 1＝0.5 L因为0.45 L<0.5 L ，故包装袋漏气．10．如图所示，A 、B 两个气缸中装有体积均为10 L 、压强均为1 atm(标准大气压)、温度均为27 ℃的空气，中间用细管连接，细管容积不计．细管中有一绝热活塞，现将B 气缸中的气体升温到127 ℃，若要使细管中的活塞仍停在原位置．(不计摩擦，A 气缸中的气体温度保持不变，A 气缸截面积为500 cm 2)(1)求A 中左边活塞应向右移动的距离；(2)A 中气体是吸热还是放热，为什么？解析：(1)对B ：由p B T B ＝p ′B T ′B得 p ′B ＝T ′B T B p B ＝400300p B ＝43p B 对A ：由p A V A ＝p ′A V ′A 得V ′A ＝p A p ′AV A且：p A ＝p B ，p ′A ＝p ′B 解得：V ′A ＝34V A 所以Δl ＝14V A S＝5 cm. (2)放热，在向右推活塞过程中，A 中气体温度不变，气体内能不变；体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知气体应放热．答案：(1)5 cm (2)见解析。
高考物理一轮总复习热学第3讲热力学定律能量守恒课件选修3_3
•考点1 热力学第一定律的理解应用
• 1．热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过 程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关 系．此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦 耳．
• 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
例 2 如图所示，汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸 壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁接触光滑， 但不漏气，现将活塞杆缓慢地向右移动，气体膨胀对外做 功．已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法中正确 的是( )
A．气体是从单一热库吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二 定律
• B．气体是从单一热库吸热，但并未全用来对外做功，因此 此过程不违反热力学第二定律
• 【答案】(1)AD (2)增大 等于
• 【解析】(1)理想气体是一种理想化的模型，实际并不存在， 选项A正确；在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过标 准大气压的几倍时，可把实际气体当成理想气体来处理，选 项B错误；一定质量的理想气体的内能只与温度有关，选项 C错误；在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律，这 样的气体是理想气体，选项D正确．
•考点2 热力学第二定律
• 1．热力学第二定律的实质 • 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观
过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现 象的宏观过程都具有方向性． • 温馨提示：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， 如电冰箱；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．
• 练1 (多选)下列说法中正确的有( )
高考物理大一轮复习第十一章热学第3讲热力学定律与能量守恒定律课件选修3_3
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(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q. 答案 见解析 解析 在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为 W＝p0(V－V1) 在这一过程中，气体内能的减少为ΔU＝α(T1－T0) 由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为Q＝W＋ΔU
解得 Q＝12p0V＋αT0.
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√C.Tb＝Tc，Qab＞Qac
D.Tb＝Tc，Qab＜Qac
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5.如图所示，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.
(1)求气体在状态B的温度；
答案 1 200 K
解析
由理想气体的状态方程pTAVA A＝pTBVB B
解得气体在状态B的温度TB＝1 200 K
7.如图所示，一个绝热的汽缸竖直放置，内有一个绝热且光滑的活 塞，中间有一个固定的导热性能良好的隔板，隔板将汽缸分成两部 分，分别密封着两部分理想气体A和B.活塞的质量为m，横截面积为S， 与隔板相距h.现通过电热丝缓慢加热气体，当A气体吸收热量Q时， 活塞上升了h，此时气体的温度为T1.已知大气压强为p0，重力加速度 为g.
基础题组自测
1.判断下列说法是否正确. (1)为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量，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，气体的内能可能不变.( × ) (3)在给自行车打气时，会发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外 界吸热.( × )
Pa，求：
答案 600 K 解析
(1理)B想状气态体的从温A度状；态到 B 状态的过程中，压强保持不变，根据盖—吕萨
克定律有VTAA＝VTBB 代入数据解得 TB＝VVBATA＝600 K
高考物理一轮复习 第十一章 热学(第3课时)热力学定律及能量守恒课件
[题组突破] 1．[热力学第一定律的理解]重庆出租车常以天然气作为燃料，加气站储气 罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变， 则罐内气体(可视为理想气体)( ) A．压强增大，内能减小 B．吸收热量，内能增大 C．压强减小，分子平均动能增大 D．对外做功，分子平均动能减小
【解析】 储气罐内气体体积及质量均不变，温度升高，气体从外界吸收 热量，分子平均动能增大，内能增大，压强变大．因气体体积不变，故外界对 气体不做功，只有 B 正确．
【答案】 B
2．[对能量转化与守恒的理解]下列说法中正确的是( ) A．所有的能量守恒过程都能自发地发生 B．热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是可逆过程 C．世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量 D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机
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．
考点 2| 热力学第二定律的理解应用 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：不可能从单一热源吸收热量 ，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_ (填“增大”或“减 小”)．
【解析】 所有的能量守恒过程不是都能自发地发生，选项 A 错误；热传 递、摩擦生热和气体自由膨胀都是不可逆过程，选项 B 错误；世界上有多种形 式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能，选项 C 正确；能的转化 过程符合能量守恒定律，而能源危机是自然界中人类可以利用的能量不足，因 此会发生能源危机，选项 D 错误．
高考物理一轮复习：11-3《热力学定律与能量守恒》ppt课件
B．气体向外界放出热量2.0×105 J
C．气体从外界吸收热量6.0×104 J
D．气体向外界放出热量6.0×104 J
根据热力学第一定律， W＋Q＝ΔU，所以Q＝ ΔU－W＝－1.3×105 J －7.0×104 J＝－2.0× 105 J，即气体向外界放 出热量2.0×105 J，B正 确．
答案 解析
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考点突破 题型透析
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基础自测
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2．(能量转化与守恒的理解)如图所示， 一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和 转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆 合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热 水的叶片因伸展而“划水”，推动内转容轮转 动．离开热水后，叶片形状迅速恢复， 转轮因此能较长时间转动．下列说法正 确的是( D )
形状记忆合金从热水中 吸收热量后，伸展划水 时一部分热量转变为水 和转轮的动能，另一部 分释放到空气中，根据 能量守恒定律可知， A、B、C错误，D正 确．
答案 解析
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基础自测 内容
A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量 B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身 C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高 D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
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高基三础自物测理一轮复习
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第十一章 热学基础自测
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第3节 热力学定律与能量守恒
内容 考点一 热力学第一定律的理解及应用
考
考点二 热力学第二定律的理解和应用
2019届高考物理一轮复习讲义：热力学定律与能量守恒含答案
第3讲热力学定律与能量守恒板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】热力学第一定律Ⅰ1．改变物体内能的两种方式(1)做功；(2)热传递。
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。
(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则(4)ΔU＝Q＋W的三种特殊情况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若过程是等容的，即W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。
③对于理想气体，若过程是等温的，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。
【知识点2】热力学第二定律Ⅰ1．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。
”(3)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。
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增大的方向进行。
【知识点3】能量守恒定律Ⅰ1.能量守恒定律的内容：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．条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的。
例如，机械能守恒定律具有适用条件，而能量守恒定律是无条件的，是一切自然现象都遵守的基本规律。
3.两类永动机(1)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能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：从单一热库吸收热量并把它全部用来对外做功，而不产生其他影响的机器。
违背热力学第二定律，不可能实现。
4．能源的利用(1)存在能量耗散和品质降低。
(2)重视利用能源时对环境的影响。
(浙江专版)高考物理一轮复习 第11章 热学 3 第三节 热力学定律与能源课件 新人教版
解析：设封闭气体的压强为 p，活塞受力平衡 p0S＋mg＝pS， 解得 p＝p0＋mSg；封闭气体体积增大，气体对外界做功，由 于气体温度不变，因此内能不变，根据Δ U＝W＋Q 可知，在 该过程中，缸内气体吸热． 答案：p0＋mSg 吸热
迁移 3 气态方程与热力学第一定律的综合应用
4．如图，一定质量的理想气体，由状态 a 经
解析：A→B 过程是绝热过程，对外做功，根据热力学第一定 律，内能减小；从状态 A 经 B、C 再回到状态 A 的过程中， Δ U＝0．根据 p－V 图象面积可知，气体对外做功值大于外 界对气体做功值，所以气体吸收的热量大于放出的热量． 答案：减小 大于
3．(2018·无锡天一中学检测)如图所示， 一直立的汽缸用一质量为 m 的活塞封闭 一定量的理想气体，活塞横截面积为 S， 汽缸内壁光滑且缸壁是导热的．开始活塞 被固定，打开固定螺栓 K，活塞上升，经 过足够长时间后，活塞停在 B 点，则活塞 停在 B 点时缸内封闭气体的压强为______，在该过程中，缸 内气体________(选填“吸热”或“放热”)．(设周围环境温 度保持不变，已知 AB＝h，大气压强为 p0，重力加速度为 g)
【迁移题组】 迁移 1 改变内能的两种方式 1．关于热力学定律，下列说法正确的是( ) A．气体吸热后温度一定升高 B．对气体做功可以改变其内能 C．理想气体等压膨胀过程一定放热 D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
解析：选 BD．根据热力学第一定律，气体吸热的同时若对外 做功，则内能不一定增大，温度不一定升高，选项 A 错误．对 气体做功可以改变其内能，选项 B 正确．理想气体等压膨胀 过程，对外做功，由理想气体状态方程可知，气体温度升高， 内能增大，故气体一定吸热，选项 C 错误．根据热力学第二 定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，选项 D 正确．
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第十一章 热 学
做功与热传递在改变内能的效果上是相同的， 但是从运动形式、能量转化的角度上看是不同的：做功是其 他形式的运动和热运动的转化，是其他形式的能与内能之间 的转化；而热传递则是热运动的转移，是内能的转移．
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第十一章 热 学
【典题例析】 (2016·高考江苏卷)(1)如图 1 所示，在斯特林循环的 p －V 图象中，一定质量理想气体从状态 A 依次经过状态 B、C 和 D 后再回到状态 A，整个过程由两个等温和两个等容过程 组 成 ． B→C 的 过 程 中 ， 单 位 体 积 中 的 气 体 分 子 数 目 ________(选填“增大”“减小”或“不变”)．状态 A 和状 态 D 的气体分子热运动速率的统计分布图象如图 2 所示，则 状态 A 对应的是________(选填“①”或“②”)．
第十一章 热 学
二、能源与可持续发展 1．自然界的一切变化，人类社会的所有活动，都伴随着能量 的转移和转化，能量是一切物质运动的源泉，是一切生命活 动的基础． 2．现代社会的三大支柱：_能__源___、信息和材料．
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第十一章 热 学
【自我诊断】 判一判 (1)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变．( √ ) (2)做功改变物体内能的过程是内能与其他形式的能相互转化 的过程．( √ ) (3)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小 ，说明能量正在消 失．( × ) (4)一定质量的理想气体向真空中自由膨胀，体积增大，对外 做功，熵增加．( × )
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第十一章 热 学
迁移 2 气体内能的变化判断 2．(2018·南京、盐城、连云港三市高三模拟)质量一定的理想 气体完成如图所示的循环，其中 A→B 过程是绝热过程，B→ C 过程是等温过程，则 A→B 过程气体内能________(选填 “增加”“减小”或“不变”)，从状态 A 经 B、C 再回到状 态 A 的过程中，气体吸收的热量________(选填“大于”“小 于”或“等于”)放出的热量．
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第十一章 热 学
3．能的转化和守恒定律 (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)第一类永动机：违背能量守恒定律的机器被称为第一类永 动机．它是不可能制成的．
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3．(2018·无锡天一中学检测)如图所示， 一直立的汽缸用一质量为 m 的活塞封闭 一定量的理想气体，活塞横截面积为 S， 汽缸内壁光滑且缸壁是导热的．开始活塞 被固定，打开固定螺栓 K，活塞上升，经 过足够长时间后，活塞停在 B 点，则活塞 停在 B 点时缸内封闭气体的压强为______，在该过程中，缸 内气体________(选填“吸热”或“放热”)．(设周围环境温 度保持不变，已知 AB＝h，大气压强为 p0，重力加速度为 g)
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第十一章 热 学
【迁移题组】 迁移 1 改变内能的两种方式 1．关于热力学定律，下列说法正确的是( ) A．气体吸热后温度一定升高 B．对气体做功可以改变其内能 C．理想气体等压膨胀过程一定放热 D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
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第十一章 热 学
解析：选 BD．根据热力学第一定律，气体吸热的同时若对外 做功，则内能不一定增大，温度不一定升高，选项 A 错误．对 气体做功可以改变其内能，选项 B 正确．理想气体等压膨胀 过程，对外做功，由理想气体状态方程可知，气体温度升高， 内能增大，故气体一定吸热，选项 C 错误．根据热力学第二 定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，选项 D 正确．
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第十一章 热 学
解析：A→B 过程是绝热过程，对外做功，根据热力学第一定 律，内能减小；从状态 A 经 B、C 再回到状态 A 的过程中， Δ U＝0．根据 p－V 图象面积可知，气体对外做功值大于外 界对气体做功值，所以气体吸收的热量大于放出的热量． 答案：减小 大于
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第十一章 热 学
物体放出热量
ΔU 内能增加 内能减少
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第十一章 热 学
3．几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则 Q＝0，W＝Δ U，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＝Δ U，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Δ U＝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．
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第十一章 热 学
(2)如图 1 所示，在 A→B 和 D→A 的过程中，气体放出的热 量分别为 4 J 和 20 J．在 B→C 和 C→D 的过程中，气体吸收 的热量分别为 20 J 和 12 J．求气体完成一次循环对外界所做 的功．
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第十一章 热 学
[解析] (1)从 B→C 的过程中，气体的体积不变，因此单位体 积中气体分子数目不变，从状态 D 到状态 A，气体的体积不 变，压强减小，温度降低，分子平均动能减小，因此 A 状态 对应的是①． (2)气体完成一次循环，其内能不变，即Δ U＝0 吸收的热量 Q＝(20＋12－4－20)J＝8 J 由热力学第一定律Δ U＝Q＋W 得，W＝－8 J，则气体对外 做功为 8 J． [答案] 见解析
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第十一章 热 学
热力学第一定律 【知识提炼】 1．热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变 内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热 传递之间的定量关系．
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第十一章 热 学
2．对公＋
外界对物体做功
物体吸收热量
－
物体对外界做功
第十一章 热 学
第三节 热力学定律与能源
第十一章 热 学
【基础梳理】 一、热力学第一定律和能量守恒定律 1．改变物体内能的两种方式 (1)_做__功___；(2)_热__传__递___． 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：Δ U＝Q＋W