高考物理一轮复习课件：第十一章 第3讲 热力学定律与能量守恒
(2012·新课标全国高考)关于热力学定律，下列说法 正确的是( 量 B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 D．不可能使热量从低温物体传向高温物体 )
A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热
E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
【解析】 根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W.A正确，B 错误．E
汽缸内气体放出的热量Q.
【解析】 (1)在气体由 p＝1.2p0 下降到 p0 的过程中， 气体体积不变，温度由 T＝2.4T0 变为 T1， T1 p0 由查理定律得 T ＝ p 在气体温度由 T1 变为 T0 的过程中， 体积由 V 减小到 V1， 气体压强不变， T1＝2T0 V T1 由盖—吕萨克定律得V ＝T ，解得 1 1 0 V1＝2V
1.在热力学第二定律的表述中，“不引起其他变化”的 含义 “不引起其他变化”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
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．
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．能源的利用 (1)存在能量耗散和 品质下降 ． (2)重视利用能源时对 环境 的影响．
(3)要开发新能源(如 太阳能 、生物质能、风能、水流
能等)．
3．两类永动机
(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．
【针对训练】 3.(2011·江苏高考)如图11－3－2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”，推动转轮转动．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( ) 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
【解析】
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只有D项正确． 【答案】 D
2.对热力学第一定律的理解 (1)在ΔU＝Q＋W中，W表示做功情况，说明内能和其他 形式的能可以相互转化；Q表示吸热或放热的情况，说明 内能可以从一个物体转移到另一个物体，而ΔU＝Q＋W是 能量守恒定律的具体体现． (2)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若过程中不做功，即W＝0，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．
第3讲
热力学定律与能量守恒
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 .
【针对训练】 1．(2012·广东高考)景颇族的祖先发明的点火器如图11－ 3－1所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推 推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程 中( ) A．气体温度升高，压强不变 B．气体温度升高，压强变大 C．气体对外界做正功，气体内能增加 D．外界对气体做正功，气体内能减少
【解析】 筒内封闭气体被压缩过程中，外界对气体 做正功． 由热力学第一定律 ΔU＝W＋Q 知， 气体内能增加， pV 温度升高． 由理想气体状态方程 T ＝C 知， 气体压强增大． 选 项 A、C、D 错误，选项 B 正确．
【答案】
B
1.热力学第二定律的两种表述 (1)克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传到高温物体，而不引 起其他变化． (2)开尔文表述：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．或表述为“ 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”)． 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． 第二类 永动机是不可
(2)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， 1 解得 Q＝2p0V＋αT0
【答案】 1 (1) V 2 1 (2) p0V＋αT0 2
B．气体分子势能减少，内能增加
C．体积变大，温度降低 D．B中气体不可能自发地全部退回到A中
【解析】
当阀门K被打开时，A中的气体进入B中，由
于B中为真空，所以A中的气体不会做功，则A选项是错误 的；又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，则 气体的温度也不变，则选项B、C错误；由热力学第二定律 知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气
我国神七航天员的漫步太空已变成现实．神七航天
漫步太空，此举震撼世界，意义重大无比．其中，飞船在
航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航 天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱， 叫“气闸舱”，其原理图如图11－3－3所示，两个相通的 舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为 真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，A中的 气体进入B中，最终达到平衡，则( A．气体体积膨胀，对外做功 )
【针对训练】 2．关于热力学定律，下列说法正确的是( ) A．在一定条件下物体的温度可以降到0 K B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 C．吸收了热量的物体，其内能一定增加 D．压缩气体总能使气体的温度升高 【解析】 由热力学第三定律知，绝对零度不可能达到， A错；由热力学第二定律知，物体从单一热源吸收的热量可 全部用于做功，但是将产生其他影响，B对；物体吸收了热 量，若全部用于对外做功，其内能不变，C错；压缩气体， 若气体向外放热，气体的温度不一定升高，D错． 【答案】 B
体不能自发地全部回到A中，故D正确．
【答案】 D
如图11－3－4，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热 汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有 温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体，p0和T0分别为大气 的压强和温度．已知：气体内能U与温度T的关系为U＝αT， α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求： (1)汽缸内气体与大气达 到平衡时的体积V1； (2)在活塞下降过程中，
高考物理一轮复习：11-3热力学定律优质课件(1)
考点3 热力学第二定律
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 ．
气体体积 V2(较大)
④不同气体 A 和 B不能能自自发发混分合离成成混合气体 AB (4)两类永动机的比较
分类 第一类永动机 第二类永动机
设计要求
不需要任何动 力或燃料，却 能不断地对外 做功的机器
从单一热源吸收热 量，使之完全变成 功，而不产生其他 影响的机器
不可能制 成的原因
违背能量守恒
不违背能量守恒， 违背热力学第二定 律
【跟踪短训】 1.关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的
是 ( )． A．第二类永动机不可能制成是因违反了热力学第一定律 B．第一类永动机不可能制成是因违反了热力学第二定律 C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递
也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内 能 D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体 是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能 的
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．
4．第二类永动机不可能制成的原因是违背 了 热力学第二定律 ．
判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．
(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
高三物理一轮复习课件 第十一章 热学 第11章-第3节
3．温度、内能、热量、功的比较 含义 表示物体的冷热程度，是物体分子平均 温度 动能大小的标志，它是大量分子热运动 的集体表现，对个别分子来说，温度没 有意义 内能(热 能) 物体内所有分子动能和势能的总和，它 是由大量分子的热运动和分子的相对 位置所决定的能 状态量 特点
热量
是热传递过程中内能的改变量，热量用 来量度热传递过程中内能转移的多少 做功过程是机械能或其他形式的能和 内能之间的转化过程 过程量
【解析】
热机的效率不可能达到 100%，A 错误．做
功是能量转化的过程， 热传递是能量转移的过程， B 错误． 若 两系统温度不同，内能将从高温物体传递到低温物体，则两 系统未达到热平衡，C 正确．大量分子的运动是具有统计规 律的，D 错误．
【答案】 C
[考向分析] (1)热力学第一定律 (2)能量守恒定律 1.考纲展示 (3)热力学第二定律 Ⅰ Ⅰ Ⅰ
第3节
热力学定律与能量守恒
[真题回放] 1．(2012· 课标全国卷)(多选)关于热力学定律，下列说法 正确的是( )
A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递 热量 B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 D．不可能使热量从低温物体传向高温物体 E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
突破训练
1
(2014· 山东高考)如图 1132，内壁光滑、导热良好的气 缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体． 当环境温度升高时， 缸内气体________．(双选，填正确答案标号)
【解析】
pV 一定质量的理想气体， T ＝常量，p、V 不变，
则 T 不变，分子平均动能不变，又理想气体分子势能为零，故 气体内能不变，A 项正确；理想气体内能不变，则温度 T 不变， pV 由 T ＝常量知，p 及 V 可以变化，故状态可以变化，B 项错误； 等压变化过程，温度升高、体积增大，故 C 错误；由热力学第 一定律 ΔU＝Q＋W 知，温度每升高 1 K，内能增量 ΔU 一定， 而外界对气体做的功 W 与经历的过程可能有关 ( 如体积变化 时)，因此吸收的热量与气体经历的过程也有关，D 项正确；温 度升高，分子平均动能增大，分子势能不变，内能一定增大，E 项正确．
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．
2013高三物理一轮复习课件：第十一章 热力学定律与能量守恒
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《恒谦教育教学资源库》
教师备课、备考伴侣 专注中国基础教育资源建设
变式训练 1 A、B 两装置均由一支一端封闭、一端开口 且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的 位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向 下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)， 水银柱上 升至如图所示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交 换，则下列说法正确的是( )
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3．热传递． (1)两个 温度不同的物体相互接触 时温度高的物体 要
2 3 □降温 _______，温度低的物体要 □升温 ，即热量从高温物体传到
了低温物体，这个过程就叫做热传递． (2)热传递的方式：热传导、热对流和热辐射．
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《恒谦教育教学资源库》
教师备课、备考伴侣 专注中国基础教育资源建设
4 □温度差． (3)热传递的条件：存在__________
(4)热传递过程实质上是能量转移的过程． 4．内能的改变有两种方式：做功和热传递．
5 从改变内能的结果看，它们是 □等效 的．不同之处是：
做功是能量的转化，热传递是能量的转移．
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《恒谦教育教学资源库》
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解析 缓慢放水过程中，胎内气体体积增大、温度不变， 内能不变，分子平均动能不变，选项 C、D 错误；由体积增 大，可知气体对外界做功，或克服外界做功，选项 B 错误； 由热力学第一定律可知气体从外界吸热，选项 A 正确．
答案 A
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《恒谦教育教学资源库》
3．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确 的是( )
A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的 内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化 B．气体的状态变化时，温度升高，气体分子的平均动能 增加，气体的压强不一注中国基础教育资源建设
高考物理总复习讲义教案 第11章-第3讲热力学定律与能量守恒
第3讲 热力学定律与能量守恒知识一 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＝W＋Q中正、负号法则物理量W QΔU意义符号＋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少 (1)内能的变化与做功和热传递有关，只确定一个因素不能判断内能增加或减少．(2)应用热力学第一定律，一定要弄清各物理量的符号．知识二 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(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．知识三 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．能源的利用(1)存在能量耗散和品质下降．(2)重视利用能源时对环境的影响．(3)要开发新能源(如太阳能、生物质能、风能、水流能等)．3．两类永动机(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.考点一 热力学第一定律的理解和应用一、在ΔU＝Q＋W中，W表示做功情况，说明内能和其他形式的能可以相互转化；Q表示吸热或放热的情况，说明内能可以从一个物体转移到另一个物体，而ΔU＝Q＋W是能量守恒定律的具体体现．二、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．若过程中不做功，即W＝0，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．———————————— (2013·北京高考)下列说法正确的是( )A．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动B．液体分子的无规则运动称为布朗运动C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加D．物体对外界做功，其内能一定减少【解析】 布朗运动是颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，故A正确，B错误；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能也不一定减少，故C、D错误．【答案】 A———————————— 一定质量的气体，在从状态1变化到状态2的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？【解析】 (1)由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J，气体的内能增加了160 J.(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从状态2回到状态1的过程中内能的变化应等于从状态1到状态2的过程中内能的变化，则从状态2到状态1的内能应减少160 J，即ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J，根据热力学第一定律得：ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界对气体做功80 J.【答案】 (1)增加了160 J (2)外界对气体做功 80 J考点二 热力学第二定律的理解和应用一、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．二、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．三、热力学过程方向性实例1．高温物体低温物体．热量Q 能自发传给热量Q 不能自发传给2．功热．能自发地完全转化为不能自发地且不能完全转化为3．气体体积V 1气体体积V 2(较大)．能自发膨胀到不能自发收缩到4．不同气体A 和B 混合气体AB .能自发混合成不能自发分离成———————————— 如图11－3－1所示中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( )图11－3－1A ．气体是从单一热源吸热，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，但此过程不违反热力学第二定律D ．A 、B 、C 三种说法都不对【解析】 热力学第二定律从机械能与内能转化过程的方向性来描述是：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．本题中如果没有外界的帮助，比如外力拉动活塞杆使活塞向右移动，使气体膨胀对外做功，导致气体温度略微降低，是不可能从外界吸收热量的，即这一过程虽然是气体从单一热源吸热，全用来对外做功，但引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律．【答案】 C ———————————— (多选)(2012·新课标全国高考)关于热力学定律，下列说法正确的是( )A ．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B ．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C ．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D ．不可能使热量从低温物体传向高温物体E ．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程【解析】 根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W ，A 正确，B 错误．根据热力学第二定律，C 、E 正确，D 错误．【答案】 ACE 考点三 热力学定律与气体实验定律的综合应用———————————— 图11－3－2(2012·山东高考)如图11－3－2所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U 型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l 1＝20 cm(可视为理想气体)，两管中水银面等高．现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h ＝10 cm.(环境温度不变，大气压强p 0＝75 cmHg)(1)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)．(2)此过程中左管内的气体对外界________(填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，气体将________(填“吸热”或“放热”)．【解析】 (1)设U 型管横截面积为S ，右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p 1，右端与一低压舱接通后，左管中封闭气体的压强为p 2，气柱长度为l 2，稳定后低压舱内的压强为p .左管中封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得p 1V 1＝p 2V 2①p 1＝p 0②p 2＝p ＋p h ③V 1＝l 1S ④V 2＝l 2S ⑤由几何关系得h ＝2(l 2－l 1)⑥联立①②③④⑤⑥式，代入数据得p ＝50 cmHg.⑦(2)左管内气体膨胀，气体对外界做正功，温度不变，ΔU ＝0，根据热力学第一定律，ΔU ＝Q ＋W 且W ＜0，所以Q ＝－W ＞0，气体将吸热．【答案】 (1)50 cmHg (2)做正功 吸热———————————— 如图11－3－3，体积为V 、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T 0、压强为1.2p 0的理想气体，p 0和T 0图11－3－3分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U 与温度T 的关系为U ＝αT ，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求：(1)汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V 1；(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q .【解析】 (1)在气体由p ＝1.2p 0下降到p 0的过程中，气体体积不变，温度由T ＝2.4T 0变为T 1，由查理定律得＝T 1T p 0p在气体温度由T 1变为T 0的过程中，体积由V 减小到V 1，气体压强不变，由盖—吕萨克定律得＝，解得Error!V V 1T 1T 0(2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W ＝p 0(V －V 1)在这一过程中，气体内能的减少量为ΔU ＝α(T 1－T 0)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 ＝p 0V ＋αT 012【答案】 (1)V (2)p 0V ＋αT 01212 (1)理想气体无分子势能，只有分子动能，一定质量的气体，其内能只取决于温度，而与体积无关．(2)在气体状态变化过程中，三个状态参量(p 、V 、T )遵循理想气体状态方程＝(或＝C 常数)，判断气体的内能的变化只需分析气体的温度，温度升高(或降低)，p 1V 1T 1p 2V 2T 2pV T 内能增大(或减小)．(3)由气体体积变化情况分析做功情况，气体体积增大，气体对外做功，气体体积减小，外界对气体做功．然后由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 确定热量Q 的正、负，判断出吸热、放热.1．物体的内能增加了20 J ，下列说法中正确的是( )A ．一定是外界对物体做了20 J 的功B ．一定是物体吸收了20 J 的热量C ．一定是物体分子动能增加了20 JD ．物体的分子平均动能可能不变【解析】 做功和热传递都可以改变物体内能，物体内能改变20 J ，其方式是不确定的，因此A 、B 错误．而物体内能包括所有分子的平均动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、势能三者决定，因此答案C 错误．物体内能增加20 J 温度可能不变，故平均动能可能不变，D 正确．【答案】 D2．(多选)关于第二类永动机，下列说法正确的是( )A ．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机B ．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成C ．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能D ．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化【解析】 根据第二类永动机的定义可知A 选项正确，第二类永动机不违反能量守恒定律，而是违反热力学第二定律，所以B 选项错误．机械能可以全部转化为内能，内能在引起其他变化时可能全部转化为机械能，C 选项错误，D 选项正确．【答案】 AD3．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是( )A ．气体分子间的作用力增大B ．气体分子的平均速率增大C ．气体分子的平均动能减小D ．气体组成的系统的熵增加【解析】 考虑气体分子间作用力时，若分子力是引力，分子间距从r 0增大，则分子力先增大后减小，A 错误．气泡上升过程中温度不变，分子平均动能不变，分子平均速率也不变，B 、C 错误．气泡上升过程中体积膨胀，分子势能增加，内能增大，而对外做功，故气体一定吸收热量，又因为温度不变，故其熵必增加，D 正确．【答案】 D4．(2011·福建高考)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( )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】 由ΔU ＝W ＋Q 可得理想气体内能变化ΔU ＝－1.0×104 J ＋2.5×104 J ＝1.5×104 J>0，故温度升高，A 、B 两项均错．因为气体对外做功，所以气体一定膨胀，体积变大，由ρ＝可知密度变小，故C 项错误，D 项正确．m V 【答案】 D5．如图11－3－4是密闭的汽缸，外力推动活塞P 压缩气体，对缸内气体做功800 J ，若同时气体向外界放热200 J ，缸内气体的( )图11－3－4A ．温度升高，内能增加600 JB ．温度升高，内能减少200 JC ．温度降低，内能增加600 JD ．温度降低，内能减少200 J【解析】 对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知，ΔU ＝800J ＋(－200 J)＝600 J ，ΔU 为正表示内能增加了600 J ，对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A 正确．【答案】 A6．(多选)(2011·大纲全国高考)关于一定量的气体，下列叙述正确的是( )A ．气体吸收的热量可以完全转化为功B ．气体体积增大时，其内能一定减少C ．气体从外界吸收热量，其内能一定增加D ．外界对气体做功，气体内能可能减少【解析】 由热力学第二定律知吸收的热不能自发地全部转化为功，但通过其他方法可以全部转化为功，故A 正确；气体体积增大，对外做功，若同时伴随有吸热，其内能不一定减少，B 错误；气体从外界吸热，若同时伴随有做功，其内能不一定增加，C 错误；外界对气体做功，同时气体放热，其内能可能减少，D 正确．【答案】 AD7．(2013·山东高考)下列关于热现象的描述正确的一项是( )A ．根据热力学定律，热机的效率可以达到100%B ．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C ．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D ．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的【解析】 根据热力学第二定律可知，热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，因此，热机的效率不可能达到100%，选项A 错误；做功是通过能量的转化改变系统的内能，热传递是通过能量转移改变系统的内能，选项B 错误；温度是表示热运动的物理量，热传递过程中达到热平衡时，温度相同，选项C 正确；单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动表现出统计规律，选项D 错误．【答案】 C8．(2012·广东高考)景颇族的祖先发明的点火器如图11－3－5所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中( )图11－3－5A ．气体温度升高，压强不变B ．气体温度升高，压强变大C ．气体对外界做正功，气体内能增加D ．外界对气体做正功，气体内能减少【解析】 筒内封闭气体被压缩过程中，外界对气体做正功．由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 知，气体内能增加，温度升高．由理想气体状态方程＝C 知，气体压强增pV T 大．选项A 、C 、D 错误，选项B 正确．【答案】 B9．(多选)(2013·新课标全国卷Ⅱ)关于一定量的气体，下列说法正确的是( )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】 气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，因为气体分子之间有很大的空隙，不是所有分子体积之和，选项A 正确；温度是大量气体分子平均动能的标志，反映了物体内分子热运动的剧烈程度，选项B 正确；气体压强是大量分子无规则热运动对器壁的碰撞产生的，与失重无关，选项C 错误；气体从外界吸收热量，如果气体对外做功，其内能可能减小，选项D 错误；根据pV /T ＝常量可知，在等压膨胀过程中，温度一定升高，选项E 正确．【答案】 ABE10．如图11－3－6所示，A 、B 两个汽缸中装有体积均为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 汽缸中的气体升温到127 ℃，若要使细管中的活塞仍停在原位置．(不计摩擦，A 汽缸中的气体温度保持不变，A 汽缸截面积为500 cm 2)图11－3－6(1)求A 中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＝得pB TB p ′BT ′B p ′B ＝p B ＝p B ＝p BT ′B TB 40030043对A ：由p A V A ＝p ′A V ′A 得V ′A ＝pAVAp ′A且：p A ＝P B ，p ′A ＝p ′B 解得：V ′A ＝V A 43所以Δl ＝＝5 cm.14VA S (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。
高中物理精品课件：热力学定律与能量守恒定律
命题点三 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 能力考点 师生共研
例3 (2019·陕西第二次质检)如图6所示，一个长方形汽缸放置于水平地面上， 左右侧壁光滑且绝热，底面面积为S＝20 cm2且导热良好，质量为m＝2 kg且绝 热的活塞下方封闭了一定量的理想气体，稳定时气柱长度为h＝20 cm.现在在 活塞上放一个物块(未画出)，待系统再次稳定后，活塞下方的气柱长度变为 h′＝10 cm，已知大气压强始终为p0＝1×105 Pa，重力加速度g＝ 10 m/s2，一切摩擦阻力不计、汽缸气密性良好且外界环境温度保 持不变.求： (1)活塞上所放物块的质量M； 答案 见解析
√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
二 热力学第二定律
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. 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 . 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. 4.第二类永动机不可能制成的原因是违背了 热力学第二定律 .
锁定的绝热活塞分为体积相等的a、b两部分.已知a部分气体为1 mol氧气，b部分 气体为2 mol氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体.解除锁定，活塞滑 动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的
体积分别为Va、Vb，温度分别为Ta、Tb.下列说法正确的是
A.Va>Vb，Ta>Tb B.Va>Vb，Ta<Tb
变式4 (多选)(2016·全国卷Ⅱ·33(1)改编)一定量的理想气体从状态a开始，经
高三物理一轮复习选考部分第11章热学第3节热力学定律与能量守恒定律教师专用
第3节热力学定律与能量守恒定律知识点1 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＝W＋Q中正、负号法则物理量W QΔU＋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少知识点21．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．(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．知识点3 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．能源的利用(1）存在能量耗散和品质下降．(2）重视利用能源时对环境的影响．（3）要开发新能源(如太阳能、生物质能、风能、水流能等）．3．两类永动机（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．［核心精讲]1．ΔU＝Q＋W的三种特殊情况过程名称公式内能变化物理意义绝热Q＝0ΔU＝W 外界对物体做的功等于物体内能的增加等容W＝0Q＝ΔU 物体吸收的热量等于物体内能的增加等温ΔU＝0W＝－Q外界对物体做的功，等于物体放出的热量2两种方式做功热传递内能变化情况外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少物体吸收热量,内能增加；物体放出热量，内能减少区从运动形式上别看做功是宏观的机械运动向物体的微观分子热运动的转化热传递则是通过分子之间的相互作用，使同一物体的不同部分或不同物体间的分子热运动发生变化，是内能的转移从能量的角度看做功是其他形式的能与内能相互转化的过程不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移能的性质变化情况能的性质发生了变化能的性质不变联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的1．如图11。
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．
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61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
高考物理一轮复习课件：热力学定律和能 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。 量守恒
谢谢！
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1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根