步步高轮义：热力学定律.docVIP

第3课时　热力学定律 考纲解读1.知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律.2.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.3.掌握能量守恒定律及其应用． 1．[热力学第一定律的理解]一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104 J，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 J 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 答案　B 解析　根据热力学第一定律，ΔU＝W＋Q，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. 2．[热力学第二定律的理解]以下哪些现象可能发生？哪些现象不可能发生？不可能发生的现象是否违背热力学第二定律？ 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． 答案　见解析 解析　A．不可能．因为是“自动”过程，所以茶变热时的内能增量只能来源于周围环境，即周围环境中的热量会自动地收集到茶中，违背热力学第二定律，所以这是不可能发生的现象． B．不可能．蒸汽的内能转化为机械能必定需要做功，即热蒸汽推动活塞做功．这一过程中，一方面由于活塞摩擦汽缸而产生热能，另一方面热蒸汽与周围环境存在温度差，蒸汽机会向周围环境散热．所以，蒸汽机把蒸汽的内能全都转化为机械能，违背热力学第二定律，是不可能的． C．可能．浑水变清，泥沙下沉，重心下降，总的重力势能减少，最终转化为内能，而机械能全部转化成内能是可能的． D．可能．冰箱通电后，消耗电能，将箱内低温物体的热量传到箱外． 3．[能量守恒定律的应用]木箱静止于水平地面上，现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 m，木箱受到的摩擦力为60 N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能Ek分别是(　　) A．U＝200 J，Ek＝600 J B．U＝600 J，Ek＝200 J C．U＝600 J，Ek＝800 J D．U＝800 J，Ek＝200 J 答案　B 解析　由于木箱在推动中受到滑动摩擦力，其与相对位移的乘积为系统的内能的大小，即U＝60×10 J＝600 J，由能量守恒定律可得Ek＝W总－U＝80×10 J－600 J＝200 J．故正确答案为B. 1．物体内能的改变 (1)做功是其他形式的能与内能的相互转化过程，内能的改变量可用做功的数值来量度． (2)热传递是物体间内能的转移过程，内能的转移量用热量来量度． 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．能量守恒定律 第一类永动机违背了能量守恒定律． 4．热力学第二定律 (1)两种表述 ①第一种表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体(克劳修斯表述)． ②第二种表述：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(开尔文表述)． (2)第二类永动机是指设想只从单一热库吸收热量，使之完全变为有用的功而不产生其他影响的热机．这类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律. 考点一　对热力学第一定律的理解及应用 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． 2．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定 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)若过程的初、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． 例1　在如图1所示的坐标系中，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，该气体从外界吸收的热量为9 J．图线AC的反向延长线过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零．求： 图1 (1)从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1； (2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2. 解析　(1)由题意知从状态A到状态C的过程，气体发生等容变化 该气体对