高三物理热力学定律.doc

第5课时 热力学定律 【知识梳理】 1．热力学第一定律 做功和热传递对改变物体的内能是等效的。但从能量转化和守恒的观点看又是有区别的：做功是其他形式的能和内能之间的转化，功是能量转化的量度；而热传递是内能间的转移，热量是内能转移的量度。 热力学第一定律:ΔU=Q+W 当外界对物体做功时W取正，物体克服外力做功时W取负；当物体从外界吸热时Q取正，物体向外界放热时Q取负；ΔU为正表示物体内能增加，ΔU为负表示物体内能减小。 2．能量守恒定律能量:能量即不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。 能量守恒定律说明第一类永动机不可能制成。 3．热力学第二定律 （1）热传导的方向性。热量会自发地从高温物体传给低温物体，但是向相反的方向却不能自发地进行。 （2）第二类永动机不可能制成。我们把没有冷凝器，只有单一热源，从单一热源吸收热量全部用来做功，而不引起其它变化的热机称为第二类永动机。这表明机械能和内能的转化过程具有方向性：机械能可以全部转化成内能，内能却不能全部转化成机械能而不产生其它的变化。 （3）热力学第二定律表述：①不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。②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。③第二类永动机是不可能制成的。 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。它揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，使得它成为独立于热力学第一定律的一个重要的自然规律。 （4）能量耗散。我们无法把流散的内能重新收集起来加以利用。这种现象叫做能量的耗散。它从能量转化的角度反映出自然界中的宏观现象具有方向性。 4．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵___________________．绝对零度是_______达到的． 【方法提示】 1．讨论理想气体状态变化过程中做功与热传递的情况，一般将热力学第一定律与气体的状态方程相结合进行分析。理想气体的内能仅由温度决定。 2．运用热力学第一定律时，特别要注意正负号不能错。 【典型例题】 例 AUTONUM ．(09广东卷)(1)远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃．随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法．“钻木取火”是通过___________方式改变物体的内能，把___________转变成内能． (2)某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图．这是因为烧瓶里的气体吸收了水的_________，温度_________，体积__________。 例2、（2009重庆）密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能） （ ） A．内能增大，放出热量 B 内能减小，吸收热量 C．内能增大，对外界做功 D 内能减小，外界对其做功 例2、D 例3、若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，则此过程中的气泡 （填“吸收”或“放出”）的热量是 J。气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1J的功，同时吸收了0.3J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了 J 例3、吸收 0.6 0.2 例4．根据提供的过程，分析相应过程中做功、热传递及内能变化情况。 过程 W Q △U 等温膨胀 等温压宿 等容升温 等容降温 等压膨胀 等压压宿 例5．封闭在汽缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是（） A．气体的密度增大 B．气体的压强增大 C．气体分子的平均动能减小 D．每秒钟撞击单位面积气壁的气体分子数增多 例5．BD 例6．如图所示为一带活塞的汽缸，缸内盛有气体，缸外为恒温环境，汽缸壁导热性能很好，现用力将活塞向外拉动一段距离．在此过程中气体吸热，对外做功，此功的绝对值用W1表示，然后设法将活塞和汽缸壁绝热，推动活塞压缩气体回到开始的位置，此过程中外界对气体做功用W2表示，则（ ） A．有可能使气体回到原来状态，且W1 W2 B．有可能使气体回到原来状态，且W1= W2 C．有可能使气体回到原来状态，且W1 W2 D．不可能使气体回到原来状态，且W1 W2 例6．D 例7．下列说法正确的是（ ） A．机械能全部变成内能是不可能的 B