教科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第3章 热力学定律 本章整合.ppt

突破一物理概念和规律的辨析对温度、内能、热量、功的理解物理量温度内能热量功含义表示物体的冷热程度,是物体分子平均动能大小的标志,它是大量分子热运动的整体表现,对个别分子无意义物体内所有分子动能和分子势能的总和,它是由大量分子的热运动和分子的相对位置所决定的能是热传递过程中内能的改变量,用来度量热传递过程中内能转移的多少做功是能量由一种形式转化为另一种形式的过程。功是该过程能量转化的量度关系温度和内能是状态量,热量和功则是过程量,热传递的前提条件是存在温差,传递的是热量而不是温度,实质上是内能的转移(1)温度、内能、热量和功是热学中相互关联的四个物理量。当物体的内能改变时,温度不一定改变。只有当通过热传递改变物体内能时才会有热量传递,能量的形式没有发生变化。(2)热量是热传递过程中的特征物理量,离开过程谈热量毫无意义。就某一状态而言,只有“内能”,根本不存在“热量”和“功”,因此不能说一个系统中含有多少“热量”或多少“功”。【例1】(2023江西九江高二月考)下列关于温度、内能、热量和功的说法正确的是()A.同一物体温度越高,内能越大B.要使物体的内能增加,一定要吸收热量C.要使物体的内能增加,一定要对物体做功D.物体内能增加,它的温度就一定升高要点提示物体的内能与温度有关,同一物体温度越高,内能越大,A正确。做功和热传递在改变物体内能上是等效的,使物体内能增加既可以通过吸收热量也可以通过对物体做功来实现,B、C错误。物体内能是分子动能与分子势能的总和,内能增加可能只是分子势能的增加,分子平均动能可能不变,即温度可能不变,D错误。A【例2】(2023山东聊城高二月考)把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒的底部,当快速下压活塞时,由于被压缩的空气骤然变热,温度升高,达到乙醚的着火点,浸有乙醚的棉花燃烧起来。此实验说明()A.做功可以升高物体的温度B.做功可以改变物体的内能C.做功一定可以增加物体的内能D.做功可以增加物体的热量要点提示当快速下压活塞时,活塞对玻璃筒内的空气做功,改变了气体的内能,气体的温度升高,达到乙醚的着火点,使浸有乙醚的棉花燃烧起来,故B正确。做功改变的是物体的内能,温度升高是内能增大的表现,热量是过程量,所以A、D错误。若外界对系统做功,同时系统对外放出热量,系统内能不一定增加,C错误。B突破二热力学第一定律与气体实验定律的综合应用一、热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用热力学第一定律与理想气体状态方程的结合点是温度和体积。注意三种特殊过程的特点:(1)等温过程:内能不变,ΔU=0。(2)等容过程:体积不变,W=0。(3)绝热过程:Q=0。【例3】(2023河南周口高二月考)如图所示,倒悬的导热气缸中封闭着一定质量的理想气体,轻质活塞可无摩擦地上下移动,活塞的横截面积为S,活塞的下面吊着一个重力为G的物体,大气压强恒为p0,起初环境的热力学温度为T0时,活塞到气缸底面的距离为L。当环境温度逐渐升高,导致活塞缓慢下降,该过程中活塞下降了0.1L,气缸中的气体吸收的热量为Q。求:(1)气缸内部气体内能的增量ΔU;(2)最终的环境温度T。答案(1)Q-0.1p0SL+0.1LG(2)1.1T0二、热力学第一定律与气体状态图像的综合应用【例4】(2023湖北黄冈高二月考)一定质量的理想气体,状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p-V图线描述,其中D→A为等温线,气体在状态A时温度为TA=300K。(1)求气体在状态C时的温度TC。(2)若气体在A→B过程中吸热1000J,则在A→B过程中气体内能如何变化?变化了多少?答案(1)375K(2)气体内能增加增加了400J(2)A到B过程压强不变,有W=-pΔV=-2×105×3×10-3J=-600J由热力学第一定律,得ΔU=Q+W=1000J-600J=400J则气体内能增加,增加了400J。突破三热力学定律在STSE问题中的应用【例5】(2023湖南长沙高二月考)抽水蓄能电站结构如图所示。抽水蓄能电站有两种工作模式。一种为抽水蓄能模式:居民用电低谷时(如深夜),电站利用居民电网多余电能把水从下水库抽到上水库。另一种为放水发电模式:居民用电高峰时,将上水库中的水放到下水库进行发电,将产生的电能输送到居民电网供居民使用。一抽一放起到了均衡电网负荷的作用。关于抽水蓄能电站,下列说法正确的是()AA.抽水蓄能的过程中,能量守恒B.放水发电的过程中,机械能守恒C.抽水蓄能电站建成之后,可以使能量增多D.抽水蓄能电站建成之后,就不会再有能源危机问题了要点提示抽水蓄能