江苏专用2025版高考物理新增分大一轮复习第十二章热学第3讲热力学定律与能量守恒定律讲义含解析.docxVIP

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第3讲热力学定律与能量守恒定律

一、热力学第肯定律

1.变更物体内能的两种方式

(1)做功；(2)热传递.

2.热力学第肯定律

(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：

物理量

意义

符号

W

Q

ΔU

＋

外界对物体做功

物体汲取热量

内能增加

－

物体对外界做功

物体放出热量

内能削减

自测1肯定质量的志向气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104J，气体内能削减1.3×105J，则此过程()

A.气体从外界汲取热量2.0×105J

B.气体向外界放出热量2.0×105J

C.气体从外界汲取热量6.0×104J

D.气体向外界放出热量6.0×104J

答案B

二、能量守恒定律

1.能量既不会凭空产生，也不会凭空消逝，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，第一类永动机是不行能制成的，它违反了能量守恒定律.

自测2在一个密闭隔热的房间里，有一电冰箱正在工作，假如打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会()

A.降低 B.不变

C.上升 D.无法推断

答案C

命题点一理解热量与内能、温度的区分

温度、内能、热量、功的比较

含义

特点

温度

表示物体的冷热程度，是物体分子平均动能大小的标记，它是大量分子热运动激烈程度的宏观表现，对单个分子来说，温度没有意义

状

态

量

内能

(热能)

物体内全部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确定的能

热量

是热传递过程中内能的变更量，热量用来量度热传递过程中内能转移的多少

过

程

量

功

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

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，内能肯定相同

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.肯定量的某种志向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，所以分子总动能不肯定相同，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，内能不肯定大，B错误；依据eq\f(pV,T)＝C可知，假如等温压缩，则内能不变，C正确；志向气体的分子势能为零，所以肯定量的某种志向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.热量和功是由过程确定的，而内能是由物体状态确定的

答案D

命题点二对热力学第肯定律的理解

1.变更内能的两种方式的比较

方式名称

比较项目

做功

热传递

区

别

内能变更状况

外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能削减

物体汲取热量，内能增加；物体放出热量，内能削减

从运动形式上看

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更，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

能的性质变更状况

能的性质发生了变更

能的性质不变

相互联系

做肯定量的功或传递肯定量的热量在变更内能的效果上是相同的

2.ΔU＝Q＋W的三种特别状况

过程名称

公式

内能变更

物理意义

绝热

Q＝0

ΔU＝W

外界对物体做的功等于物体内能的增加

等容

W＝0

Q＝ΔU

物体汲取的热量等于物体内能的增加

等温

ΔU＝0

W＝－Q

外界对物体做的功等于物体放出的热量

3.应用热力学第肯定律的三点留意

(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)由于志向气体没有分子势能，所以当它的内能变更时，主要体现在分子动能的变更上，从宏观上看就是温度发生了变更.

例2(2024·江苏单科·12A(3))如图1所示，肯定质量的志向气体在状态A时压强为2.0×105Pa，经验A→B→C→A的过程，整个过程中对外界放出61.4J热量.求该气体在A→B过程中对外界所做的功.

图1

答案138.6J

解析整个过程中，外界对气体做功W＝WAB＋WCA，

且WCA＝pA(VC－V