2024高考物理一轮复习第十三章第3讲热力学定律与能量守恒学案含解析.docVIP

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第3讲热力学定律与能量守恒

主干梳理对点激活

学问点热力学第肯定律Ⅰ

1．变更物体内能的两种方式

(1)eq\o(□,\s\up5(01))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eq\o(□,\s\up5(02))热量与外界对它所做的功的和。

(2)表达式：ΔU＝eq\o(□,\s\up5(03))Q＋W。

(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则

(4)ΔU＝Q＋W的三种特别状况

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eq\o(□,\s\up5(08))内能的增加。

②外界对系统做功为0，即W＝0，则Q＝ΔU，物体汲取的热量等于物体eq\o(□,\s\up5(09))内能的增加。此处的W包含机械功、电流功等一切功。对于不涉及其他力做功的气体等容过程，W＝0，Q＝ΔU。

③对于志向气体，若过程是等温的，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，eq\o(□,\s\up5(10))外界对物体做的功等于物体放出的热量。

学问点热力学其次定律Ⅰ

1．热力学其次定律的三种表述

(1)克劳修斯表述

热量不能eq\o(□,\s\up5(01))自发地从低温物体传到高温物体。

(2)开尔文表述

不行能从单一热库汲取热量，使之完全变胜利，而eq\o(□,\s\up5(02))不产生其他影响。或表述为“eq\o(□,\s\up5(03))其次类永动机是不行能制成的。”

(3)用熵的概念表示热力学其次定律。

在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会eq\o(□,\s\up5(04))减小。

2．热力学其次定律的微观意义

一切自发过程总是沿着分子热运动的eq\o(□,\s\up5(05))无序性增大的方向进行。

学问点能量守恒定律Ⅰ

1．能量守恒定律的内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消逝，它只能从一种形式eq\o(□,\s\up5(01))转化为另一种形式，或者从一个物体eq\o(□,\s\up5(02))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．条件性：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。例如，机械能守恒定律具有适用条件，而能量守恒定律是无条件的，是一切自然现象都遵守的基本规律。

3．两类永动机

(1)第一类永动机：不须要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。

违反eq\o(□,\s\up5(03))能量守恒定律，因此不行能实现。

(2)其次类永动机：从单一热库汲取热量并把它全部用来对外做功，而不产生其他影响的机器。

违反eq\o(□,\s\up5(04))热力学其次定律，不行能实现。

4．能源的利用

(1)存在能量耗散和eq\o(□,\s\up5(05))品质降低。

(2)重视利用能源时对eq\o(□,\s\up5(06))环境的影响。

(3)要开发新能源(如eq\o(□,\s\up5(07))太阳能、生物质能、风能、水能等)。

一思维辨析

1．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20J，气体的内能肯定削减20J。()

3．依据热力学其次定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传导中热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体。()

4．熵增加原理说明一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。()

5．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－283℃。()

6．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断削减，形成能源危机。()

7．在给自行车打气时，会发觉打气筒的温度上升，这是因为外界对气体做功。()

8．自由摇摆的秋千摇摆幅度越来越小，能量正在消逝。()

9．利用河水的能量使船逆水航行的设想，符合能量守恒定律。()

10．热机中，燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变更。()

答案1.×2.×3.√4.√5.×6.×7.√

8．×9.√10.×

二对点激活

1．(人教版选修3－3·P56·T1改编)用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽缸向外散热210J，汽缸里空气的内能()

A．增加了1100J B．削减了1100J

C．增加了690J D．削减了690J

答案C

解析由热力学第肯定律ΔU＝W＋Q，得ΔU＝900J－210J＝690J，内能增加690J。

2．(人教版选修3－3·P61·T2改编)(多选)下列现象中能够发生的是()

A．一杯热