新课改瘦专用2025版高考物理一轮复习第十二章第3节热力学定律与能量守恒定律学案含解析.docVIP

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第3节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＝W＋Q中正、负号法则

物理量

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

二、热力学其次定律及微观意义

1．热力学其次定律的两种表述

(1)克劳修斯表述：热量不能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，而不产生其他影响。或表述为“其次类永动机是不行能制成的。”

2．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减小(选填“增大”或“减小”)。

3．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无序性增大的方向进行。

三、能量守恒定律和两类永动机

1．能量守恒定律

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。

2．两类永动机

(1)第一类永动机：不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器。

违反能量守恒定律，因此不行能实现。

(2)其次类永动机：从单一热源汲取热量并把它全部用来对外做功，而不引起其他变更的机器。

违反热力学其次定律，不行能实现。

[基础自测]

一、推断题

(1)外界压缩气体做功20J，气体的内能可能不变。(√)

(2)给自行车打气时，发觉打气筒的温度上升，这是因为打气筒从外界吸热。(×)

(3)可以从单一热源汲取热量，使之完全变胜利。(√)

(4)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。(×)

(5)自由摇摆的秋千摇摆幅度越来越小，能量正在消逝。(×)

(6)利用河水的能量使船逆水航行的设想，符合能量守恒定律。(√)

二、选择题

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

解析：选B由热力学第肯定律ΔU＝W＋Q得Q＝ΔU－W＝－1.3×105J－7.0×104J＝－2.0×105J，即气体向外界放出热量2.0×105J，B正确。

2．[人教版选修3－3P61T2](多选)下列现象中能够发生的是()

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、水自动分别

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

解析：选CD由热力学其次定律可知，一切自发进行与热现象有关的宏观过程，都具有方向性，A错误；热机的工作效率不行能达到100%，B错误；泥沙下沉，系统的重力势能削减，没有违反热力学其次定律，C正确；冰箱通过压缩机的工作，把热量从低温物体传到高温物体，该过程消耗了电能，没有违反热力学其次定律，D正确。

3．(多选)对于热力学第肯定律和热力学其次定律的理解，下列说法正确的是()

A．肯定质量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界汲取120J的热量，则它的内能增大20J

B．物体从外界汲取热量，其内能肯定增加；物体对外界做功，其内能肯定削减

C．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体

D．其次类永动机违反了热力学其次定律，没有违反热力学第肯定律

解析：选AD依据热力学第肯定律知ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，故选项A正确；依据热力学第肯定律ΔU＝W＋Q，可知物体从外界汲取热量，其内能不肯定增加，物体对外界做功，其内能不肯定削减，选项B错误；通过做功的方式可以让热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱，选项C错误；其次类永动机没有违反能量守恒定律，热力学第肯定律是能量转化和守恒定律在热学中的反映，因此其次类永动机没有违反热力学第肯定律，不能制成是因为它违反了热力学其次定律，故选项D正确。

高考对本节内容的考查，主要集中在热力学第肯定律与能量守恒定律、热力学其次定律的理解及应用，通常以选择题的形式呈现，难度一般，另外对热力学第肯定律与气体试验定律还经常在计算题中进行综合考查，难度中等。

考点一热力学第肯定律与能量守恒定律

[基础自修类]

[题点全练]

1．[热力学第肯定律的理解]

(多选)下列说法正确的是()

A．气体