【重点推荐】2019高中物理 第十章 热力学定律章末复习课学案 新人教版选修3-3

第十章热力学定律

章末复习课

【知识体系】

[答案填写] ①无②ΔU＝W③pΔV④温度差⑤做功⑥ΔU＝Q⑦W＋Q⑧不可能⑨自发的⑩单一

⑪100% ⑫增大⑬低品质

主题1 热力学第一定律

1．做功与热传递的区别与联系．

做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体的内能上是等效的，但它们的本质不同．做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递则是物体间内能的转移．2．热力学第一定律．

ΔU＝W＋Q.正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的关键．

(1)外界对物体做功，W>0；物体对外做功，W<0；

(2)物体从外界吸热，Q>0；物体放出热量，Q<0；

(3)ΔU>0，物体的内能增加；ΔU<0，物体的内能减少．

分析题干，确定内能改变的方式(W，Q)→判断W，Q的符号→代入公式ΔU＝W＋Q→得出结

论：

⎩

⎪⎨⎪⎧ΔU >0，则内能增加|ΔU |；ΔU <0，则内能减少|ΔU |. 【例1】 (2016·全国Ⅱ卷)(多选)一定量的理想气体从状态a 开始，经历等温或等压过程ab 、bc 、cd 、da 回到原状态，其p -T 图象如图所示，其中对角线ac 的延长线过原点O .下列判断正确的是________．

A ．气体在a 、c 两状态的体积相等

B ．气体在状态a 时的内能大于它在状态c 时的内能

C ．在过程cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功

D ．在过程da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功

E ．在过程bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功

解析：由理想状态方程知ca 为等容线，体积相等则A 正确；a 、c 两状态a 的温度大于c 的温度，则a 的内能大于c 的内能故B 正确；由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 知，cd 过程温度不变(内能不变)，则Q ＝－W ，故C 错误；da 过程温度升高内能增大，则吸收的热量大于对外做的功，故D 错误；bc 过程温度降低量和da 过程温度的升高量相同则内能的变化量相同，由热力学第一定律知E 正确．

答案：ABE

针对训练

1．(2015·重庆卷)某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么下列正确的是( )

A ．外界对胎内气体做功，气体内能减小

B ．外界对胎内气体做功，气体内能增大

C ．胎内气体对外界做功，内能减小

D ．胎内气体对外界做功，内能增大

解析：对车胎内的理想气体分析知，因为是理想气体分子势能认为是0，内能只看分子动能，中午温度升高，分子平均动能增大故内能增大，体积增大为气体对外做功，故选D.

答案：D

主题2 热力学第二定律

1．热力学第二定律的两种表述：

(1)按照热传递的方向性表述为：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这是热力学第

二定律的克劳修斯表述．

(2)按照机械能与内能转化的方向性表述为：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．这是热力学第二定律的开尔文表述．

2．热力学第二定律的微观意义：

(1)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．

(2)用熵来表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．

3．在整个自然界中，无论有无生命，所有宏观的自发过程都具有单向性，都是不可逆过程．如河水向下游流，重物向下落，房屋由新到旧直至倒塌，人要从婴儿到老年直至死亡等．【例2】(多选)根据热力学定律，下列说法正确的是( )

A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递

B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量

C．科技的进步可以使内燃机成为单一的热源热机

D．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”

解析：在外界帮助的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，A 对；空调在制冷时，把室内的热量向室外释放，需要消耗电能，同时产生热量，所以向室外放出的热量大于从室内吸收的热量，B 对；根据热力学第二定律，可知内燃机不可能成为单一热源的热机，C 错；因为自然界的能量是守恒的，能源的消耗并不会使自然界的总能量减少，D 错．答案：AB

针对训练

2．(多选)下列关于热现象的描述正确的是( )

A．据热力学定律，热机的效率不可能达到100%

B．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的

C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的解析：根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，故A正确；做功是通过能量转化的方式改变系统内能的，热传递是通过能量转移的方式改变系统内能的，故B错误；根据热力学第二定律，温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同，故C正确；物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动是有规律的，故D错误．

答案：AC

统揽考情

本章考查多以选择题的形式出现，主要考查热力学第一定律，改变内能的途径：做功和热传递，并结合理想气体状态方程进行考查．对热力学第二定律主要以一个选项的形式出现，主要是热力学第二定律的两种表述及其微观意义．

真题例析

(2016·全国Ⅰ卷)(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是__________．

A ．气体吸热后温度一定升高

B ．对气体做功可以改变其内能

C ．理想气体等压膨胀过程一定放热

D ．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体

E ．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡

解析：气体内能的改变ΔU ＝Q ＋W ，故对气体做功可改变气体内能，B 选项正确；气体吸热为Q ，但不确定外界做功W 的情况，故不能确定气体温度变化，A 选项错误；理想气体等压膨胀，W<0，由理想气体状态方程pV T

＝C ，p 不变，V 增大，气体温度升高，内能增大，由ΔU ＝Q ＋W ，气体过程中一定吸热，C 选项错误；由热力学第二定律，D 选项正确；根据平衡性质，E 选项正确．

答案：BDE

针对训练

(多选)一定量的理想气体从状态a 开始，经历三个过程ab 、bc 、ca 回到原状态，其p-T 图象如图所示，下列判断正确的是( )

A ．过程ab 中气体一定吸热

B ．过程bc 中气体既不吸热也不放热

C ．过程ca 中外界气体所做的功等于气体所放的热

D ．a 、b 和c 三个状态中，状态a 分子的平均动能最小

E ．b 和c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同

解析：在ab 段体积不变则W ＝0，但温度升高物体内能增大即ΔU>0，由热力学第一定律Δ