2018届一轮复习人教版 13.3热力学定律与能量守恒定律 课件(22张)

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(1)(多选)下列说法中正确的是 。 A.该过程中汽缸内气体的压强始终为p0 B.该过程中气体的内能不断增大 C.该过程中气体不断从外界吸收热量 D.气体在该过程中吸收的热量大于它对外界做的功 E.A和B两个状态,汽缸内壁单位面积单位时间内受到气体分子 撞击的次数相同 (2)汽缸内气体的温度为T1时,气体柱的高度为l= (用 图中和题目中给出的字母表示)。 (3)若气体从状态A变化到状态B的过程中从外界吸收的热量为Q, 则被封闭气体的内能变化了多少?

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考点二 热力学第二定律(师生共研) 1.热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述,都揭示了大量分子参与宏观过程 的方向性,进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过 程都具有方向性。 2.两类永动机的比较

分 类 设计初衷 不可能制成 的原因

第一类永动机 不需要任何动力或 燃料,却能不断地对 外做功的机器 违背能量守恒

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突破训练 1.(多选)(2017· 洛阳质检)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 关闭 D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 根据热力学第一定律可知 ,气体吸热如果同时对外做功,其温度不一定升 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 高 ,选项A错误;由热力学定律可知选项B、D、E正确;理想气体在等压膨 这两个系统彼此之间也必定达到热平衡
根据热力学第一定律ΔU1=W1+Q1

内能的增量ΔU1=Q1=9 J。
(2)从状态A到状态B的过程,体积减小,温度升高 该气体内能的增量ΔU2=ΔU1=9 J

(1)从状态A到状态C 的过程 ,该气体对外界做的功 W1和其内能的 根据热力学第一定律有 Δ U2=W2+Q 2

增量ΔU1。 从外界吸收的热量 Q2=ΔU2-W2=3 J。 关闭 (1)0 9 J (2)9 J 3 J B的过程,该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸 (2)从状态 A到状态
第3节 热力学定律与能量守恒定律

基础夯实

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一、热力学第一定律 1.改变物体内能的两种方式 (1)做功 ; (2)热传递 。 2.热力学第一定律 (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

基础夯实

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二、能量守恒定律 1.内容 能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化 为另一种形式,或者是从一个物体转移 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.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。 3.第一类永动机是不可能制成的,它违背了能量守恒定律 。
正确。 ACE
解析
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来自百度文库答案

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例2关于两类永动机和热力学的两个定律,下列说法正确的是 ( ) A.第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律 B.第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律 C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能,热传递也不一定 改变内能,但同时做功和热传递一定会改变内能 D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能 关闭 的,从单一热源吸收热量,完全变成功也是可能的

(1)高温物体 (2)功 (3)气体体积 V1 (4)不同气体 A 和 B

低温物体 热 气体体积 V2(较大) 混合气体 AB

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突破训练 3.(多选)以下哪个现象不违背热力学第二定律( ) A.一杯热茶在打开盖后,茶会自动变凉 B.没有漏气、没有摩擦的理想热机,其效率可能是100% C.桶中浑浊的泥水在静置一段时间后,泥沙下沉,上面的水变清, 泥、水自动分离 关闭 D.热量自发地从低温物体传到高温物体 热茶自动变凉是热从高温物体传递到低温物体 ,A正确;任何热机效率都不 E.在地面上运动的物体逐渐停下来,机械能全部变为内能

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例3一定质量的理想气体,状态从A→B→C→D→A的变化过程可 用如图所示的p-V图描述,图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量。
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(1)A→B,对应压强值恒为 p2,即为等压过程。 ������������ (2)B→C,由 =恒量 ,V 不变 ,p 减小 ,T 降低。 (3)C→D,由 =恒量 ,p 不变 ,V 减小 ,可知 T 降低。外界对气体做功, 内能减小 ,由 ΔU=W+Q 可知 C→D 过程放热。 (1) 气体状态从 A到B是 WAB=p (选填 “等容”“等压”或“等温”)过程; (4)A → B,气体对外界做功 2(V3-V1) (2) 到C的变化过程中,气体的温度 (选填“升 B→ C,状态从 V 不变B ,气体不做功 高 ”“ 不变 ”或,“ 降低”); C → D ,V 减小 外界对气体做功 WCD=-p1(V3-V2) 状态从 A→BC → CD → D 的变化过程中 ,气体对外界做的总功 (3)状态从 到 的变化过程中 ,气体 (选填“吸热”或“放热”); 关闭 (1)(4) 等压 (2) (3) 放热 (4) p (-V V3-V 23 1)-p1( V3-V2) W=W +W +WCD=p V3-V V AB BC降低 2( 1)-p 1( 2)。 状态从 A→B→C→D 的变化过程中 ,气体对外界所做的总功 为 。 解析 答案
收的热量Q2。
解析 答案

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特别提醒应用热力学第一定律的三点注意 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.由于理想气体没有分子势能,所以当它的内能变化时,主要体现 在分子动能的变化上,从宏观上看就是温度发生了变化。

第二类永动机 从单一热源吸收热量,使之 完全变成功,而不产生其他 影响的机器 不违背能量守恒,但违背热 力学第二定律

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内能的改变可以通过做功或热传递进行,故A正确;对某物体做功,若物体
同时向外放热,则物体的内能不一定增加,B错误;在引起其他变化的情况 下,从单一热源吸收热量可以将其全部变为功,也可以将热量从低温物体

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解析： (1)根据题图乙可知气体在该过程中发生的是等压变化, ������������ 该过程中汽缸内气体的压强始终为p0+ ������ ,选项A错误;由题图乙可 知气体温度升高,内能增大,气体体积膨胀对外做功,根据热力学第 一定律可知,气体必定从外界吸收热量,且气体从外界吸收的热量 大于气体对外做的功,选项B、C、D正确;A和B两个状态,气体温度 不相同,气体分子运动的平均速率不相等,单个分子对汽缸内壁的 平均撞击力也不相等,由于是等压变化,所以汽缸内壁单位面积单 位时间内受到分子撞击的次数不同,选项E错误。

(2)由盖—吕萨克定律得 1 = 2,即
������1 ������2

������

������

������· ������ ������1
pV T

=C

ΔU=Q+W。

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突破训练 4.如图甲所示,用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的理 想气体,活塞上放一砝码,活塞和砝码的总质量为m。现使汽缸内的 气体缓缓按图乙所示的规律从状态A变化到状态B。若该过程中气 体内能发生了变化,气体柱高度增加了Δl,外界大气压强为p0。
第一类永动机违反能量守恒定律,第二类永动机违反热力学第二定律,A、

B错误;由热力学第一定律可知W≠0,Q≠0,但ΔU=W+Q可以等于0,C错误;由
热力学第二定律可知D中描述的现象是可能的,但会引起其他变化,D正确。 关闭 D
解析 答案

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规律总结热力学过程方向性实例
������ ������ ������������

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思维点拨(1)根据p-V图象分析各过程中气体的p、V的变化情况, pV 由 T =C分析T的变化情况。 (2)根据V、T的变化情况分析做功W和气体内能的变化ΔU,由 ΔU=W+Q分析吸、放热情况。 方法归纳对于一定质量的理想气体,状态发生变化时,必然要涉 及做功、热传递、内能的变化,利用气态方程(或实验定律)与热力 学第一定律解决这类问题的一般思路如下:

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考点一 热力学第一定律与能量守恒定律(自主悟透) 1.热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内 能的过程是等效的,而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间 的定量关系。 2.对公式ΔU=Q+W符号的规定

符号 + -

W 外界对物体做功 物体对外界做功

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1.在热力学第二定律中“自发地”指明了热传递等热力学宏观现 象的方向性,不需要借助外界提供能量的帮助。在借助外界提供能 量的帮助下,热量可以由低温物体传到高温物体吗?请举例。 提示可以。如冰箱、空调。 2.在热力学第二定律中“不产生其他影响”的含义是发生的热力 学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面的影 响,如吸热、放热、做功等。在引起其他变化的条件下内能可以全 部转化为机械能吗?请举例。 提示可以。如气体的等温膨胀过程。

基础夯实

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三、热力学第二定律 1.热力学第二定律的两种表述 (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 。或表述为“第二类 永动机是不可能制成 的”。 2.用熵的概念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.热力学第二定律的微观意义 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。 4.第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律 。

例1(多选)关于热力学定律,下列说法正确的是( ) A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量 B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加 C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功 D.不可能使热量从低温物体传向高温物体 E.功转变为热的宏观自然过程是不可逆过程

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传向高温物体,C正确,D错误;涉及热现象的宏观自然过程具有方向性,故E
可能达到100%,B错误;泥水分离是机械能(重力势能)向内能的转化,C正确; 热量不是自发地从低温传到高温物体,D错误;物体因摩擦力而停下来,是 机械能(动能)向内能的转化,是自发过程,E正确。 ACE
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考点三 热力学定律与气体实验定律的综合应用(师生共研)
胀的过程中,温度升高,内能增加,对外做功,由ΔU=W+Q知,气体一定吸热, 选项C错误。 BDE
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2.在如图所示的坐标系中,一定质量的某种理想气体先后发生以 下两种状态变化过程:第一种变化是从状态A到状态B,外界对该气 关闭 体做功为 6 J;第二种变化是从状态 A到状态C,该气体从外界吸收的 (1) 由题意知从状态 A到状态C的过程,气体发生等容变化 热量为9 J。图线AC的反向延长线过坐标原点O,B、C两状态的温 该气体对外界做的功W1=0 度相同,理想气体的分子势能为零。求:

Q 物体吸收热量 物体放出热量

ΔU 内能增加 内能减少

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3.几种特殊情况 (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 内能的增加量。 (2)若过程中不做功,即W=0,则Q=ΔU,物体吸收的热量等于物体 内能的增加量。 (3)若过程的始末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则W+Q=0或W=Q,外界对物体做的功等于物体放出的热量。