2020届高考物理大一轮总复习精品课件(人教版)：热力学定律与能量守恒

第二类永动机
不需要任何动力或燃料，却能不断地 从单一热源吸收热量，使之完全变成功，
对外做功的机器
而不产生其他影响的机器
违背能量守恒定律，不可能制成
不违背能量守恒定律，但违背热力学第 二定律，不可能制成
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思维诊断
(1)第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律
(× )
(2)热机的效率从原理上讲可以达到100%
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考点二 热力学第二定律的理解
2．热力学第二定律的理解 (1)“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。 (2)“不产生其他影响”的涵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。
3．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。 特别提醒 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的 条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的 条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程。
2．对公式 ΔU＝Q＋W 符号的规定
符号
W
Q
ΔU
＋
外界对物体做功
物体 吸收 热量 内能 增加 。
－
物体对外界做功
物体 放出 热量 内能 减少 。
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考点一 热力学第一定律的理解及应用
3.三种特殊的状态变化过程
(1)如图所示的绝热过程：有 Q＝ 0 ，则 W＝ Δ U ，
外界对系统做的功等于系统内能的增加。 (2)不做功过程：即 W＝0，则 Q＝ Δ U ，系统吸收的 热量等于系统内能的增加。 (3)内能不变过程：即 ΔU＝0，则 W＋Q＝0 或 W＝－Q ，外界对系统做的 功等于 系统放出的热量 。
选修3—3 热学
热力学定律与能量守恒
考点一 热力学第一定律的理解及应用 考点二 热力学第二定律的理解 考点三 气体实验定律与热力学第一定律的综合应用
考点一 热力学第一定律的理解及应用
1．热力学第一定律的理解 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。
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思维诊断
(1)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变。
(√ )
(2)绝热过程中，外界压缩气体，对气体做功，气体的内能可能减少。( × )
(3)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，能量并没有消失。
(√)
(4)热传递和做功的实质不相同。
( √)
题组训练
1．[热力学第一定律与热学知识的组合]下列说法中正确的是( ) A．尽管技术不断进步，但热机的效率仍不能达到100%，而制冷机却可 以使温度降到热力学零度 B．雨水没有透过布雨伞是液体表面张力的作用导致的 C．气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关 D．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸 气压强的比值 E．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布 朗运动越不明显
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考点二 热力学第二定律的理解
(1)高温物体
热量Q能自发传给 低温物体
热量Q不能自发传给
(2)功
能自发地完全转化为 不能自发地且不能完全转化为
热
(3)气体体积V1
能自发膨胀到 不能自发收缩到
气体体积V2(较大)
(4)不同气体A和B 能自发混合成 混合气体AB
不能自发分离成
5．两类永动机的比较
第一类永动机
解析
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题组训练
2．[热力学定律的理解]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．机械能转化为内能的实际宏观过程是不可逆过程
1．热力学第二定律的三种表述 (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：如图甲所示，不可能从单一热源 吸收热量 ，使之完全 变成功，而不产生 其他影响 。或表述为“第二类永动机不可能制成”。 (3)如图乙所示，用熵的概念表述：在任何自然过程中，一个孤立系统的 总熵 不会减小 (热力学第二定律又叫作熵增加原理)。
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题组训练
3．[热力学第一定律与气体实验定律的综合应用]一定质量的理想气 体经历如图 A→B→C→D→A 所示循环过程，该过程每个状态视 为平衡态。已知 A 态的温度为 27 ℃。求： (1)B 态的温度 TB。 (2)一次循环过程气体与外界的热交换 Q 为多少？是吸热还是放热？
解析
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考点二 热力学第二定律的理解
(× )
(3)自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，
故要节约能源
(√ )
(4)因为能量守恒，所以不存在“能源危机”
( ×)
(5)热量不可能从低温物体传到高温物体。
( ×)
(6)热机中，燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化。列叙述和热力学定律相关，其中正确的是( ) A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律 B．能量耗散过程中能量不守恒 C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力 学第二定律 D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 E．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
解析：一定质量的理想气体由状态 a 沿 a→b→c 变化到状态 c，吸收了 340 J 的热量，并对外做功 120 J，由热力学第一定律有 ΔU＝Q1＋W1＝340 J－120 J＝ 220 J，即从状态 a 到状态 c，理想气体的内能增加了 220 J；若该气体由状态 a 沿 a→d→c 变化到状态 c 时，对外做功 40 J，此过程理想气体的内能增加还是 220 J，所以可以判定此过程是吸收热量，由热力学第一定律有 ΔU＝Q2＋W2， 得 Q2＝ΔU－W2＝220 J＋40 J＝260 J
解析
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题组训练
2．[应用热力学第一定律定量计算]如图所示，一定质量的理想气体由状 态 a 沿 a→b→c 变化到状态 c 时，吸收了 340 J 的热量，并对外做功 120 J。若该气体由状态 a 沿 a→d→c 变化到状态 c 时，对外做功 40 J，
则这一过程中气体___吸__热___(填“吸收”或“放出”)___2_6_0___J 热量。