高考物理复习高效学习方略热力学定律与能量守恒课件

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
ΔU=Q . ③区别:做功和热传递都能引起系统内能的改变,但做
功是内能和其他形式的能发生 转化 , 热 传 递 是 不 同 物 体 (或一个物体的不同部分)之间内能的 转移 .
(2)热力学第一定律 ①当外界既对系统做功,又对系统热传递时内能的增量 ΔU= W+Q .也就是说,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 之和,这个 关系叫 热力学第一定律 . ②能量守恒定律: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 者从一个物体 转移 到另一个物体,在转化和转移的过程 中,其 总量不变 .
A.外界对气体做功,气体内能增大 B.外界对气体做功,气体内能减小 C.气体对外界做功,气体内能增大 D.气体对外界做功,气体内能减小 解析 A 根据热力学第一定律ΔU=Q+W,因筒内气 体不与外界发生热交换,则Q=0,在M向下滑动的过程中, 外界对气体做功,则W>0,可知ΔU>0,即气体内能增大,A 选项正确.
5.(2010·江苏物理)在将空气压缩装入气瓶的过程中, 温度保持不变,外界做了24 kJ的功.现潜水员背着该气瓶 缓慢地潜入海底,若在此过程中,瓶中空气的质量保持不 变,且放出了5 kJ的热量.在上述两个过程中,空气的内能 共减小________kJ,空气________(选填“吸收”或“放出”)的 总热量为________kJ.
1.热力学第一定律 (1)改变内能的两种方式 ①做功:做功可以改变 物体的内能 ,在绝热过程中, 系统内能的增量等于 外界对系统 所做的功,即 ΔU=W .
②热传递:热传递有三种方式: 热传导 、热对流 和 热辐射 ,热传递也可以改变物体的内能.在单纯的传热过 程中,内能的增量就等于 外界向系统传递的热量 .即
解析 AD 这四个现象中物体运动过程都受到阻力作 用,汽车主要是制动阻力,流星、降落伞是受空气阻力,条 形磁铁下落受磁场阻力.因而这些物体都克服阻力做功,A 项对.四个物体运动过程中,汽车是动能转化成了其他形式 的能,流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式 的能,总之是机械能转化成了其他形式的能,D项对.
3.行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下;流 星在夜空中坠落并发出明亮的光焰;降落伞在空中匀速下 降;条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈,线圈中产生电 流.上述不同现象中所包含的相同的物理过程是( )
A.物体克服阻力做功 B.物体的动能转化为其他形式的能量 C.物体的势能转化为其他形式的能量 D.物体的机械能转化为其他形式的能量
可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的 平衡 , 其中,最重要的两个方面就是 资源 和 环境保护 .
开发新能源,包括 太阳能 、 生物质能 、 风能 和 水流能 .
1.一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程,设气 体分子间的势能可忽略,则在此过程中( )
A.外界对气体做功,气体分子的平均动能增加 B.外界对气体做功,气体分子的平均动能减少 C.气体对外界做功,气体分子的平均动能增加 D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减少
解析 B 一定质量的物体,其内能由温度和体积共同 决定.物体的温度改变时,其内能不一定改变.所以A错 误;做功和热传递是改变物体内能的两种方式.若物体对外 做功为W,同时吸收的热量为Q,且①W>Q,则物体的内能 减少;②W=Q,则物体的内能不变;③W<Q,则物体的内 能增加,所以B正确,C、D错误.
【答案】 -5 放出 29
要点一 热力学第一定律 1.改变内能的两种方式的比较
方式名称 比较项目
做功
热传递
区别
外界对物体做功,
内能变 化情况
物体的内能增加;
物体吸收热量, 内能增加物体放出热量,
物体对外界做功,
内能减少
物体的内能减少
方式名称 比较项目
做功
热传递
做功是宏观 热传递则是通过分子之间
的机械运动 的相互作用,使同一物体
孤立系统的总熵 不会减小 .不少人也把热力学第二定律叫
做熵增加原理.
③从微观角度看,热力学第二定律是一个统计规律 :
一个孤立系统总是从 熵小 的状态向 熵大 的状态 发展 , 而
熵值较大代表着 较为无序 , 所 以 自 发 的 宏 观 过 程 总 是 向
无序程度增大
的方向发展.
3.能源和可持续发展 能量耗散是指各种形式的能最终转化为 内能 , 是 微 观 领域内无序程度 较小 向无序程度 较大 的转化,是能够自 动、全额发生的,而内能向机械能的转化是有条件的,即环 境中必须存在着 温度差 ,而且内能不能全额转化为机械 能,能量的耗散虽然不会使能的总量减少,却会导致能量品 质的 降低 .
(2010·福建理综)如图所示,一定质量的理想气 体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中,容器内装有 一可以活动的绝热活塞.今对活塞施以一竖直向下的压力 F,使活塞缓慢向下移动一段距离后,气体的体积减小.若 忽略活塞与容器壁间的摩擦力,则被密封的气体_____.(填 选项前的字母)
A.温度升高,压强增大,内能减少 B.温度降低,压强增大,内能减少 C.温度升高,压强增大,内能增加 D.温度降低,压强减小,内能增加 解析 C 本题考查热力学第一定律、一定质量气体温 度、压强和体积的关系.容器绝热,活塞对气体做功,由热 力学第一定律可知,气体内能增加;温度是分子平均动能的 标志,且气体内能增加,故温度一定升高;对活塞进行受力 分析p0S+F=p气S,可知,气体压强增大,C项正确.
热力学第二定律的上述两种表述是 等价 的,可以从一 种表述推出另一种表述,它揭示了大量分子参与的宏观过程 的 不可逆性 ,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)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用熵表示热力学第二定律:在任何自然过程中,一个
2.热力学第二定律 (1)热力学第二定律的表述 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.
解析 根据热力学第一定律ΔU=W+Q,第一阶段W1= 24 kJ,ΔU1=0,所以Q1=-24 kJ,故放热;第二阶段W2= 0,Q2=-5 kJ,由热力学第一定律知,ΔU2=-5 kJ,故在 上述两个过程中,空气的内能共减少ΔU=ΔU1+ΔU2=-5 kJ;两过程共放出热量Q=Q1+Q2=-29 kJ,故空气放出的 总热量为29 kJ.
(1)虽然功与能具有相同的单位,但两者是完全不同的两 个概念,在能量守恒定律的表达式中只存在能量,不存在 功.
(2)能量转化和守恒定律是自然界中普遍存在的一种规 律,是无条件的,而机械能守恒定律是有条件的.
【例1】 (2011·广东理综)如图为某种椅子与其升降部 分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体,M 可沿N的内壁上下滑动.设筒内气体不与外界发生热交换, 在M向下滑动的过程中( )
由大量分子的 量用来量度
热运动和分子 热传递过程
的相对位置所 中内能转移
决定的能
的多少
做功过程 是机械能 或其他形 式的能和 内能之间 的转化过 程
关 系
温度和内能是状态量,热量和功则是过程量,热传递的 前提条件是存在温差,传递的是热量而不是温度,实质 上是内能的转移
(1)温度、内能、热量和功是热学中相互关联的四个物理 量.当物体的内能改变时,温度不一定改变.只有当通过热 传递改变物体内能时才会有热量传递,但能的形式没有发生 变化.
解析 D 绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传 递,膨胀过程气体体积增大,外界对气体做的功W<0,由ΔU =U2-U1=W可知,气体内能减小.由于气体分子间的势能 忽略,故气体分子的平均动能减小.故D正确.
2.关于物体的内能以及变化,以下说法正确的是( ) A.物体的温度改变时,其内能必定改变 B.物体对外做功,其内能不一定改变;向物体传递热 量,其内能也不一定改变 C.物体对外做功,其内能必定改变;物体向外传出一 定热量,其内能必定改变 D.若物体与外界不发生热交换,则物体的内能必定不 改变
一定质量的气体,从同一个初始状态经过一个
(3)某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减 少量和增加量一定相等.
(4)某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增 加,且减少量和增加量一定相等.
(5)在利用能量守恒定律解题时,要注意先搞清楚过程中 有几种形式的能在转化或转移,分析初、末状态,确定ΔE 增、ΔE减各为多少,再由ΔE增=ΔE减列式计算.
(2)热量是热传递过程中的特征物理量,离开过程谈热量 毫无意义.就某一状态而言,只有“内能”,根本不存在 “热量”和“功”,因此不能说一个系统含有“多少热量” 或“多少功”.
(3)物体的内能大,并不意味着物体一定会对外做功或向 外传递热量.只有物体的内能变化较大时,做的功或传递的 热量才会多.
4.能量守恒定律的理解及应用 (1)自然界中能量的存在形式:物体运动具有动能、分子 运动具有分子动能、电荷运动具有电能、原子核内部的运动 具有原子能等,可见,在自然界中不同的能量形式与不同的 运动形式相对应. (2)不同形式的能量之间可以相互转化,且这一转化过程 是通过做功来完成的.
4.关于永动机和热力学定律的讨论,下列叙述正确的 是( )
A.第二类永动机违反能量守恒定律 B.如果物体从外界吸收了热量,则物体的内能一定增 加 C.外界对物体做功,则物体的内能一定增加 D.做功和热传递都可以改变物体的内能,但从能量转 化或转移的观点来看这两种变化方式是有区别的
解析 D 第二类永动机违反热力学第二定律,并不违 反能量守恒定律,故A错.据热力学第一定律ΔU=Q+W知 内能的变化由做功W和热传递Q两个方面共同决定,只知道 做功情况或只知道传热情况无法确定内能的变化情况,故 B、C错误.做功和热传递都可改变内能.但做功是不同形式 能的转化,而热传递是同种形式能间的转移,这两种方式是 有区别的,故D正确.
【例2】 (2011·全国新课标理综) 关于一定量的气体, 下列叙述正确的是( )
A.气体吸收的热量可以完全转化为功 B.气体体积增大时,其内能一定减少 C.气体从外界吸收热量,其内能一定增加 D.外界对气体做功,气体内能可能减少
解析 AD 当气体体积增大而内能不变时,气体吸收 的热量全部用来对外做功,A正确;当气体体积增大时,对 外做功,若同时吸收热量,且吸收的热量多于对外做的功, 内能会增加,所以B错误;若气体吸收热量的同时对外做 功,且吸收的热量少于对外做的功,则其内能会减少,C错 误;若外界对气体做功的同时气体向外放出热量, 且放出的 热量多于外界对气体所做的功,则气体内能减少,所以D正 确.
区别
从运动形 式上看
向物体的微
的不同部分或不同物体间
观分子热运 的分子热运动发生变化,
动的转化 是内能的转移
方式名称 比同

从能量的 角度看
的能向内能的转
一物体不同部分
化过程
之间内能的转移

能的性质 能的性质发生了 变化情况 变化
能的性质不变
相互联系
做一定量的功或传递一定量的热量 在改变内能的效果上是相同的

物体对外界做功 物体放出热量 内能减少
(4)三种特殊情况
3.温度、内能、热量、功的比较
温度
内能(热能)
热量

表示物体的冷热 程度,是物体分 子平均动能大小 含 的标志,它是大 义 量分子热运动的 集体表现,对个 别分子来说,温 度没有意义
物体内所有分 是热传递过
子动能和势能 程中内能的
的总和,它是 改变量,热
当一个系统的内能发生变化时,一定要分析做功和热传 递两种可能性,不能遗漏其中一种.
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:W+Q=ΔU. (3)W、Q、ΔU的“+、-”号法则
物理量
意义
W
符号
Q
ΔU

外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加
相关文档
最新文档