第二课时 热力学定律 能量守恒定律2010年11月16日
人教版高中物理选择性必修第三册 第三章 热力学定律 第2、3节 热力学第一定律 能量守恒定律
解析：打开阀门 K，使 A 中的水逐渐流向 B 中，最后水面持平，A 中水面下 降 hA，B 中水面上升 hB，相当于 A 中 SAhA 体积的水移到 B 中，且 SAhA＝SBhB， 这部分水的重心降低，重力对水做正功，重力势能减小了。大气压力做功情 况是大气压对 A 容器中的水做正功，对 B 容器中的水做负功，所以，大气压 力对水做的总功为 p0SAhA－p0SBhB，由于 SAhA＝SBhB，所以大气压对水做的 总功为零，又由于系统绝热，与外界没有热交换，只有水重力做功，重力势 能转化为内能，故选项 D 正确。 答案：D
对能量守恒定律的理解
[学透用活] 1．能量的存在形式及相互转化 (1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内 能，还有电磁能、化学能、原子能等。 (2)各种形式的能可以相互转化。例如，利用电炉取暖或烧水，电能转化 为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能 转化为内能。
气体，A 的密度小，B 的密度大。抽去隔板，加热气体，使两部分气体
均匀混合。设在此过程中气体吸收的热量为 Q，气体内能的增量为 ΔE，
则
()
A．ΔE＝Q
B．ΔE<Q
C．ΔE>Q
D．ΔE＝0
[解析] 抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀分布，其重心升高，重力
势能增加，由能量守恒定律知，增加的重力势能由内能转化而来，所以内能的增
2．判一判
(1)外界对系统做功，系统的内能一定增加。
(×)
(2)系统内能增加，一定是系统从外界吸收热。
(×)
(3)系统从外界吸收热量 5 J，内能可能增加 5 J。
(√ )
(4)系统内能减少，一定是快速推动活塞对汽缸内气体做功 10 J，气体内能改变了多少？若保持气体 体积不变，外界对汽缸传递 10 J 的热量，气体内能改变了多少？能否说明 10 J 的功等于 10 J 的热量？ 提示：无论外界对气体做功 10 J，还是外界给气体传递 10 J 的热量，气体 内能都增加了 10 J，说明做功和传热在改变物体内能上是等效的，但不能 说 10 J 的功等于 10 J 的热量，因为功与热量具有本质区别。
热力学第二定律-PPT课件
答案 C
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典例精析 二、热力学第一定律和热力学第二定律
返回
【例3】 关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正 确的是( ) A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，
而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式 的能，故这两条定律是相互矛盾的 B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响， 故两条定律并不矛盾
答案 B
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典例精析 一、热力学第二定律的基本考查 返回
【例2】 如图1中汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是 导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的， 但不漏气，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并 通过活塞对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则 下列说法正确的是( )
的是( D )
A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达 到绝对零度
B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的 C．第二类永动机遵从能量守恒定律，故能制成 D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，同时空
气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了0.5×105 J
解析 由于汽缸壁是导热的，外界温度不变，活塞杆与外界连 接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，所 以汽缸内的气体温度也不变，要保持其内能不变，该过程气体 是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能 保证内能不变，但此过程不违反热力学第二定律．此过程由外 力对活塞做功来维持，如果没有外力对活塞做功，此过程不可 能发生．
程都具有
，都是不可逆的．
方向性
7
一、热力学第二定律 返回 延伸思考
热传导的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物 体”？ 答案 不能．
热力学第二定律
五、热力学第二定律的统计意义
A
B
不可逆过程的初态和终态存在怎样的差别?
以气体自由膨胀为例，假设A中装有a、b、c、d
4个分子（用四种颜色标记）。开始时，4个分子都 在A部，抽出隔板后分子将向B部扩散并在整个容器 内无规则运动。
分布
详细分布
（宏观态） （微观态）
A4B0（宏观态） 微观态数 1
A3B1（宏观态） 微观态数4
六、熵的计算
为了正确计算熵变，必须注意以下几点：
1. 对于可逆过程熵变可用下式进行计算
S2
S1
12
dQ T
2. 如果过程是不可逆的不能直接应用上式。
由于熵是一个态函数，熵变和过程无关，可以
设计一个始末状态相同的可逆过程来代替，然后再
应用上式进行熵变的计算。
例6-11 今有1kg 0 ºC的冰熔化成0 ºC 的水，求其熵 变（设冰的熔解热为3.35105 J/kg)。
温馨 提示
1. 热一律给出了内能与其他形式的能量相互转化时， 总数量的守恒关系。热二律则指明了内能和其他 形式的能量相互转化时，自发进行的方向。
2. 热二律是从大量宏观事实中概括出来的，对有限 范围内的宏观过程适用，对少量粒子的微观体系 不适用。
3. 热力学第二定律的实质：一切与热现象有关的实 际宏观过程都是不可逆的。
微观态为6，几率最大为6/16。
若系统分子数为N，则总微观态数为2N，N个分
子自动退回A室的几率为1/2N。 1mol气体的分子自由膨胀后，所有分子退回到A
室的几率为 1 / 26.0231023 意味着此事件观察不到。
分子处于均匀分布的宏观态，相应的微观态出现 的几率最大，实际观测到的可能性或几率最大。对于 1023个分子组成的宏观系统来说，均匀分布和趋于均 匀分布的微观态数与微观状态总数相比，此比值几乎 或实际上为100%。
热力学第一定律 能量守恒定律 课件 (共22张PPT)
(3)应用①各种形式的能可以转化，但能量在转化过程中总伴有内能的损失．②各种互不相关的物理现象，可以用能量守恒定律联系在一起．
1．概念：不消耗任何能量而能永远对外做功的机器．2．结果：17～18世纪，人们提出了许多永动机设计方案，但都以失败而告终．3．原因：设想能量能够无中生有地创造出来，违背了热力学第一定律．4．启示：人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律．
解析：(1)根据热力学第一定律表达式中的符号法则，知Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J．由ΔU＝W＋Q，则W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J＝1.6×105 J．W＞0，说明是外界对气体做了功．(2)Q＝3.5×105 J，W＝－2.3×105 J，则ΔU＝Q＋W＝1.2×105 J，ΔU为正值，说明气体的内能增加1.2×105 J．答案：(1)外界对气体做功 1.6×105 J (2)增加了1.2×105 J
知识点二 能量守恒定律
(3)亥姆霍兹的贡献从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示了它们之间的统一性．4.能量守恒定律(1)内容：能量既不会消失，也不会创生，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，而能量的总值保持不变．(2)意义：揭示了自然科学各个分支之间的普遍联系，是自然界内在统一性的第一个有力证据．
3.2 热力学第一定律3.3 能量守恒定律
高中物理精品课件：热力学定律与能量守恒定律
命题点三 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 能力考点 师生共研
例3 (2019·陕西第二次质检)如图6所示，一个长方形汽缸放置于水平地面上， 左右侧壁光滑且绝热，底面面积为S＝20 cm2且导热良好，质量为m＝2 kg且绝 热的活塞下方封闭了一定量的理想气体，稳定时气柱长度为h＝20 cm.现在在 活塞上放一个物块(未画出)，待系统再次稳定后，活塞下方的气柱长度变为 h′＝10 cm，已知大气压强始终为p0＝1×105 Pa，重力加速度g＝ 10 m/s2，一切摩擦阻力不计、汽缸气密性良好且外界环境温度保 持不变.求： (1)活塞上所放物块的质量M； 答案 见解析
√B.气体向外界放出热量2.0×105 J
C.气体从外界吸收热量6.0×104 J D.气体向外界放出热量6.0×104 J
二 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. 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 .
锁定的绝热活塞分为体积相等的a、b两部分.已知a部分气体为1 mol氧气，b部分 气体为2 mol氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体.解除锁定，活塞滑 动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的
体积分别为Va、Vb，温度分别为Ta、Tb.下列说法正确的是
A.Va>Vb，Ta>Tb B.Va>Vb，Ta<Tb
变式4 (多选)(2016·全国卷Ⅱ·33(1)改编)一定量的理想气体从状态a开始，经
第二课时 能量守恒定律热力学第二定律气体
限接近，热力学温度T与摄氏温度t的关系
为：T＝t＋
K.一般不精确的计算，
容器的容积
• (2)体积
空间
•
①宏观上：容纳气体的
m3
．
• ②微观上：气体分子所能达到的
．
• ③单位：国际单位为 dm3＝106 cm3.
，且1 m3＝103
• (3)压强
• ①宏观上：器壁单位面积上受压到力的 ．
• ②总微冲观量 上：大量气体分子单位时间作用在
违背热力学第二定 律，不可能实现
• 1．描述气体的状态参量
• (1)温度
• ①宏观上：表示物体冷的热 程度． • ②微观上：表示气体分子无规则热剧运烈 动的
程度．
• ③温标：常用的温标有热力学温标(绝对温
标)和摄氏温标，规定－273.15 ℃为绝对零
度，2记73.作150 K，绝对零度不可能达到2只73能无
• B．从目前的理论看来，只要实验设备足 够高级，可以使温度降低到－274 ℃
• C．第二类永动机是不能制造出来的，尽 管它不违反热力学第一定律，但它违反热 力学第二定律
• D．机械能可以自发地全部转化为内能，
• 【解析】 房间内打开冰箱门再接通电源， 冰箱吸收和放出的热量相等，即使时间再 长室内温度也不会降低，选项A错；绝对 温度为－274 ℃，是不可能达到的，选项 B错；内能不能全部转化为机械能而不引 起其他变化，否则就违背了热力学第二定 律，选项D错．
• 【答案】 A
• 2．3(2009年全国卷Ⅰ)下列说法正确的是 ()
• A．气体对器壁的压强就是大量气体分子 作用在器壁上的平均作用力
• B．气体对器壁的压强就是大量气体分子 单位时间作用在器壁上的平均冲量
第二节能量守恒定律(共10张PPT)
这种高温高压的制冷剂蒸汽来到冷凝器，由于制冷剂的温度比外界空气高， 因此向空气放热，热力学能减少，被冷却而凝结成常温高压的液体（如p ≈ 9.0×105 Pa ，t ≈ 37 ℃）。
这些常温高压的液态制冷剂由干燥过滤器滤掉水分和杂质，进入毛细管。毛 细管是内径为～1 mm、长为2～4 m的细长铜管。通过毛细管的节流降压，制冷剂变成低温 低压的液体（如 p ≈ 1.5×105 Pa，t ≈－20 ℃）。
电冰箱主要由压缩机、冷凝器、 毛细管、蒸发器四个部分组成，如 右图所示，除了蒸发器和部分毛细 管装在冷库（冷冻室和冷藏室）内 部外，其他部件都装在冷库之外。 这四个部分由管道连接，组成一个 密闭的连通器系统，制冷剂作为工 作物质，由管道输送，经过这四个 部分，完成工作循环。
压缩机是电冰箱的“心脏”，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂做功，将气态制 冷剂压缩。根据热力学第一定律，忽略热传递，由于压缩机对制冷剂做功，所以使制
根据热力学第一定律，忽略热传递，由于压缩机对制冷剂做功，所以使制冷剂的热力学能增加，变成高温高压的蒸汽（如p ≈ × 植物作为食物被动物吃掉，植物的化学能又转化为动物的化学能；
通过了蒸发器的制冷剂全部蒸发变为气体，再被吸入压缩机，进入下一个工作循环。这 样，只要压缩机工作，制冷剂就会循环流动，不断地从冷库吸取热量，使冷保持相当低的 温度。
（然6后）气同态学制的冷化剂学从在能冷转库1化9吸为世取石热纪头量的中，机热叶械力能，学；能迈增尔加。（下左）、焦耳（下中）和亥姆霍兹（下右）等科 5如×此10不5 断J，循学这环时家可空达经气到与提过外高界长室传内期递温的的度热的实量目是验的多。探少？索是，吸热共还是同放确热？定了一个规律：
热力学第二定律
热力学第二定律摘要：继热力学第一定律之后克劳修斯和开尔文提出了热力学第二定律，本文介绍了热力学第二定律的定义及热力学第二定律使用的条件，除此之外还介绍了它的单方性的性质，为了加深读者对热力学第二律的理解，本文列举了热力学第二定律的部分应用仅供读者参考。
关键词：热力学第二定律；克劳修斯；开尔文；单方向性作者简介：0引言：热力学第一定律指出各种形式的能量在相互转化的过程中必须满足能量守恒定律，对过程行进的方向并没有给出任何限制。
但是实际发生的过程中如果涉及热量或内能与其形式能量的转化。
则所有过程都是具有单方向性。
更普遍的说，凡是涉及热现象的实际过程的方向问题。
它是独立于热力学第一定律的另一个定律。
卡诺提出了卡诺定理，但是卡诺对热机工作过程的认识是不正确的，他认为热机是通过把从高温热源传到热源做功的，工作物质从高温热源吸取热量与在低温热源放出的热量相等，犹如水利及做功是通过水从高处流向低处，在高处和低处流过的水量是一样的。
在热力学第一定律被发现以后克劳修斯和开尔文分别审了卡诺的工作，指出要证明卡诺定理要有一个新的原理，从而发现了热力学第二律。
1热力学第二定律简介1.1热力学第二定律定义不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响；不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。
①克氏表述：在与外界没有物质和能量交换的封闭系统（如热水瓶）中。
②开氏表述：不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响(这是从能量消耗的角度说的,它说明第二类永动机是不可能实现的）。
热力学第二定律是热力学的基本定律之一，是指热永远都只能由热处转到冷处(在自然状态下)。
它是关于在有限空间和时间内，一切和热运动有关的物理化学过程具有不可逆性的经验总结[1]。
上述①中的内容是克劳修斯在1850年提出的。
②的讲法是开尔文于1851年提出的。
这些表述都是等效的。
在①的讲法中，指出了在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物体转移，也就是说在自然条件下，这个转变过程是不可逆的。
高中物理能量守恒定律公式知识点归纳
高中物理能量守恒定律公式知识点归纳高中物理能量守恒定律公式知识点归纳在日复一日的学习中，大家都背过不少知识点，肯定对知识点非常熟悉吧！知识点就是掌握某个问题/知识的学习要点。
还在为没有系统的知识点而发愁吗？下面是店铺精心整理的高中物理能量守恒定律公式知识点归纳，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。
高中物理能量守恒定律公式知识点归纳11.阿伏加德罗常数NA=6.02×1023/mol；分子直径数量级10-10米2.油膜法测分子直径d=V/s {V:单分子油膜的体积(m3)，S:油膜表面积(m)2｝3.分子动理论内容：物质是由大量分子组成的；大量分子做无规则的热运动；分子间存在相互作用力。
4.分子间的引力和斥力(1)r10r0，f引=f斥≈0，F分子力≈0，E分子势能≈05.热力学第一定律W+Q=ΔU{(做功和热传递，这两种改变物体内能的方式，在效果上是等效的)，W:外界对物体做的正功(J)，Q:物体吸收的热量(J)，ΔU:增加的内能(J)，涉及到第一类永动机不可造出〔见第二册P40〕｝6.热力学第二定律克氏表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化(热传导的方向性)；开氏表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化(机械能与内能转化的方向性){涉及到第二类永动机不可造出〔见第二册P44〕｝7.热力学第三定律：热力学零度不可达到{宇宙温度下限：-273.15摄氏度(热力学零度)｝注:(1)布朗粒子不是分子,布朗颗粒越小，布朗运动越明显,温度越高越剧烈；(2)温度是分子平均动能的标志；(3)分子间的引力和斥力同时存在,随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得比引力快；(4)分子力做正功，分子势能减小,在r0处F引=F斥且分子势能最小；(5)气体膨胀,外界对气体做负功W<0 u="">0；吸收热量，Q>0(6)物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和，对于理想气体分子间作用力为零，分子势能为零；(7)r0为分子处于平衡状态时，分子间的距离；(8)其它相关内容：能的转化和定恒定律〔见第二册P41〕/能源的开发与利用、环保〔见第二册P47〕/物体的内能、分子的动能、分子势能〔见第二册P47〕。
热力学第二定律课件
热力学第二定律
1. 物理过程具有方法性
2. 定律内容
3. 热力学第二定律揭示了大量分子参 与的客观过程的方向性。
4. 局限性：热力学第二定律不适用于 少量分子，也不能把它推广到无限 的宇宙。
举例：
混合气体不能自发分开 气体不能自发散开形成真空 热超导具有方向性
定律内容： 两种表述：
•克劳修斯表述(1850年)：不可能使热量自发 地从低温物体传递到高温物体，而不引起其 他变化。（热量不能自发地从低温物体传递 到高温物体。）
高温物体 热量 低温物体
2、疑问：电冰箱内的温度比 外界低，为什么能够不断的把 箱内的热量传给外界的空气？
3、归纳总结
分析：
致冷系统把冰箱内的热量传给外界 的空气，这是因为电冰箱消耗电能， 对致冷系统做了功，这种热量传递 不是自发的，而是受到了外界的影 响或是说帮助。
归纳总结：
热传导的过程是有方向性的。
第二类永动机
1、现象：运动的物体由于克服摩擦力 做功，这个过程中，物体的动能转化 成为内能，使物体和地面的温度升高。
2、有人设想：发明一种热机，用它把 物体和地面所产生的热量都吸收过来， 将内能全部转化为动能，使因摩擦停 止的物体重新运动起来，而不引起其 他变化。
分析
自然界中没有这样的现象，一个放在 水平地面上的物体，靠降低温度，可 以把内能自发地转化成为动能，使这 个物体运动起来。
•开尔文表述(1851年)：不可能从单一热源吸 收热量并把它全部用来做功，而不引起其他 变化。或者说第二永类动机不可能制成。 （热量不能完全变成功，功可完全变成内 能。）
•两种表述是等价的。
设问回答
因为不可能从海水中吸取热量来 做功，而而不引起其他变化。
人教版高中物理新课标教材目录(2010年4月第三版)
人教版高中物理新课标教材目录（2010年4月第三版）必修1物理学与人类文明第一章运动的描述1．质点参考系和坐标系2．时间和位移3．运动快慢的描述──速度4．实验：用打点计时器测速度5．速度变化快慢的描述──加速度第二章匀变速直线运动的研究1．实验：探究小车速度随时间变化的规律2．匀变速直线运动的速度与时间的关系3．匀变速直线运动的位移与时间的关系4．匀变速直线运动的速度与位移的关系5．自由落体运动6．伽利略对自由落体运动的研究第三章相互作用1．重力基本相互作用2．弹力3．摩擦力4．力的合成5．力的分解第四章牛顿运动定律1．牛顿第一定律2．实验：探究加速度与力、质量的关系3．牛顿第二定律4．力学单位制5．牛顿第三定律6．用牛顿运动定律解决问题（一）7．用牛顿运动定律解决问题（二）必修2第五章曲线运动1．曲线运动2．平抛运动3．实验：研究平抛运动4．圆周运动5．向心加速度6．向心力7．生活中的圆周运动第六章万有引力与航天1．行星的运动2．太阳与行星间的引力3．万有引力定律4．万有引力理论的成就5．宇宙航行6．经典力学的局限性第七章机械能守恒定律1．追寻守恒量——能量2．功3．功率4．重力势能5．探究弹性势能的表达式6．实验：探究功与速度变化的关系7．动能和动能定理8．机械能守恒定律9．实验：验证机械能守恒定律10．能量守恒定律与能源选修3-1第一章静电场1．电荷及其守恒定律2．库仑定律3．电场强度4．电势能和电势5．电势差6．电势差与电场强度的关系7．静电现象的应用8．电容器的电容9．带电粒子在电场中的运动第二章恒定电流1．电源和电流2．电动势3．欧姆定律4．串联电路和并联电路5．焦耳定律6．导体的电阻7．闭合电路的欧姆定律8．多用电表的原理9．实验：练习使用多用电表10．实验：测定电池的电动势和内阻11．简单的逻辑电路第三章磁场1．磁现象和磁场2．磁感应强度3．几种常见的磁场4．通电导线和磁场中受到的力5．运动电荷在磁场中受到的力6．带电粒子在匀强磁场中的运动选修3-2第四章电磁感应1．划时代的发现2．探究感应电流的产生条件3．楞次定律4．法拉第电磁感应定律5．电磁感应现象的两类情况6．互感和自感7．涡轮流、电磁阻尼和电磁驱动第五章交变电流1．交变电流2．描述交变电流的物理量3．电感和电容对交变电流的影响4．变压器5．电能的输送第六章传感器1．传感器及其工作原理2．传感器的应用3．实验：传感器的应用附录一些元器件的原理和使用要点选修3-3第七章分子动理论1．物体是由大量分子组成的2．分子的热运动3．分子间的作用力4．温度和温标5．内能第八章气体1．气体的等温变化2．气体的等容变化和等压变化3．理想气体的状态方程4．气体热现象的微观意义第九章固体、液体和物态变化1．固体2．液体3．饱和汽与饱和汽压4．物态变化中的能量交换第十章热力学定律1．功和内能2．热和内能3．热力学第一定律能量守恒定律4．热力学第二定律5．热力学第二定律的微观解释6．能源和可持续发展选修3-4第十一章机械振动1．简谐运动2．简谐运动的描述3．简谐运动的回复力和能量4．单摆5．外力作用下的振动第十二章机械波1．波的形成和传播2．波的图象3．波长、频率和波速4．波的衍射和干涉5．多普勒效应6．惠更斯原理第十三章光1．光的反射和折射2．全反射3．光的干涉4．实验：用双缝干涉测量光的波长5．光的衍射6．光的偏振7．光的颜色色散8．激光第十四章电磁波1．电磁波的发现2．电磁振荡3．电磁波的发射和接收4．电磁波与信息化社会5．电磁波谱第十五章相对论简介1．相对论的诞生2．时间和空间的相对性3．狭义相对论的其他结论4．广义相对论简介选修3-5第十六章动量守恒定律1．实验：探究碰撞中的不变量2．动量和动量定理3．动量守恒定律4．碰撞5．反冲运动火箭第十七章波粒二象性1．能量量子化2．光的粒子性3．粒子的波动性4．概率波5．不确定性关系第十八章原子结构1．电子的发现2．原子的核式结构模型3．氢原子光谱4．玻尔的原子模型第十九章原子核1．原子核的组成2．放射性元素的衰变3．探测射线的方法4．放射性的应用与防护5．核力与结合能6．重核的裂变7．核聚变8．粒子和宇宙选修1-1第一章电场电流一、电荷库仑定律二、电场三、生活中的静电现象四、电容器五、电流和电源六、电流和热效应第二章磁场一、指南针与远洋航海二、电流的磁场三、磁场对通电导线的作用四、磁场对运动电荷的作用五、磁性材料第三章电磁感应一、电磁感应现象二、法拉第电磁感应定律三、交变电流四、变压器五、高压输电六、自感现象涡流七、课题研究：电在我家中第四章电磁波及其应用一、电磁波的发现二、电磁波谱三、电磁波的发射和接收四、信息化社会五、课题研究：社会生活中的电磁波选修1-2致同学们第一章分子动理论内能一、分子及其热运动二、物体的内能三、固体和液体四、气体第二章能量的守恒与耗散一、能量守恒定律二、热力学第一定律三、热机的工作原理四、热力学第二定律五、有序、无序和熵六、课题研究：家庭中的热机第三章核能一、放射性的发现二、原子与原子核的结构三、放射性衰变四、裂变和聚变五、核能的利用第四章能源的开发与利用一、热机的发展与应用二、电力和电信的发展与应用三、新能源的开发四、能源与可持续发展五、课题研究：太阳能综合利用的研究选修2-1第一章电场直流电路第1节电场第2节电源第3节多用电表第4节闭合电路的欧姆定律第5节电容器第2章磁场第1节磁场磁性材料第2节安培力与磁电式仪表第3节洛伦兹力和显像管第3章电磁感应第1节电磁感应现象第2节感应电动势第3节电磁感应现象在技术中的应用第4章交变电流电机第1节交变电流的产生和描述第2节变压器第3节三相交变电流第5章电磁波通信技术第1节电磁场电磁波第2节无线电波的发射、接收和传播第3节电视移动电话第4节电磁波谱第6章集成电路传感器第1节晶体管第2节集成电路第3节电子计算机第4节传感器选修2-2第1章物体的平衡第1节共点力平衡条件的应用第2节平动和转动第3节力矩和力偶第4节力矩的平衡条件第5节刚体平衡的条件第6节物体平衡的稳定性第2章材料与结构第1节物体的形变第2节弹性形变与范性形变第3节常见承重结构第3章机械与传动装置第1节常见的传动装置第2节能自锁的传动装置第3节液压传动第4节常用机构第5节机械第4章热机第1节热机原理热机效率第2节活塞式内燃机第3节蒸汽轮机燃气轮机第4节喷气发动机第5章制冷机第1节制冷机的原理第2节电冰箱第3节空调器选修2-3第一章光的折射第1节光的折射折射率第2节全反射光导纤维第3节棱镜和透镜第4节透镜成像规律第5节透镜成像公式第2章常用光学仪器第1节眼睛第2节显微镜和望远镜第3节照相机第3章光的干涉、衍射和偏振第1节机械波的衍射和干涉第2节光的干涉第3节光的衍射第4节光的偏振第4章光源与激光第1节光源第2节常用照明光源第3节激光第4节激光的应用第5章放射性与原子核第1节天然放射现象原子结构第2节原子核衰变第3节放射性同位素的应用第4节射线的探测和防护第6章核能与反应堆技术第1节核反应和核能第2节核裂变和裂变反应堆第3节核聚变和受控热核反应。
热力学三大基本定律是什么？一文带你搞懂
热力学三大基本定律是什么？一文带你搞懂虽然从远古时期人类早就学会了取火和用火，人们就注意探究热、冷现象本身。
但是热力学成为一门系统的学科却要到19世纪，在19世纪40年代前后，人们已经形成了这样的观念:自然界的各种现象间都是相互联系和转化的。
人们对热的研究也不再是孤立地进行，而是在热与其他现象发生转化的过程中认识热，特别是在热与机械功的转比中认识热。
热力学在发展过程中形成了三大基本定律，它们构成了热力学的核心。
热力学第一定律：能量守恒定律德国物理学家迈尔从1840年起就开始研究自然界各种现象间的转化和联系。
在他的论文《与有机运动相联的新陈代谢)中，把热看作“力”(能量)的一一种形式，他指出'热是能够转比为运动的力“。
他还根据当时的气体定压和定容比热的资料,计算出热的机械功当量值为367kgm/千k。
在论文中，迈尔详细考察了当时已知的几种自然现象的相互转化，提出了“力“不灭思想，迈尔是最早表述了能量守恒定律也就是热力学第一定律的科学家。
1847年，德国科学家亥姆霍兹发表了著作《论力的守恒》。
他提出一切自然现象都应该用中心力相互作用的质点的运动来解释，这个时候热力学第一定律也就是能量守恒定律已经有了一个模糊的雏形。
1850年，克劳修斯发表了《论热的动力和能由此推出的关于热学本身的定律》的论文。
他认为单一的原理即“在一切由热产生功的情况，有一个和产生功成正比的热量被消耗掉，反之，通过消耗同样数量的功也能产生这样数量的热。
” 加上一个原理即“没有任何力的消耗或其它变化的情况下，就把任意多的热量从一个冷体移到热体，这与热素的行为相矛盾”来论证。
把热看成是一种状态量。
由此克劳修斯最后得出热力学第一定律的解析式：dQ=dU-dW从1854年起，克劳修斯作了大量工作，努力寻找一种为人们容易接受的证明方法来解释这条原理。
经过重重努力，1860年，能量守恒原理也就是热力学第一定律开始被人们普遍承认。
能量守恒原理表述为一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。
3.3-4能量守恒定律与热力学第二定律
•因此，热机的效率不可能达到100%，汽车上 的汽油机械效率只有20%～30%，蒸汽轮机的 效率比较高，也只能达到60%，即使是理想热 机，没有摩擦，也没有漏气等能量损失，它也 不可能把吸收的热量百分之百的转化成机械能， 总要有一部分散发到冷凝器中。 热转换为功的过程也是不可逆的，具有方向性。
机械能和内能的转化过程具有方向性 机械能可以全部转化成内能，但内能却不 能全部转化成机械能，同时不引起其他变化。 热力学第二定律的开尔文表述
•不管如何表述，热力学第二定律的实质在于揭示了： 一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
历史上的永动机模型
磁力型永动机 1570年，意大利的泰斯尼 尔斯，提出用磁石的吸力可以 实现永动机。A是一个磁石， 铁球G受磁石吸引可沿斜面滚 下去，滚到上端的E处，从小 洞B落下，经曲面BFC返回， 复又被磁石吸引，铁球就可以 沿螺旋途径连续运动下去。
历史上的永动机模型
浮力型
浸润型
某种变化有自动发生的趋势，一旦发生就 无需借助外力，可以自动进行，这种变化称为 自发变化。 自发变化的共同特征—不可逆性 任何 自发变化的逆过程是不能自动进行的。
——以上说明热传导具有方向性
热力学第二定律的一种表述:热量不能自发 地从低温物体传到高温物体,而不引起其他变化。 这是热力学第二定律的克劳修斯表述。
（按照热传递的方向性来表述的） •热力学第二定律的克劳修斯表述实质上就是： 热传递过程是不可逆的。
一个在水平地面上的物体，由于克 服摩擦力做功，最后要停下来。在这个 过程中，物体的动能转化成为内能，使 物体和地面的温度升高。
•电冰箱内部的温度比外部低，为什么致冷系统还能 够不断地把冰箱内的热量传给外界的空气？
•这是因为电冰箱消耗了电能，对致冷系统做了功。 一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量传给 外界的空气了。相反，外界的热量会自发地传给电 冰箱，使其温度逐渐升高。
能量守恒定律(高中物理教学课件)完整版2
C．EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 D转．换E为P一气部体分的转内换能成，活其塞余的部重分力仍势为能弹，簧一的部弹分性势能
例3.关于热学现象和热学规律，下列说法中正确 的是（ C ） A．布朗运动就是液体分子的热运动 B．用油膜法测分子直径的实验中，应使用纯油 酸滴到水面上
03.能量守恒定律 图片区
一.探索能量守恒的足迹
1.人类对能量的认识：
能量的概念是人类在对物质运动规律进行长期探索中 建立起来的。所有自然现象都涉及能量，人类的任何活 动都离不开能量。
能量具有不同的形式，有描述热运动的内能、描述机 械运动的机械能、描述光辐射的光能，等等。不同形式 的运动都可以用能量来描述。也就是说，我们可以用能 量的观念把热、电、光、磁等都统一起来描述。但是， 在科学史上人们真正以“能量”的观念来探索各种运动 形式本质的过程却是非常曲折的。
例7.一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法 正确的是（ D ） A.物体机械能不变，内能也不变 B.物体机械能减小，内能不变 C.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总 量减小
D.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总 量不变
二. 能量守恒定律
3.应用步骤： ①需要选择孤立系统为研究对象 ②分清共有多少种形式的能(如动能、势能、电能、 内能等)在转化 ③明确哪些能量增加，哪些能量减少 ④列表达式： I.根据某一状态的能量等于另一状态的能量，列 方程：E1＝E2 II.根据减少的总能量一定等于增加的总能量， 列 方程：ΔE减＝ΔE增
B．冰雹的势能转化为冰雹的动能
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【想一想】 功、热量和内能之间有什么联系？
【提示】 功、热量和内能是三个联系密切的不同概念．功 和热量分别是能量在转化和转移过程中物体内能的改变量，都是
一个过程量，其多少与物体内能的多少、温度的高低无关．而内
能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定． 要使系统的内能发生变化，可以通过热传递或做功两种过程来完
成．而热量是热传递过程中的特征物理量，和功一样，热量只是
反映物体在状态变化过程中所转移的能量，是用来衡量物体内能 变化的．有过程，才有变化，离开过程则毫无意义．就某一状态
而言，只有“内能”，不能谈“热量”或“功”．
三、气体状态参量
1．温度 (1)宏观上：表示物体的 ⑨冷热 程度．
(2)微观上：表示气体分子无规则热运动的 ⑩剧烈 程度．
【解析】 由热力学第三定律可知，绝对零度不可能达到，A项错
误；由热力学第二定律可知，物体从单一热源吸收的热量全部用于做 功是可能的，但一定是伴随着其他变化，B项正确；改变内能的方式
有两种，做功和热传递，所以吸收了热量的物体，可能同时对外做了
功，内能不一定增加，C项错误；压缩气体，对气体做了功，但不知
3．对于一定量的气体，下列四种说法正确的是(
B)
A．当分子热运动变剧烈时，压强必变大
B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变 C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小
D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大
4.(2010·华南师大附中模拟)如图8－2－1所示，将一绝热 气缸放在静止的电梯之中，缸内封闭了一定质量的气体，绝热 活塞可无摩擦地上下移动，且不漏气，活塞重力不能忽略．现 开动电梯匀加速上升一段时间后，缸内气体达到新的平衡，则 缸内气体(
C
)
A．压强减小了，内能增大了 B．体积减小了，内能没有变 C．压强和温度都增大了 D．体积增大了，内能减小了
对热力学定律的理解
1．热力学第一定律的符号规定
W
Q
外界对物体做 功 物体对外界做 功 物体从外界吸 收热量 物体向外界放 出热量 物体内能增加
物体内能减少
W＞0 W＜0 Q＞0 Q＜0 ΔU＞0
2．体积 (1)宏观上：容纳气体的 ⑪容器的容积 .
(2)微观上：气体分子所能达到的 ⑫空间体积 .
3．压强 (1)宏观上：器壁单位面积上受到的 ⑬压力 .
(2)微观上：大量气体分子单位时间作用在单位面积上
的 ⑭总冲量 .
(3)大小决定因素
宏观上：气体的 ⑮体积 、 ⑯温度 和物质的量． 微观上：单位体积内的分子数和 ⑰分子平均动能 .
(2)体积不变：单位体积内的分子数目不变，温度升高，分子
的平均动能增加，气体的压强增大． (3)压强不变：温度升高，气体分子的平均动能增加，只有气
体的体积增大，单位体积内的分子数减少，才可保持气体的压强不
变．
2．热力学第一定律在气体状态变化中的应用 理想气体无分子势能，只有分子动能，一定质量的气体，其内
2．压强的求解方法 (1)在气体流通的区域，各处压强相等，如容器与外界相通，容 器内外压强相等；用细管相连的容器，平衡时两边气体压强相等． (2)液体内深为h处的总压强p＝p0＋ρgh，式中的p0为液面上方 的压强，在水银内，用cmHg做单位时可表示为p＝H＋h. (3)连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相 等． (4)求用固体(如活塞)或液体(如液柱)封闭在静止的容器内的气 体压强，应对固体或液体进行受力分析，然后根据平衡条件求解． (5)当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时，欲求封闭 气体的压强，首先选择恰当的研究对象(如与气体关联的液柱、
④不引起其他变化
.
(2)不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功， .
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
式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在能的转化或转 移过程中其总量不变．
2．两类永动机
第一类永动机
第二类永动机
从单一热源吸热，全部 不消耗能量却可以源源 用来对外做功而不引起 不断地对外做功的机器 其他变化的机器 ⑦能量守恒 ⑧热力学第二定律 违 违背 ， 背 ， 不可能实现 不可能实现
与初始状态相比
图8－2－3
A．右边气体温度升高，左边气体温度不变 B．左右两边气体温度都升高
C．左边气体压强增大
D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量 【思路点拨】
【自我解答】 选BC.首先是右边气体由于电热丝加热而内能
增加温度升高，从而压强变大，进而推动活塞向左运动，右边气
体对左边气体做功，左边气体内能增加温度升高，压强也变大， 而右边气体的压强、温度又会降低，当再次达到平衡时两边气体
四、气体分子动理论
1．气体分子运动的特点 由于气体分子间距大，气体分子的大小可以忽略，分子间 的作用力很小，也可以忽略，因此，除分子间及分子与器壁间 碰撞外，分子间无相互作用力，所以不计⑱分子势能 ，气体 的内能只与气体的物质的量和 运动状态．
⑲温度
有关，分子处于自由
2．气体分子运动的统计规律
(1)气体分子沿各个方向运动的机会(几率)相等． (2)大量气体分子的速率分布呈现 ⑳中间大 (中等速率的分子 数目多)、 两头小 (速率大或小的分子数目少)的规律． (3)当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向 速率大 的 一方移动，即速率大的分子数目增多，速率小的分子数目减小，分
ΔU
2.对热力学第一、第二定律的理解
(1)热力学第一定律是能量守恒定律的具体体现，说明能量在转
移和转化过程中是守恒的． (2)热力学第二定律是说不违背能量守恒定律的热力学过程的发
生具有方向性．热力学过程方向性实例：
【特别提醒】 热力学第二定律揭示了由大量分子参与的
宏观过程具有方向性，说明虽然第二类永动机不违反能量守恒 定律，但第二类永动机是不可制成的，即不可能制成效率是百
活塞等)，并对其进行正确的受力分析(特别注意内、外气体的 压力)，然后根据牛顿第二定律列方程求解． 【特别提醒】 大气压强与气体压强的成因不同：大气压强是 由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的 压强．如果没有地球的引力作用，地球表面就没有大气，也不会有 大气压强．大气层分子密度为上小下大，使得大气压强的值随高度 的增加而减小． (2009·重庆高考)密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁， 此过程中瓶内空气(不计分子势能)
第二课时
热力学定律
能量守恒定律
气体
学生P122
一、热力学定律
1．热力学第一定律
(1)内容：一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递 ①外界对物体做的功W 的过程，
于物体的内能的增加ΔU.
②物体从外界吸收的热量Q 加上
等
(2)表达式：ΔU= ③W＋Q
2．热力学第二定律 两种到高温物体，而 而 ⑤不引起其他变化 3．热力学第三定律 (1)内容：热力学零度不可达到． (2)热力学温度T与摄氏温度t的关系： ①T＝t＋ ⑥273.15K . ②ΔT＝Δt
分之百的热机．
1．下列说法正确的是( D ) A．物体吸收热量，其温度一定升高 B．热量只能从高温物体向低温物体传递 C．遵守热力学第一定律的过程一定能实现 D．做功和热传递是改变物体内能的两种方式
热力学第一定律在气体状态变化中的应用
1．气体的温度、压强、体积间的关系 一定质量的气体，如果三个状态参量都不变，则该气体处于一 定的状态中．三个状态参量可以同时变化，也可以是其中一个参量 保持不变，其他两个参量发生变化，只有一个状态参量发生变化是 不可能的．当一个参量不变时，另两个参量的关系为： (1)温度不变：分子的平均动能不变，若体积减小，单位体积 内分子数目增多，气体的压强增大．
A．活塞一定仍然紧贴容器顶部
B．活塞可能仍然处在图示位置 C．气体内能增大，压强增大
D．气体内能不变，压强不变
气体压强的理解和计算
1．气体压强的大小与哪些因素有关
(1)单位体积内的分子数即气体的分子密度：分子密度越大，在单
位时间内器壁的单位面积上受到分子撞击次数越多．产生的压强也就 越大．气体的分子密度由气体的摩尔数和气体的体积所决定． (2)分子的平均速率：分子运动的平均速率越大，在单位时间内单 位面积上撞击次数多，而且每次动量变化大，撞击作用力大，气体压 强大．而对同种气体，温度越高，分子平均动能越大，平均速率也就 越大． 由此看来，对一定质量的气体，体积和温度是决定气体压强的因 素．
子的平均速率 增大 ，但不是每个气体分子的速率均都增大．
3．气体压强的微观解释 气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的．气体
的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，
气体分子的平均动能越大，分子越密，对单位面积器壁产生的 压力就越大，气体的压强就越大．
1．下列说法正确的是( D
气体是否放热，内能不一定增加，温度也不一定升高，D项错误． 【答案】 B
气体状态参量的变化分析
(2009·全国高考Ⅱ)如图8－2－3，水平放置的密封 汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内
无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝．汽缸壁和隔板均绝热．初
始时隔板静止，左右两边气体温度相等．现给电热丝提供一微弱 电流，通电一段时间后切断电源．当缸内气体再次达到平衡时，
2．(2010·珠海模拟)如图8－2－2所示，密闭导热具有一定质量 的活塞，活塞的上部为真空，下部封闭着气体，气体分子之间的作用 力以及活塞与器壁的摩擦忽略不计，器壁导热性能好，由于气体的作 用，活塞紧贴容器顶部，现将容器提离地面一定高度释放，容器着地 后某一时刻活塞所在位置如图所示，假设外部环境温度不变，经过此 过程，气体达到平衡状态后( AD )
D
A．内能增大，放出热量