(选修3-3) 热力学定律复习学案

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高中物理选修3-3学案：10.3 热力学第一定律能量守恒定律

[目标定位] 1.理解热力学第一定律，并掌握其表达式.2.能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题.3.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律.4.知道第一类永动机是不可能制成的．一、热力学第一定律1．改变内能的两种方法：做功与____________．两者在改变系统内能方面是____________．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________与外界对它________________的和．(2)数学表达式：ΔU＝________.3．公式ΔU＝Q＋W中符号的规定4.(1)当做功和热传递同时发生时，物体的内能可能增加，也可能减小，还可能保持不变．(2)物体内能发生变化可能是由做功引起的，也可能是由热传递引起的，还可能是两者共同作用的结果．5．判断是否做功的方法一般情况下外界对系统做功与否，需看系统的体积是否变化．(1)若系统体积增大，表明系统对外界做功，W<0；(2)若系统体积变小，表明外界对系统做功，W>0.深度思考图1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？例1空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105 J的功，同时空气的内能增加了1.5×105 J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？对热力学第一定律应注意：(1)要明确研究的对象是哪个物体或者说是哪个热力学系统.(2)应用热力学第一定律计算时，要依照符号规则代入数据.对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义.例2一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有() A．Q1－Q2＝W2－W1B．Q1＝Q2C．W1＝W2D．Q1＞Q2二、能量守恒定律永动机不可能制成1．能量守恒定律能量既不会凭空________，也不会凭空________，它只能从一种形式__________为另一种形式，或者从一个物体________到别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量________________．2．能量守恒定律的意义(1)各种形式的能可以____________．(2)各种物理现象可以用________________联系在一起．3．永动机不可能制成(1)第一类永动机：人们把设想的不消耗________的机器称为第一类永动机．(2)第一类永动机由于违背了________________，所以不可能制成．深度思考图2为一种所谓“全自动”的机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去．这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？图2例3如图3所示，直立容器内部被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，加热气体，并使两部分气体混合均匀，设此过程中气体吸热为Q，气体内能的增量为ΔU，则()图3A．ΔU＝Q B．ΔU<QC．ΔU>Q D．无法比较利用能量守恒定律解决问题时，首先应明确题目中涉及哪几种形式的能量，其次分析哪种能量增加了，哪种能量减少了，确定研究的系统后，用能量守恒观点求解.针对训练如图4所示，上端开口、粗细均匀的U形管的底部中间有一阀门，开始阀门关闭，两管中的水面高度差为h.现将阀门打开，最终两管水面相平，则这一过程中()图4A．大气压做正功，重力做负功，水的内能不变B．大气压不做功，重力做正功，水的内能增大C．大气压不做功，重力做负功，水的内能增大D．大气压做负功，重力做正功，水的内能不变三、气体实验定律和热力学第一定律的综合应用热力学第一定律与气体结合问题的解题方法在于综合应用理想气体状态方程和热力学第一定律，两者的结合点是温度和体积．(1)一定质量的理想气体内能的变化要看温度，气体温度升高，内能增大；气体温度降低，内能减小．(2)气体与外界的做功情况要看体积．气体体积膨胀，对外做功；气体体积减小，外界对气体做功；理想气体自由膨胀，不做功．例4如图5所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时()图5A．气体内能一定增加B．气体压强变大C．气体对外界做功D．气体对外界放热例5如图6所示，倒悬的导热汽缸中封闭着一定质量的理想气体，轻质活塞可无摩擦地上下移动，活塞的横截面积为S，活塞的下面吊着一个重为G的物体，大气压强恒为p0，起初环境的热力学温度为T0时，活塞到汽缸底面的距离为L.当环境温度逐渐升高，导致活塞缓慢下降，该过程中活塞下降了0.1L，汽缸中的气体吸收的热量为Q.求：图6(1)汽缸内部气体内能的增量ΔU；(2)最终的环境温度T.1．(热力学第一定律的理解和应用)关于内能的变化，以下说法正确的是()A．物体吸收热量，内能一定增大B．物体对外做功，内能一定减少C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变2．(能量守恒定律的理解和应用)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是()A．机械能守恒B．能量正在消失C．只有动能和重力势能的相互转化D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒3．(热力学第一定律的理解和应用)一定量的气体从外界吸收了2.6×105 J的热量，内能增加了4.2×105 J.(1)是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？(2)如果气体吸收的热量仍为2.6×105 J不变，但是内能增加了1.6×105 J，计算结果W＝－1.0×105 J，是负值，怎样解释这个结果？(3)在热力学第一定律ΔU＝W＋Q中，W、Q和ΔU为正值、负值各代表什么物理意义？4．(气体实验定律和热力学第一定律的结合)如图7所示，两个截面积都为S的圆柱形容器，右边容器高为H，上端封闭，左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的质量为M的活塞．两容器由装有阀门的极细管道相连，容器、活塞和细管都是绝热的．开始时阀门关闭，左边容器中装有理想气体，平衡时活塞到容器底的距离为H，右边容器内为真空．现将阀门缓慢打开，活塞便缓慢下降，直至系统达到新的平衡，此时理想气体的温度增加为原来的1.4倍，已知外界大气压强为p0，求此过程中气体内能的增加量．图7提醒：完成作业第十章 3[答案]精析一、知识梳理1．热传递等效的2．(1)热量所做的功(2)Q＋W3．外界物体吸收增加物体外界放出减少深度思考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，说明做功和热传递在改变物体内能上是等效的．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．典例精析例15×104 J[解析]选择被压缩的空气为研究对象，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q.由题意可知W＝2×105 J，ΔU＝1.5×105 J，代入上式得Q＝ΔU－W＝1.5×105 J－2×105 J＝－5×104 J.负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为5×104 J.例2A[对一定质量的理想气体，经过一系列的状态变化后又回到原状态，表明整个过程中内能的变化为零，即通过做功和热传递引起的内能变化相互抵消，所以A选项正确．当然，若Q1＝Q2，则必定有W1＝W2；若Q1＞Q2，则必定有W1＜W2；若Q1＜Q2，则必定有W1＞W2，所以B、C、D三项都有可能但不一定，故选A.]二、知识梳理1．产生消失转化转移保持不变2．(1)相互转化(2)能量守恒定律3．(1)能量(2)能量守恒定律深度思考这不是永动机．手表戴在手腕上，通过手臂的运动，机械手表获得能量，供手表指针走动．若将此手表长时间放置不动，它就会停下来．典例精析例3B[因A部分气体密度小，B部分气体密度大，以整体为研究对象，开始时，气体的重心在中线以下，混合均匀后，气体的重心应在中线上，所以有重力做负功，使气体的重力势能增大，由能量守恒定律可知，吸收的热量Q 有一部分增加气体的重力势能，另一部分增加内能．故正确[答案]为B.]针对训练B[由于两管粗细相同，作用在液体上的大气压力的合力为零，故大气压力不做功；水流动过程中重心下降，重力做正功，水的重力势能减少，减少的重力势能最终转化为内能，故水的内能增大，选项B对，选项A、C、D错．]三、典例精析例4C[由图可知，理想气体的变化为等温膨胀，气体压强减小，故气体的内能不变，气体对外做功；由热力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量．综上可知，C对，A、B、D错．]例5(1)Q －0.1p 0SL ＋0.1LG (2)1.1T 0[解析] (1)密封气体的压强p ＝p 0－G S密封气体对外做功W ＝pS ×0.1L由热力学第一定律ΔU ＝Q －W得ΔU ＝Q －0.1p 0SL ＋0.1LG(2)该过程是等压变化，由盖—吕萨克定律有LS T 0＝(L ＋0.1L )S T解得T ＝1.1T 0对点检测自查自纠1．C 2.D3．见[解析][解析](1)根据ΔU＝W＋Q得W＝ΔU－Q，将Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J代入式中得：W＝1.6×105 J>0，说明外界对气体做了1.6×105 J的功．(2)如果吸收的热量Q＝2.6×105J，内能增加了1.6×105J，即ΔU＝1.6×105J，则W＝－1.0×105 J，说明气体对外界做功．(3)在公式ΔU＝W＋Q中，ΔU>0，物体内能增加；ΔU<0，物体内能减少．Q>0，物体吸热；Q<0，物体放热．W>0，外界对物体做功；W<0，物体对外界做功．4.35(Mg＋p0S)H[解析]理想气体发生等压变化．设封闭气体压强为p，分析活塞受力有pS＝Mg＋p0S设气体初态温度为T，活塞下降的高度为x，系统达到新平衡，由盖—吕萨克定律得HST＝(H－x＋H)S1.4T解得x＝35H又因系统绝热，即Q＝0外界对气体做功为W＝pSx根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W所以ΔU＝35(Mg＋p0S)H。

2022届高考一轮复习选修3-3 热力学定律与能量守恒定律学案

2022届高考一轮复习选修3-3热力学定律与能量守恒定律学案知识要点一、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。

(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则：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。

三、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。

基础诊断1.(多选)下列说法正确的是()A.外界压缩气体做功20 J，气体的内能可能不变B.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C.科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机D.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机E.一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加答案ABE2.(多选)下列说法正确的是()A.分子间距离增大时，分子间的引力减小，斥力增大B.当分子间的作用力表现为斥力时，随分子间距离的减小分子势能增大C.一定质量的理想气体发生等温膨胀，一定从外界吸收热量D.一定质量的理想气体发生等压膨胀，一定向外界放出热量E.熵的大小可以反映物体内分子运动的无序程度解析分子间距离增大时，分子间的引力、斥力都减小，A错误；当分子间的作用力表现为斥力时，随分子间距离的减小，斥力做负功，分子势能增大，B正确；等温膨胀，温度不变，气体内能不变，体积增大，对外做功，要保持内能不变，所以需要从外界吸收热量，C正确；等压膨胀，压强不变，体积增大，根据公式pV＝C可得温度升高，内能增大，需要吸收热量，故D错误；熵的物理意义反T映了宏观过程对应的微观状态的多少，标志着宏观状态的无序程度，即熵是物体内分子运动无序程度的量度，E正确。

高三物理知识点归纳复习教案19

第十三章热力学定律1.本章主要是研究热和功间的关系、热力学第一第二定律，了解能源的开发利用，以拓宽同学们的视野。

2.本章主要是以以前学习过的内容为基础，研究功与能间的关系，以热力学定律为基础结合各种能量间关系的计算。

3.高考中以选择题形式考查对基础知识的理解，以计算题形式计算能量间的转化和转移关系。

第一课时热力学定律【教学要求】1．理解热力学第一定律和能量守恒定律。

2．知道热力学第二定律，知道能源与环境的关系，了解新能源的开发和利用。

【知识再现】一、功和能做功与热传递在改变内能方面二者是等价的．做功时内能与其它形式的能相互转化．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。

二、热力学第一定律功、热量跟内能改变之间的定量关系△U ＝W+Q 。

三、能的转化和守恒定律1．能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式为另一种形式或从到另一个物体。

2．不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器叫，它违背了能的，因此这种机器制造出来。

四、热力学第二定律1．热力学第二定律的两种表述表述一，不可能使由低温物体传递到而不引起其他。

表述二：不可能从并把它全部用来对外而不引起其他变化。

2．第二类永动机：只从吸取热量，使之全部用来做功，而不引起其他变化的热机。

五、能源的开发利用1．能源与人类发展关系是：。

2．能源与环境的关系是：。

3．等为新能源。

本章概览考点剖析选修3-3重点突破功、热量是能量转化转移的量度，是与内能的变化相联系的，是过程量．内能是状态量．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，或者做的功多，传递的热量多．只有物体的内能变化大的过程中做的功或传递的热量才会多．温度只是分子平均动能的标志．物体的内能除与温度有关外，还与物体的物质的量、体积、物态等因素有关．【应用1】判断下列各种说法是否正确( )A．物体从10℃变为8℃，其热量减少了．B．物体从10℃变为8℃，放出了一定的内能．C．物体从10℃变为8℃，其内能减少了．D．物体从10℃变为8℃，物体可能释放了一定热量．放出了热量，而不是内能，B错。

人教版高中物理选修3-3 热力学第二定律导学案(含答案)

人教版高中物理选修3-3 热力学第二定律导学案【知识要点】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递到高温物体。

（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.第二类永动机（1）设想：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。

（2）第二类永动机不可能制成，表示尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化；机械能和内能的转化过程具有方向性。

3.热力学第二定律的微观意义和熵增加原理（1）热力学第二定律的微观意义：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）熵：熵和系统内能一样都是一个状态函数，仅由系统的状态决定。

从分子运动论的观点来看，熵是分子热运动无序(混乱)程度的定量量度。

（3）熵增加原理：在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的，叫做熵增加原理。

对于其它情况，系统的熵可能增加，也可能减小。

从微观的角度看，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更大的方向发展。

4．能量耗散：系统的内能流散到周围环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用，这种现象叫做能量耗散。

【典型例题】例1．下列说法中可以实现的是（）A．气体在某状态变化过程中从单一热源吸热，全部用来对外做功；B．制造一种机器，把物体与地面摩擦所产生的热量全部收集起来再全部加以使用；C．只要对内燃机不断进行改进，它可以把气体的内能全部转化为机械能；D．即使没有漏气，没有摩擦的能量损失，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能。

例2．下面关于熵的说法错误的是（）A．熵是物体内分子运动无序程度的量度B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵减少的方向进行C．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的，因此热力学第二定律又叫熵增加原理D．熵值越大，代表系统分子运动越无序例３．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是（）A．能量耗散说明能量不守恒B．能量耗散不符合热力学第二定律C．能量耗散过程中能量仍守恒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的方向性例4．热力学第二定律常见的表述有两种。

高中物理 10.3《热力学第一定律》复习学案新人教版选修3-3

2、被恩格斯列为 19 世纪三大发现有哪些事件？引入
三、永动机不可能制成 1、什么是第一类永动机？
新知，探索新知
2、第一类永动机为什么不能制成三、例题讲解例 1.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了 8×10 J 的功，气体的内能减少了 1.2 ×10 J，则下列各式中正确的是（
【当堂达标】 1、在热力学第一定律的表达式Δ U=W+Q 中关于Δ U、W、Q 各个物理量的正、负，下列说法中正确的是（）
A.外界对物体做功时 W 为正，吸热时 Q 为负，内能增加时Δ U 为正 B.物体对外界做功时 W 为负，吸热时 Q 为正，内能增加时Δ U 为负 C.物体对外界做功时 W 为负，吸热时 Q 为正，内能增加时Δ U 为正 D.外界对物体做功时 W 为负，吸热时 Q 为负，内能增加时Δ U 为负 2、关于物体内能的变化，以下说法正确的是（ A.物体吸热，内能一定增大 B.物体对外做功，内能可能增大 C.物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变 D.物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变 3、自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是（ A.秋千的机械能守恒 C.只有动能和重力势能的相互转化 B.秋千的能量正在消失 D.减少的机械能转化为内能，但总能量守恒 ) ））分析题目、总结方法
4、下列各物体在所经历的过程中，内能增加的有 ( A.在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体 B.水平飞行并射穿木块的子弹 C.在绝热的条件下被压缩的气体
D.在光滑水平面上运动的两个小球，碰撞后以共同的速度运动 5、对于在一个大气压下 100℃的水变成 100℃的水蒸气的过程中，下列说法正确的是（） A.水的内能增加，对外界做功，一定是吸热 B.水的内能不变，对外界做功，从外界吸热 C.水的内能减少，对外界不做功，向外界放热 D.水的内能增加，对外界做功，向外界放热 6、图 10.3-1 所示是一定质量的理想气体从状态 A 经 B 至 C 的 P— 中（） B.气体的体积增大 D.气体对外界做功

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(2021年整理)

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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：错误!【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。

物理选修3-3学案：本章概览第5章热力学定律含解析

第5章热力学定律
本章概览
内容提要
本章主要内容是通过对物理学史的回顾，讲述了热力学第一定律、热力学第二定律的发现及物理内涵，并且要求能够利用这两大定律来解释某些物理现象.
学法指导
1.由改变物体内能的两种方式引出热力学第一定律及其数学表达式，在此基础上结合以往的知识总结出能量守恒定律，最后通过能量守恒定律阐述永动机是不可能制成的.
2.机械能与内能有着本质的区别，对于同一物体，机械能是由其宏观运动速度和相对高度决定的，而内能是由物体内部分子无规则运动和聚集状态决定.例如放在桌面上静止的木块温度升高，其机械能不变，而内能发生了改变.
3.根据热力学第一定律知，物体内能的改变量ΔU=W+Q，运用此公式时，需要注意各物理量的符号：物体内能增加时，W为正，物体内能减少时，W为负；外界对物体做功时，W为正，物体对外界做功时，W为负；物体吸收热量时，Q为正，物体放出热量时，Q为负.
4.各种形式的能量在转化和转移过程中保持总量不变，无任何附加条件，而某种或几种能的守恒是要有条件的(例如机械能守恒需要对于系统只有重力或弹力做功).
5.由热现象的方向性，说明第二类永动机是不可能制造成功的，并在此基础上提出热力学第二定律.
6.体会熵增加原理在生产和生活中的广泛渗透和影响.自然界中的能量是守恒的，但有些能量便于利用，而有些能量不便于利用，我们没办法将流失的内能重新收集起来加以利用，能量转化的方向性造成能源不可能“用之不完，取之不尽”.。

2019届高三物理第一轮复习选修3-3 第三节《热力学定律与能量守恒定律》学案学生版

选修3-3第三节热力学定律与能量守恒定律学案（1#）班别姓名学号一、学习目标1.知道改变内能的两种方式,理解热力学第一定律.2.知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性,了解热力学第二定律.3.掌握能量守恒定律及其应用.二、知识梳理考点一热力学第一定律与能量守恒定律1．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.(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则.2.(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)能量守恒定律是一切自然现象都遵守的基本规律．【温馨提示】ΔU＝Q＋W的三种特殊情况【典例1】(2017·课标卷Ⅱ，33(1))如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是________.A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变【即时训练1】 (多选)如图所示,一个封闭的绝热汽缸,被中间的挡板分割成左右相等的两部分.左边充满一定量的某种理想气体,右边真空.现将中间的挡板移去,待气体稳定后,则( )A.气体的温度不发生变化B.因为气体的体积膨胀了,所以内能降低C.气体分子的平均动能减小D.虽然气体的体积膨胀了,但是没有对外做功E.气体分子在器壁单位面积上单位时间内发生碰撞的平均次数变为原来的一半【即时训练2】 (多选)如图所示,导热的汽缸固定在水平地面上,用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中(状态①),汽缸的内壁光滑.现用水平外力F作用于活塞杆,使活塞缓慢地向右移动一段距离(状态②),在此过程中,如果环境保持恒温,下列说法正确的是( )A.每个气体分子的速率都不变B.气体分子平均动能不变C.气体内能不变D.气体吸热E.气体内能不变,却对外做功,此过程违反热力学第一定律,不可能实现【即时训练3】一定质量的气体,在从状态1变化到状态2的过程中,吸收热量280 J,并对外做功120 J,试问:(1)这些气体的内能发生了怎样的变化?(2)如果这些气体又返回原来的状态,并放出了240 J的热量,那么在返回的过程中是气体对外界做功,还是外界对气体做功?做功多少?考点二热力学第二定律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：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“第二类永动机不可能制成”．(3)用熵的概念进行表述：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做熵增加原理)．2．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．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.4．两类永动机的比较(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．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，如冰箱、空调．(2)“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，如气体的等温膨胀过程．【典例2】(2016·课标卷Ⅰ，33(1))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【即时训练4】 (多选)下列关于热力学第二定律的说法中正确的是( )A.所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生B.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的C.机械能可以全部转化为内能,但内能无法全部用来做功而转化成机械能D.气体向真空的自由膨胀是可逆的E.热运动的宏观过程有一定的方向性【即时训练5】 (多选)下列说法正确的是( )A.放热的物体,其内能也可能增加B.能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有的方向性C.热量不可能从低温物体传递到高温物体D.已知气体分子间的作用力表现为引力,若气体等温膨胀,则气体对外做功且内能增加E.温度是分子平均动能的标志,温度升高,则物体的每一个分子的动能都增大考点三热力学定律与气体实验定律的综合【典例3】(2017·课标卷Ⅲ，33(1))如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a.下列说法正确的是________.A．在过程ab中气体的内能增加B．在过程ca中外界对气体做功C．在过程ab中气体对外界做功D．在过程bc中气体从外界吸收热量E．在过程ca中气体从外界吸收热量【即时训练6】(2016·海南卷，15(1))一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到状态N，其pV图象如图所示．在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化．对于这两个过程，下列说法正确的是________.A．气体经历过程1，其温度降低B．气体经历过程1，其内能减小C．气体在过程2中一直对外放热D．气体在过程2中一直对外做功E．气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同选修3-3第三节热力学定律与能量守恒定律学案（2#）班别姓名学号【即时训练7】如图,体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体.p0和T0分别为大气压强和温度.已知:气体内能U与温度T的关系为U=aT,a为正的常量;容器内气体的所有变化过程都是缓慢的.求:(1)汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V1;(2)在活塞下降过程中,汽缸内气体放出的热量Q.三、巩固训练1.(2016·课标卷Ⅱ，33(1))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2．(2014·课标卷Ⅰ，33(1))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中外界对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3．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程．该循环过程中，下列说法正确的是________.A．A→B过程中，气体对外界做功，吸热B．B→C过程中，气体分子的平均动能增加C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线发生变化E．该循环过程中，气体吸热2.(热力学第一定律的应用)(2017·全国Ⅱ卷,33)(多选)如图,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸.待气体达到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是()A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中,气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中,外界对气体做功E.气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变。

教科版高中物理选修3-3《热力学第二定律》学案

4.4《热力学第二定律》学案
学习目标：
1.了解热力学第二定律的两种不同的表述.
2.了解热力学第二定律两种表述的物理实质．
重点难点：
热力学第二定律的表述和理解运用．
阅读指导：
1．热力学第二定律的克劳修斯表述：不可能把热量从____温物体传递到____温物体而不产生其他影响．
2．热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量使之全部变为___________而不产生其他影响．
要点点拨：
1．热力学第二定律理解中的几个问题
(1)单一热源：指温度均匀并且恒定不变的系统．若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作,从而可以对外做功．据报道，有些国家已在研究利用海水上下温度不同来发电．(2)其他影响：指除了从单一热库吸收的热量，以及所做的功以外的其他一切影响；或者除了从低温物体吸收热量、高温物体得到相同的热量外，其他一切影响和变化，不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做的过程中，一定伴随着其他变化或影响．同样，也不是热量不能从低温物体传到高温物体，而是此过程的完成不产生其他影响的自发热传递是不可能的．
(3)关于“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何曲折复杂的办法都不可能加以消除．
(4)适用条件：只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程．而不适用于少量的微观体系，也不能把它扩展到无限的宇宙．
(5)两种表述是等价的：两种表述都揭示了热现象宏观过程的方向性．两种表述可以相互推导．
2．思考并比较热力学第二定律与热力学第一定律。

学后反思：。

3-3 热力学定律学案

第四章热力学定律一、改变内能的两种方式：1.做功：（1）绝热过程：系统只由于而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热。

（2）做功与内能变化的关系：绝热过程中，外界对物体做功，物体内能；物体对外界做功，物体内能。

2.热传递：外界对物体不做功时，物体吸热，内能；物体放热，内能。

二、热力学第一定律：（1）内容：一个热力学系统的等于与的和。

（2）表达式:ΔU=例1．一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J 则该理想气体的内能变化了多少？例2.一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104J，气体内能减少1.3×105J，则此过程气体向外界吸热还是放热？吸收（或放出）多少热量？例3. 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热量为9 J。

图线AC的反向延长线通过坐标原点O,B、C两状态的温度相同,理想气体的分子势能为零。

求:(1)从状态A到状态C的过程,该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1;(2)从状态A到状态B的过程,该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2。

变式1.如图所示,绝热容器中间用隔板隔开,左侧装有气体,右侧为真空。

现将隔板抽掉,让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡,在此过程中 ( )A.气体对外界做功,温度降低,内能减少B.气体对外界做功,温度不变,内能不变C.气体不做功,温度不变,内能不变D.气体不做功,温度不变,内能减少变式2.如图所示,某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。

设水温均匀且恒定,筒内空气无泄漏,不计气体分子间相互作用,则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中,筒内空气体积减小 ( )A.从外界吸热B.内能增大C.向外界放热D.内能减小重难点突破：气体实验定律与热力学第一定律的综合应用气体实验定律与热力学第一定律的结合量是气体的体积和温度,当温度变化时,气体的内能变化,当体积变化时,气体将伴随着做功,解题时要掌握气体变化过程的特点:(1)等温过程:内能不变,即ΔU=0。

2019高考物理一轮复习选修3-3 学案03 热力学定律与能量守恒 [导学案]

选修3-3 热学学案03 第 1 页共 2 页学案03 热力学定律与能量守恒知识点一、热力学第一定律 I1．改变物体内能的两种方式：(1)做功(转化)；(2)热传递(转移)。

2．热力学第一定律：(1) 内容：一个热力学系统内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做功之和。

(3) ΔU ＝Q ＋W 的三种特殊情况：①ΔU ＝W ，物体内能的增加等于外界对物体做的功。

②ΔU ＝Q ，物体内能的增加等于物体从外界吸收的热量。

③适应于密闭气体)，W ＝－Q ，外界对物体做的功等于物体放出的热量。

知识点二、热力学第二定律 I1．三种表述：（孤立系统自发地过程具有宏观方向性，不可逆。

）(1)(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。

(3) 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。

2．3．宏观方向性：知识点三、能量守恒定律 I1．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，或者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变。

2．条件性：一切自然现象都遵守能量守恒定律，无条件。

某一种形式的能是否守恒有条件。

3．两类永动机：不可实现(1) 第一类永动机：不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器。

违背能量守恒定律。

(2) 第二类永动机：从单一热库吸收热量，全部用来对外做功，而不引起其他变化的机器。

不违背能量守恒，但违背热力学第二定律。

4．能源利用：能量耗散，品质降低。

应重视环保，开发新能源(太阳能、生物能、风能、水能…)。

辨析理解(1) 绝热过程中，外界压缩气体做功20 J ，气体的内能可能不变。

( )(2) 在给自行车打气时，会发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外界吸热。

( )(3) 可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功。

( )班级：姓名：学案03 第 2 页共 2 页考点1、热力学定律与能量守恒定律例1 关于一定质量的理想气体，下列叙述正确的是。

人教版高中物理选修3-3第十章热力学定律讲义：学案5、学案6

学案5热力学第二定律的微观解释学案6能源和可持续发展[目标定位] 1.了解有序和无序是相对的，知道宏观态与微观态，知道宏观态对应的微观态的数目与无序程度的关系.2.知道熵的概念，了解熵增加原理，知道它是热力学第二定律的另一种表述.3.了解能量耗散、能源和环境．一、热力学第二定律的微观意义[问题设计]1.如图1所示，一个箱子被挡板均匀分为左、右两室，左室有4个气体分子a、b、c、d，右室为真空，撤去挡板后，气体自由扩散，以箱子内4个分子为模型，说明具有哪些可能的宏观态和微观态，并用热力学第二定律说明，气体扩散后4个分子分布的最大一种可能和最小一种可能的情况．图1答案可能的宏观态有：左0右4，左1右3，左2右2，左3右1，左4右0；对应的微观态数目：1、4、6、4、1.不同的宏观态包含着不同数量的微观态，其中分子分布的最大一种可能情况是左2右2，最小一种可能情况是左0右4或左4右0.2．试着从无序的角度谈谈上面问题中为什么“左2右2”这种均匀分布的可能性最大，能否由此得出热力学第二定律的微观意义？答案从无序的角度看，热力学系统是由大量做无序运动的分子组成的．因为任何热力学过程都伴随着分子的无序运动状态的变化，当撤去挡板的瞬间，分子仍聚集在左室，对于左、右两室这一个整体来讲，这显然是一种高度有序的分布，当气体分子自由扩散后，气体系统就变得无序了．我们看到“左2右2”这种均匀分布的可能性最大，而分子集中在一个室中，另一个室变成真空的可能性最小．实际上，当气体系统中分子个数相当多时，撤去挡板后实际上我们只能看到气体向真空中扩散，而不可能观察到气体分子重新聚集在一室中的现象．因此，气体的自由扩散过程是沿着无序性增大的方向进行的，综上可知，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，这就是热力学第二定律的微观意义．[要点提炼]1．正确理解宏观态和微观态规定了某种规则，我们就规定了一个“宏观态”，这个“宏观态”可能包含一种或几种“微观态”，不同的“宏观态”对应的微观态的个数不同．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较无序的．2．热力学第二定律的微观意义我们所说的有序状态，指的是对应着较少微观态的宏观态．自发的过程总是倾向于出现与较多微观态对应的宏观态，因此自发的过程总是从有序向着无序发展的．3．熵及熵增加原理(1)熵的概念物理学中用字母Ω表示一个宏观状态所对应的微观状态的数目，用字母S表示熵，则S＝k ln_Ω，式中k叫做玻耳兹曼常量．(2)熵增加原理在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．这就是熵增加原理，也是热力学第二定律的另一种表述．二、能源和可持续发展[问题设计]1．流动的水带动水磨做功，由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用．可见，内能与机械能相比，哪种能量的品质低？答案内能2．化石能源的大量消耗会带来哪些环境问题？答案温室效应、酸雨、光化学烟雾等．[要点提炼]1．能量耗散和品质降低(1)能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为内能，成为更加分散因而也是无序度更大的能量，分散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象．(2)能量耗散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．(3)能量耗散虽然不会使能量的总量减少，却会导致能量品质的降低(填“降低”或“提高”)，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大有用的形式．2．能源和人类社会发展(1)常规能源①常规能源：煤、石油、天然气②对环境的危害石油和煤燃烧产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，产生了“温室效应”．排入大气中的污染物在太阳紫外线照射下发生光化学效应，形成二次污染物“光化学烟雾”．煤燃烧时形成的二氧化硫等物质使雨水形成“酸雨”．(2)开发新能源新能源有太阳能、风能、核能、生物质能等，它们的特点是：污染少、可再生、资源丰富．一、热力学第二定律的微观意义例1关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是()A．大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动B．热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程C．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程D．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解析分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，根据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变得有序．热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程．答案CD例2下列关于熵的说法中错误的是()A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大代表着越无序解析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，这就是热力学第二定律的微观意义．系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程．自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理．因此A、B、D说法正确，C说法错误．答案 C二、能量耗散和可持续发展例3下列对能量耗散理解正确的是()A．能量耗散说明能量在不断减少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性解析在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散．能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减少，也没有消失，它从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错，B、D对．答案BD例4以下说法正确的是()A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能B．汽油是一种清洁能源C．水能是可再生能源D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的解析煤、石油、天然气等是动、植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，A对；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的产生，B错；水能是可再生能源，C对；煤、石油等存储量是有限的，是不可再生能源，D错．答案AC1．(热力学第二定律的微观意义)下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是() A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律B．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会减小答案 A解析热力学第二定律是一个统计规律，A对；从热力学第二定律的微观本质看，一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行，B、C错；任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，故D错．所以选A.2．(熵)对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是()A．系统的总熵只能增大，不可能减小B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小C．系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展D．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展答案AC解析在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故选项A 正确，B错误．根据熵增加原理，该系统只能是从比较有序的状态向更无序的状态发展，故选项C正确，D错误．3．(能量耗散)热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是()A．能量耗散说明能量不守恒B．能量耗散不符合热力学第二定律C．能量耗散过程中能量仍守恒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答案CD解析能量耗散说明能量转化的宏观过程具有方向性，符合热力学第二定律，B错误，D正确；能量耗散过程中，能量并没有消失，能量仍然守恒，A错误，C正确．4．(可持续发展)下列供热方式最有利于环境保护的是()A．用煤做燃料供热B．用石油做燃料供热C．用天然气或煤气做燃料供热D．用太阳能灶供热答案 D解析煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能．但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含有的粉尘、一氧化碳、二氧化硫等污染了大气．而太阳能是一种无污染的能源，应大为推广，故答案应选D.题组一热力学第二定律的微观意义1．下列说法中正确的是()A．机械能和内能之间的转化是可逆的B．气体向真空的自由膨胀是可逆的C．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的D．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的答案 D2．对“覆水难收”的叙述正确的是()A．盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较少，较为有序B．盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较多，较为无序C．泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较多，较为无序D．泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较少，较为有序答案AC3．下列说法中正确的是()A．一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的B．一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行C．一切与热现象有关的宏观过程都是可逆的D．一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动有序程度增大的方向进行答案AB4．关于熵，下列说法中正确的是()A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序答案AD5．下列关于熵的观点中正确的是()A．熵越大，系统的无序度越大B．对于一个不可逆的绝热过程，其熵增大C．气体向真空扩散时，熵值减小D．自然过程中熵总是增加的，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多很多答案ABD解析熵是系统内分子运动无序性的量度，熵越大，其无序度越大，A正确．不可逆的绝热过程，其宏观态对应的微观态数目增大，其熵会增加，不会减小，B正确．气体向真空中扩散时，无序度增大，熵值增大，C错误．自然过程中，无序度较大的宏观态出现的概率较大，因为通向无序的渠道多，D正确．6．如图1所示，质量、温度相同的酒精，分别处于气态、液态和固态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？图1答案S固<S液<S气原因见解析解析根据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学第二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少．也就是说，任何一个系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减少．质量相同、温度相同的酒精，可以由固态自发地向液态、气态转化，所以，气态的酒精熵最大，其次是液态，固态时熵最小．题组二能量耗散和可持续发展7．下列关于能量耗散的说法中正确的是()A．能量耗散使能量的总量减少，违背了能量守恒定律B．能量耗散是指散失在环境中的内能再也不能收集起来被人类利用C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动发生、全额发生的D．能量耗散导致能量品质的降低答案BCD8．下列现象属于能量耗散的有()A．利用水能发电转化为电能B．电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能C．电池的化学能转化为电能D．火炉把房子烤暖答案 D解析能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象，能够重新收集并加以利用的能不能称为能量耗散．本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用，如用光作能源的手表等．只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后变为周围环境的内能，才无法重新收集并加以利用，但本题没有指明该光能用来做什么，故不能算能量耗散．火炉把房子烤暖后使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无法重新收集并加以利用，属于能量耗散．9．能源利用的过程实质上是()A．能量的消失过程B．能量的创造过程C．能量的转化和转移过程D．能量的转化、传递并且逐渐消失的过程答案 C解析能源利用的过程是做功或热传递的过程，前者是能量的转化，后者是能量的转移．10．下列说法正确的是()A．人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值减小B．人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值增加C．因为能量守恒，所以无需节约能源D．热机中的内能可以全部用来做功答案 A解析人学习知识积累的过程不能自发进行，而要靠人的主观能动性，故知识积累越多，有序程度越大，认知系统的总熵值越小．热机效率不可能达到百分之百．虽然能量守恒但却有能量耗散，故仍需节约能源．11．煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境．最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”．下列有关说法中正确的是()A．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化B．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化C．该技术实现了煤的清洁利用D．该技术实现了煤的高效利用答案ACD解析煤粉加压汽化制备合成气过程中既有物理变化，又有化学变化，A正确；该技术使煤得以良好利用又环保，C、D正确，故选A、C、D.12．酸雨对植物的正常生长影响很大，为了减少酸雨的影响，应采取的措施是()①少用煤作燃料②燃料脱硫③在已经酸化的土壤中加石灰④多种植美人蕉、银杏等植物⑤开发新能源⑥多种植法国梧桐、柠檬等植物A．①②④⑤B．①②⑤⑥C．①②③④⑤D．①②③⑤⑥答案 A解析酸雨主要是由煤、石油等燃料燃烧所释放的SO2和氮氧化物在降水过程中溶入雨水形成的．因而为减少酸雨的影响，少用煤作燃料和燃料脱硫是有效的方法．开发新能源也是减少煤使用量的方法，另外美人蕉和银杏对SO2有较强的吸收能力，所以①、②、④、⑤正确，应选A.13．CO2气体有个“怪脾气”，它几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加，能使地表温度因受太阳辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样．因此，大气中CO2浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖．(1)这种大气中以CO2为主的气体产生的效应称为()A．光热效应B．光电效应C．光气效应D．温室效应(2)导致大气中CO2浓度增加的主要原因是()A．大量植物和生物物种灭绝B．大量燃料如石油、煤炭、天然气等的燃烧C．人口剧增，呼出的二氧化碳增多D．自然因素破坏了地球环境生态平衡(3)为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有()A．禁止使用煤、石油和天然气B．开发使用核能、太阳能C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气D．植树造林答案(1)D(2)B(3)BD解析大气中CO2浓度的增加，导致了温室效应；为了缓解这种局面，一方面要尽量少使用煤、石油等常规能源，另一方面要开发利用新能源并植树造林改善环境．。

高中物理选修3-3精品学案：10.3 热力学第一定律能量守恒定律

[目标定位] 1.理解热力学第一定律，并掌握其表达式.2.能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题.3.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律.4.知道第一类永动机是不可能制成的．一、热力学第一定律1．改变内能的两种方法：做功与热传递．两者在改变系统内能方面是等效的．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)数学表达式：ΔU＝Q＋W.3．公式ΔU＝Q＋W中符号的规定符号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4.(1)当做功和热传递同时发生时，物体的内能可能增加，也可能减小，还可能保持不变．(2)物体内能发生变化可能是由做功引起的，也可能是由热传递引起的，还可能是两者共同作用的结果．5．判断是否做功的方法一般情况下外界对系统做功与否，需看系统的体积是否变化．(1)若系统体积增大，表明系统对外界做功，W<0；(2)若系统体积变小，表明外界对系统做功，W>0.【深度思考】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？图1答案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，说明做功和热传递在改变物体内能上是等效的．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．【例1】空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105 J的功，同时空气的内能增加了1.5×105 J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？答案5×104 J解析选择被压缩的空气为研究对象，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q.由题意可知W＝2×105 J，ΔU＝1.5×105 J，代入上式得Q＝ΔU－W＝1.5×105 J－2×105 J＝－5×104 J.负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为5×104 J.对热力学第一定律应注意：(1)要明确研究的对象是哪个物体或者说是哪个热力学系统．(2)应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据．对结果的正、负也同样依照符号法则来解释其意义．【例2】一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有()A．Q1－Q2＝W2－W1B．Q1＝Q2C．W1＝W2D．Q1＞Q2答案 A解析对一定质量的理想气体，经过一系列的状态变化后又回到原状态，表明整个过程中内能的变化为零，即通过做功和热传递引起的内能变化相互抵消，所以A选项正确；当然，若Q1＝Q2，则必定有W1＝W2；若Q1＞Q2，则必定有W1＜W2；若Q1＜Q2，则必定有W1＞W2，所以B、C、D三项都有可能但不一定，故选A．二、能量守恒定律永动机不可能制成1．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别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变．2．能量守恒定律的意义(1)各种形式的能可以相互转化．(2)各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起．3．永动机不可能制成(1)第一类永动机：人们把设想的不消耗能量的机器称为第一类永动机．(2)第一类永动机由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成．【深度思考】图2为一种所谓“全自动”的机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去．这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？图2答案这不是永动机．手表戴在手腕上，通过手臂的运动，机械手表获得能量，供手表指针走动．若将此手表长时间放置不动，它就会停下来．【例3】下列对能量守恒定律的认识正确的是()A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不可能制成的D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了答案ABC解析A选项是指不同形式的能量间的转化，转化过程中能量是守恒的；B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中能量是守恒的，这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律．所以A、B、C 正确；D选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失，故D错误．利用能量守恒定律解决问题时，首先应明确题目中涉及哪几种形式的能量，其次分析哪种能量增加了，哪种能量减少了，确定研究的系统后，用能量守恒观点求解．针对训练如图3所示，有两个同样的球，其中a球放在不导热的水平面上，b球用细线悬挂起来．现在供给a、b两球相同的热量，则两球升高的温度Δt a与Δt b的关系是()图3A．Δt a＝Δt b B．Δt a＜Δt bC．Δt a＞Δt b D．无法确定答案 B解析两球受热后体积都要增大，a球因放在不导热的水平面上，受热膨胀后，球心升高，重力做负功，根据能量的转化和守恒可知，a球吸收的热量一部分转化成自身的内能使温度升高，另一部分需要克服重力做功，使重力势能增加．对于b球同样要受热膨胀，膨胀时重心下降，重力做正功，同理由能量的转化和守恒可知，b球吸收的热量和重力做的功都要转化成自身的内能，从而使温度升高．由以上分析可知，b球增加的内能要比a球多，因此b球温度升高得多，所以有Δt a＜Δt b，选项B正确。

3 热力学定律—2021届高中物理一轮复习暑假专题学案(选修3-3)

一轮复习暑假专题---选修3-3学案3 热力学定律一、基础知识1.热力学第一定律(1)热力学第一定律: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。

表达式:①。

(2)应用热力学第一定律解题的法宝就是一定要熟记、记准符号法则。

对理想气体而言,②只与温度有关,温度升高,内能增加,ΔU③0;温度降低,内能减少,ΔU④0。

从外界吸收热量Q⑤0,有促使内能增加的可能;向外界放出热量Q⑥0,有促使内能减少的可能;若系统与外界绝热,则Q⑦0,既不吸热,也不放热。

外界对气体做功,W⑧0,有促使内能增大的可能;气体对外界做功,W⑨0,有促使内能减少的可能。

【温馨提示】理想气体内能变化的分析思路a.由体积变化分析气体做功情况:体积膨胀,气体对外做功;气体被压缩,外界对气体做功。

b.由温度变化判断气体内能变化:温度升高,气体内能增大;温度降低,气体内能减小。

c.由热力学第一定律ΔU=W+Q判断气体是吸热还是放热。

2.能量守恒定律(1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应:物体运动具有机械能,分子运动具有内能,电荷的运动具有电能,原子核内部的运动具有原子能,等等。

(2)不同形式的能量之间可以相互转化:摩擦生热是通过克服摩擦力做功将⑩转化为;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起,表明转化为;电流通过电热丝做功可将转化为,等等。

这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化,且是通过来完成的这一转化过程。

(3)能量守恒定律:能量既不会凭空,也不会凭空,它只能从一种形式为另一种形式,或者是从一个物体到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持。

条件性:能量守恒定律是自然界的普遍规律,但某一系统或某一种形式的能是否守恒则是有条件的。

3.热力学第二定律(1)热力学第二定律的两种表述a.克劳修斯表述:热量不能从低温物体传到高温物体。

b.开尔文表述:从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响。

选修3-3热学复习学案教案

热学分子动理论一、知识梳理（一）分子动理论的基本内容讨论总结分子动理论的基本内容：1．物质是由_____________（1）分子体积很小，它的直径的数量级是_______m. 油膜法测分子直径：SV d ，V 是___________，S 是______________________的面积。

（2）分子质量很小：一般分子质量的数量级为________kg（3）伏加德罗常数：1 mol 的任何物质含有的微粒数相同，这个数的测量值N =____________ mol -1。

2．分子在做永不停息的_________________（1）扩散现象：相互接触的物体的分子互相进入对方的现象，温度越高，扩散越快。

（2）布朗运动：在显微镜下看到的__________________的永不停息的无规则运动。

颗粒越小，运动越明显，温度越高，运动越激烈。

3．分子间存在着_______________________（1）分子间同时存在相互作用的______和_______，通常所说的分子力为分子间_______和________的合力。

（2）特点：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大则_______，随分子间距离的减小而_______，但斥力比引力变化得_______。

r =r 0时，F 引=F 斥，F =____ r ＜r 0时，F 引＜F 斥，分子力F 为_______ r ＞r 0时，F 引＞F 斥，分子力F 为________ r ＞10r 0时，F 引=F 斥=0，F =____（二）物体的内能概括关于物体内能的基本知识。

1、物体的内能是物体里所有分子的_______________________的总和。

2、_________是物体分子平均动能的标志，物体分子动能的总和等于总分子数乘以分子平均动能。

分子势能与分子之间的________有关，故整个物体的分子势能跟物体的__________有关。

当r＜r0时，随分子间距离的减小，分子势能______。

教科版高中物理选修3-3：《热力学第一定律》学案-新版

4.2《热力学第一定律》学案
学习目标：
1. 理解物体跟外界做功和热传递的过程及W、Q、ΔU的物理定义．
2.理解热力学第一定律，并能运用热力学第一定律分析和计算有关问题．
重点难点：
理解、应用热力学第一定律．
阅读指导：
1．改变物体内能的两种方式：_____与_______．两者在改变系统内能方面是等效的．
2．热力学第一定律
(1)内容：如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么外界对物体
__________加上物体从外界______________等于物体内能的增加．
(2)数学表达式：ΔU＝________.
思考感悟
2．外界对物体做功10 J，物体内能改变了多少？若外界对物体传递10 J的热量，物体内能改变了多少？能否说明10 J的功等于10 J的热量？
提示：无论外界对物体做功10 J，还是外界给物体传递10 J的热量，物体内能都增加了10 J，说明做功和热传递在改变物体内能上是等效的，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．
学后反思：。