第3章 热力学基础复习1(第一至第三节)
合集下载
第三章热力学第一定律
x=p’2A/k=0.04m=4cm 终态体积：V2=V1+Ax=1120cm3 终态温度：
• 气缸内空气质量： • 终态吸收的热量：
• 提示：
（1）计算功时如果无法判断工质进行的过程 性质，此时用系统内部参数难以分析，可 直接用外部效果来求解。
（2）注意系统内能和比内能的区别。必须乘 上质量。
量称为热量。
2
q Tds
1
2、特点： （1）热量是过程量，与初、终状态和过程特
性有关。
（2）热量一旦通过界面传入（或传出）系统， 就变成系统（或外界）储存能的一部分， 即内能。有时习惯上称为热能。
从微观角度看：
• 热量——所起的作用是无规热运动能量 的传递。
二、功量 • 系统通过界面和外界进行的机械能的交换
Wre pdV
相同点：功和热量都是过程量。只有在系 统和外界通过边界传递能量时才有意义， 一旦它们越过界面，便转化为系统或外界 的能量。
不能说在某状态下，系统或外界有多少功 或热。
不同点：
（1）功是热力系与外界之间在压差的推动下， 通过宏观有序的运动（有规律的运动）的 方式进行传递能量。换而言之，借作功来 传递能量总是和物体的宏观位移有关。
• 焦耳设计了实验测定了电热当量和热功当 量，用实验确定了热力学第一定律，补充 了迈尔的论证。
• 热力学第一定律是能量转换和守恒定律在 热现象上的应用。
能量守恒定律反映了自然界中物质所具有 的能量既不能创生，也不能消失，而只能 从一种能量形态转换为另一种能量形态， 转换中能量的总量在数量上守恒。
• 热力学第一定律阐明： 1、功与热量在能量方面的等效性； 2、功与热量相互转化的可能性。
注意：流动功不象其它功，流动功是以状 态参数来表示（两状态参数p, v的乘积）， 流动功是状态量。
• 气缸内空气质量： • 终态吸收的热量：
• 提示：
（1）计算功时如果无法判断工质进行的过程 性质，此时用系统内部参数难以分析，可 直接用外部效果来求解。
（2）注意系统内能和比内能的区别。必须乘 上质量。
量称为热量。
2
q Tds
1
2、特点： （1）热量是过程量，与初、终状态和过程特
性有关。
（2）热量一旦通过界面传入（或传出）系统， 就变成系统（或外界）储存能的一部分， 即内能。有时习惯上称为热能。
从微观角度看：
• 热量——所起的作用是无规热运动能量 的传递。
二、功量 • 系统通过界面和外界进行的机械能的交换
Wre pdV
相同点：功和热量都是过程量。只有在系 统和外界通过边界传递能量时才有意义， 一旦它们越过界面，便转化为系统或外界 的能量。
不能说在某状态下，系统或外界有多少功 或热。
不同点：
（1）功是热力系与外界之间在压差的推动下， 通过宏观有序的运动（有规律的运动）的 方式进行传递能量。换而言之，借作功来 传递能量总是和物体的宏观位移有关。
• 焦耳设计了实验测定了电热当量和热功当 量，用实验确定了热力学第一定律，补充 了迈尔的论证。
• 热力学第一定律是能量转换和守恒定律在 热现象上的应用。
能量守恒定律反映了自然界中物质所具有 的能量既不能创生，也不能消失，而只能 从一种能量形态转换为另一种能量形态， 转换中能量的总量在数量上守恒。
• 热力学第一定律阐明： 1、功与热量在能量方面的等效性； 2、功与热量相互转化的可能性。
注意：流动功不象其它功，流动功是以状 态参数来表示（两状态参数p, v的乘积）， 流动功是状态量。
03 热力学基础
一、位温 干气块绝热变化
，对应的温度
即是气块在绝热上升或下降过程中抵达参考气压 （1000hPa）处气块的温度，称位势温度，简称位温。
熵和位温的关系
称为气象学家的熵
1888 年，Herman von Helmholtz 使用一个称为 Wärmegehalt 的变量，以 表示。 随后，W. Von Bezold 在得到 Helmholtz 同意后，使用位温来表示。 后来，L. A. Bauer 于 1908 年证明了熵与位温的关系，建议使用熵温度。
汽化潜热随温度的变化
或
基尔霍夫（Kirchhoff）方程。
基尔霍夫（Kirchhoff）方程积分
Jkg1K1 Jkg K
1 1
Jkg1K1 潜热可近似为常数。
三、熵
结合热力学第一定律，对物理学家克劳修斯（Rudolf Clausius， 18221888）在 1850 年提出的，最初的表达式 是 Q/T，与能量有关，由于使用的希腊名称翻 译为“entropy”，也就类似于能量“energy”。
3.2 态函数 一、内能与热力学第一定律 1. 热力学第一定律
2. 定容热容量 定容热容量 CV、比定压热容量（定容比热）cV 和定容摩尔热容量 cVm
单原子气体
双原子气体 ， 热力学第一定律： 和
二、焓与相变潜热 （或比焓 热力学第一定律 ）
等压过程中系统焓的变化，等于热量的变化， 而等压绝热过程是等焓过程。
1 1
3. 湿空气
，
二、大气能量 基本形式 内能、势能、动能、显热能、潜热能 应用组合形式 湿内能、湿焓、静力能、全势能、大气总能量
1. 基本形式
(1) 内能：
(2) 势能：
(3) 动能： (4) 显热能（感热能） ： (5) 潜热能：
无机化学教学3章化学热力学基础PPT课件
反应自发性的判断
1 2
自发反应的定义
自发反应是指不需要外界作用就能自动进行的反 应。
自发性的判断依据
根据热力学第二定律，自发反应总是向着能量降 低、熵增加的方向进行。
3
自发性与焓变和熵变的关系
自发反应总是向着ΔH - TΔS < 0的方向进行，其 中ΔH为焓变，ΔS为熵变，T为绝对温度。
反应热的计算
表述
$Delta U = Q + W$，其中$Delta U$表示系统内能的变化，$Q$表示系统吸 收或放出的热量，$W$表示外界对系统做的功。
热和功的转化
热转化为功
当系统体积膨胀对外做功时，吸收的 热量会部分转化为对外做功。
功转化为热
当外界对系统做功使得系统体积压缩 时，外界所做的功会全部转化为系统 内的热量。
表述
熵增加原理指出，在封闭系统中，总熵（即系统熵与环境熵 的和）总是增加的。
卡诺循环与熵的概念
卡诺循环
卡诺循环是理想化的热机工作过程， 由四个可逆过程组成（等温吸热、等 温放热、绝热膨胀、绝热压缩）。
熵的概念
熵是描述系统混乱度或无序度的物理 量，其值越大，系统的无序度越高。
熵增加原理
表述
解释
应用
04 热力学第三定律
定义与表述
热力学第三定律通常表述为
在绝对零度时，任何完美晶体的熵值为零。
另一种表述为
不可能通过有限步骤将绝对温度降到绝对零度。
绝对熵的求算
根据热力学第三定律，绝对熵可以通 过计算完美晶体在绝对零度时的熵值 来获得。
在计算过程中，需要考虑晶体的原子 排列、分子振动等因素对熵值的影响。
热力学的主要概念
状态函数
物理新导笔记粤教通用3-3讲义：第三章 热力基础 第二节~第三节 含答案
第二节热力学第一定律第三节能量守恒定律[学习目标］1。
理解热力学第一定律并会运用于分析和计算.2.理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。
3.知道第一类永动机是不可能造成的．一、热力学第一定律［导学探究］一根金属丝经过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本无法判定是经过做功的方法还是使用了热传递的方法使它的内能增加．因为单纯地对系统做功和单纯地对系统传热都能改变系统的内能．既然它们在改变系统内能方面是等效的，那么当外界对系统做功为W,又对系统传热为Q时，系统内能的增量ΔU应该是多少?答案系统内能的增量ΔU＝Q＋W.［知识梳理］1．热力学第一定律：如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，物体内能的增加ΔU就等于物体吸收的热量Q和外界对物体做的功W之和．2．热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W.3．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定符W QΔU4.三种特殊情况(1)若过程是绝热的，即Q＝0，则W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加．(2)若过程中外界没有对物体做功,即W＝0,则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加．（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．二、热力学第一定律应用举例[导学探究］1．理想气体的内能与什么因素有关？答案由于理想气体忽略了分子间的作用力,即忽略了分子势能，所以理想气体的内能只跟气体的温度和物质的量有关，与气体的体积无关．2．你能应用热力学第一定律讨论理想气体在等压膨胀过程中的能量转换关系吗？答案设一定质量的理想气体,保持压强不变,由（V1，T1)变为（V2,T2)，而且V1＜V2。
由盖·吕萨克定律错误!＝错误!及V1＜V2知T1＜T2.因气体膨胀（V1＜V2）,则气体对外做功,W＜0。
因气体温度升高(T1＜T2)，则气体的内能增加ΔU＞0。
由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知Q＝ΔU－W＞0.即系统由外界吸收热量，系统吸收的热量一部分用来增加内能，一部分转化为气体对外所做的功．[知识梳理]1．等压过程中的能量转换（1）等压膨胀:由于W＜0，ΔU＞0，则Q＝ΔU－W＞0，即气体吸收的热量一部分用来增加内能，另一部分转化为气体对外所做的功．(2）等压压缩：由于W＞0，ΔU＜0，则Q＝ΔU－W＜0，即气体向外界放热，放出的热量等于外界对气体所做的功与气体内能减小量之和．2．等容过程中的能量转换（1）温度升高：由于ΔU＞0，W＝0,则Q＝ΔU,即气体从外界吸收的热量全部用于增加气体的内能．（2)温度降低，由于ΔU＜0,W＝0，则Q＝ΔU,即气体向外界放出的热量等于气体内能的减少量．3．等温过程中的能量转化(1）等温膨胀：由于W＜0，ΔU＝0，则Q＝－W＞0,即气体从外界吸收的热量全部转换为气体对外所做的功．(2)等温压缩：由于W＞0，ΔU＝0，则Q＝－W＜0，即外界对气体所做的功全部转换为气体传给外界的热量．三、能量守恒定律[导学探究］使热力学系统内能改变的方式是做功和热传递．做功的过程是其他形式的能转化为内能的过程,热传递是把其他物体的内能转移为系统的内能．在能量发生转化或转移时,能量的总量会减少吗？答案能量的总量保持不变．[知识梳理］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成为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程中其总量不变．2．对能量守恒定律的理解(1）某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等．(2)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．3．能量的存在形式及相互转化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，还有诸如电磁能、化学能、原子能等．各种形式的能通过某种力做功可以相互转化．4．第一类永动机(1）定义：不需要任何动力或燃料却能不断对外做功的机器．(2）不可能制成的原因：违背了能量守恒定律．[延伸思考]热力学第一定律、机械能守恒定律是能量守恒定律的具体体现吗？答案是一、热力学第一定律例1(多选)关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是(）A．吸热的物体，其内能一定增加B．体积膨胀的物体,其内能一定减少C．放热的物体，其内能也可能增加D．绝热压缩的气体，其内能一定增加答案CD解析做功和热传递都能改变物体的内能，不能依据一种方式的变化就判断内能的变化．例2空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105J的功，同时空气的内能增加了1.5×105J,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。
高考物理一轮复习 热学 基础课时3 热力学第一定律与能量守恒定律课件(选修3-3)
物理量
意义
W
Q
ΔU
符号Leabharlann ＋外界对物体 物体_吸__收__热量 内能_增__加__
做功
－
物体对外界
放出 物体_____热量
内能_减__少__
做功
知识点二、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。
解析 (1)ACB过程中W1＝－280 J，Q1＝－410 J 由热力学第一定律UB－UA＝W1＋Q1＝－690 J 气体内能的减少量为690 J (2)因为一定质量理想气体的内能只是温度的函数，BDA过程 中气体内能变化量UA－UB＝690 J 由题知W2＝200 J 由热力学第一定律UA－UB＝W2＋Q2 解得Q2＝490 J 即气体吸收热量490 J。 答案 (1)减少了690 J (2)吸收490 J
过程量
【例1】 (2015·北京理综，13)下列说法正确的是_______。 A.物体放出热量，其内能一定减小 B.物体对外做功，其内能一定减小 C.物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加 D.物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变 解析 若物体放热Q＜0，但做功W未知，所以内能不一定减小， 选项A错误；物体对外做功W＜0，但Q未知，所以内能不一定 减小，选项B错误；物体吸收热量Q＞0，同时对外做功W＜0， (W＋Q)可正、可负，所以内能可能增加，故选项C正确；物体 放出热量Q＜0，同时对外做功W＜0，所以ΔU＜0，即内能一定 减小，选项D错误。 答案 C
3.温度、内能、热量、功的比较
比较 名称
第三章 化学热力学基础
二、标准摩尔生成焓
在温度T的标准状态下，由稳定单质生成1mol指定相态
物质的焓变，称为该物质的标准摩尔生成焓，符号为
（B，T），单位kJ/mol。 f Hm
其中，下标“f” 表示生成反应，“m” 表示摩尔反应， “ ”指各种物质均处于标准态；若为298.15K，温度可 略，具体物质还要注明状态。
首页
上页
下页
返回
298.15K时任意化学反应的标准摩尔反应焓为
r Hm B f H m (B)
B
r Hm
（3-22）
——化学反应的标准摩尔反应焓，kJ/mol；
f Hm (B)——反应物质B在指定相态的标准摩尔生成焓，kJ/mol；
首页
上页
下页
返回
二、系统和环境 热力学研究的对象，称为系统；与系统密切相 关的部分为环境。
根据系统与环境之间有无物质及能量传递，可将系统分为三类： (1) 封闭系统 与环境只有能量传递，而没有物质传递的系统。 (2) 敞开系统 与环境既有能量传递，又有物质传递的系统。 (3) 隔离系统 与环境既无能量传递，又无物质传递的系统，或 称孤立系统。
首页
上页
下页
返回
四、功
除热以外，系统与环境之间的其他能量传递统称为 功，其符号为W，单位为J或kJ。 热力学规定 环境对系统做功时，W＞0；
系统对环境做功时，W＜0。
功也是过程变量（途径函数），无限小量用δW表示。
热力学功分为体积功和非体积功（如机械功、电功等）。
通常，热力学系统发生变化时，只做体积功。 如图3-2所示，当气缸受热，气 体反抗环境压力（p环）使活塞（面 积A）膨胀dl，体积变化为dV时，系 统做功为 W ＝ v p环 dV
(大学物理基础)第三章热力学
热力学第二定律
描述了自然过程中不可逆的方向性， 即自发过程总是向着熵增加的方向进 行。
麦克斯韦关系式和热流方程
要点一
麦克斯韦关系式
要点二
热流方程
描述了热力学函数之间的导数关系，是偏微分之间的转换 关系，对于分析热力学过程和平衡态非常关键。
描述了热量传递的规律，特别是在传热学和流体力学中， 热流方程是描述温度场和热传导的重要工具。
03
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
热力学第二定律指出，不可能把热从低温物体传到高温物体 而不产生其他影响，或不可能从单一热源吸收热量并把它全 部用来做功而不产生其他影响。
这一定律揭示了热力过程的方向性，是热力学的基本定律之 一。
热机效率
热机效率是指热机工作过程中所释放 的能量与所消耗的能量的比值，是评 价热机性能的重要指标。
绝对零度不能达到原理
绝对零度是热力学的最低温度，理论上为-273.15℃，但在实际 中无法达到。
原因在于，当系统接近绝对零度时，物质的熵值会变得非常小， 几乎为零，此时系统变得非常有序，任何微小的扰动都可能导致 系统发生突变，因此无法达到绝对零度。
绝对零度的无法达到原理对于热力学的许多领域都有着重要的影 响，例如在制冷技术、超导等领域的应用。
第三章 热力学
目录
• 热力学基本概念 • 热力学第一定律 • 热力学第二定律 • 热力学第三定律 • 热力学函数和关系
01
热力学基本概念
温度和热量
温度
温度是表示物体热冷程度的物理量，常用的温度单位有摄氏度、华氏度和开尔 文。在热力学中，温度是描述系统状态的重要参数，它影响着系统的各种性质 和行为。
热力学系统
热力学系统是指为了研究热力学的规律而抽象出来的一个系 统，它可以是一个实际存在的物体或几个物体的组合。热力 学系统可以是封闭的或开放的，孤立的和绝热的等不同类型 。
描述了自然过程中不可逆的方向性， 即自发过程总是向着熵增加的方向进 行。
麦克斯韦关系式和热流方程
要点一
麦克斯韦关系式
要点二
热流方程
描述了热力学函数之间的导数关系，是偏微分之间的转换 关系，对于分析热力学过程和平衡态非常关键。
描述了热量传递的规律，特别是在传热学和流体力学中， 热流方程是描述温度场和热传导的重要工具。
03
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
热力学第二定律指出，不可能把热从低温物体传到高温物体 而不产生其他影响，或不可能从单一热源吸收热量并把它全 部用来做功而不产生其他影响。
这一定律揭示了热力过程的方向性，是热力学的基本定律之 一。
热机效率
热机效率是指热机工作过程中所释放 的能量与所消耗的能量的比值，是评 价热机性能的重要指标。
绝对零度不能达到原理
绝对零度是热力学的最低温度，理论上为-273.15℃，但在实际 中无法达到。
原因在于，当系统接近绝对零度时，物质的熵值会变得非常小， 几乎为零，此时系统变得非常有序，任何微小的扰动都可能导致 系统发生突变，因此无法达到绝对零度。
绝对零度的无法达到原理对于热力学的许多领域都有着重要的影 响，例如在制冷技术、超导等领域的应用。
第三章 热力学
目录
• 热力学基本概念 • 热力学第一定律 • 热力学第二定律 • 热力学第三定律 • 热力学函数和关系
01
热力学基本概念
温度和热量
温度
温度是表示物体热冷程度的物理量，常用的温度单位有摄氏度、华氏度和开尔 文。在热力学中，温度是描述系统状态的重要参数，它影响着系统的各种性质 和行为。
热力学系统
热力学系统是指为了研究热力学的规律而抽象出来的一个系 统，它可以是一个实际存在的物体或几个物体的组合。热力 学系统可以是封闭的或开放的，孤立的和绝热的等不同类型 。
热力学基础 第三章 相平衡.
φ-1个等式 φ-1个等式
μ1α=μ1β=μ1γ……μ1φ
μ2α=μ2β=μ2γ……μ2φ
……
μSα=μSβ=μSγ……μSφ
∵μB
=μBo + RT lnXB
∴μ1αo+ RTαlnX1α=μ1βo + RTβlnX1β 。。。。。
共S（φ-1）个X的关系式
（4） X1α+X1β+X1γ+…+X1φ=1
MN段：液态水，f=2
N 点：汽，水两相平衡，f=1
l
NO段：水蒸气，f=2
P
M
N O
s
A
O
g
T
三、若干单元相图示例
很多材料是以多种晶型存在的，而且晶型
之间在适宜条件下可以进行相互转变，该现 象称为同质多晶现象。在单组分体系中,同质 多晶也称同素异形体(或称变体)。
一种晶型转变成另一种形式的变体称为同 质多晶转变也可称为多晶(多形)转变。从热 力学角度看，一组同质多晶的变体中那一种 晶型是稳定的，应由它们的自由焓决定，自 由焓低的晶型是稳定的。材料具有多晶转变 的例子很多。金刚石与石墨是一个典型的例 子。
（1）除X外，只考虑T和P， f = K-φ+2，如考虑 磁场，电场，重力场，则f = K-φ+ n ，n为X外的 强度因素个数。如指定了P或T，则f=K-φ+1。
（2）如果某个相中某些组分没有，这仍不影响 相律。如总变数（3）中几个组成没有，则在关 系式（3）中，就相应少几个等式，相互抵消， 不影响相律。
•
=3 三相共存.
左下是气相, f=2 右上是固相, f=2
水的相图
p D
l
中间是液相, f=2 2.210 7 Pa
高中物理第3章热力学基础第1节内能功热量课件粤教版
●教学地位 本节从演示实验出发，最终得出做功与系统内能变化之间 的关系．两个实验都是在绝热条件下完成的，都达到了使系统 内能发生改变的共同结果．本节的重点和难点在于：根据绝热 过程中做功的数量仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做 功的具体过程和方式.
(教师用书独具)
●新课导入建议 用打气筒给车胎打气，打完气后发现打气筒壁烫手；冬 天，太阳能热水器在阳光的照射下，可以给我们提供热水来洗 澡；冬天靠近暖气片，即使不接触也会感觉到温暖……这些都 说明热量在传递．
教 学 目 标 分 析 教 学 方 案 设 计 课 前 自 主 导 学
课 堂 互 动 探 究 当 堂 双 基 达 标
课 后 知 能 检 测
第一节
内能
功
热量
(教师用书独具)
●课标要求 1．知道热传递的实质． 2．知道做功和传热是改变内能的两种方式． 3．体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义．
●课标解读 1．从热力学角度认识内能的概念． 2．理解做功和内能改变的数量关系． 3．知道内能和功的单位是相同的．
2．思考判断 (1)做功和热传递的实质是相同的．(×) (2)做功和热传递在改变物体内能上是等效的．(√) (3)做功和热传递是对同一过程中的两种说法．(×)
3．探究交流 “火”不但可以用来取暖，还可以用来加热食物，“火” 把人类带入了文明的殿堂．我们的祖先很早就发明了“钻木取 火”的用具，使人们不再仅仅依靠自然的“恩赐”而得到 “火”． 你知道“钻木取火”的道理吗？ 【提示】 钻木取火应用了摩擦生热的原理，即用做功的
【解析】
根据功是能量转化的量度，对外做了多少功，
就意味着转化了多少能量．该过程中，对外做功，系统与外界 又没有热量交换，故系统的内能减少，温度降低，温度计示数 变小，选项C正确．
2019最新第3章化学热力学基础数学
‘Heat is the internal energy of a
system’. 热是体系的内能---动能和势能 的总和。
功:
• 除了热的形式以外，各种被传 递的能量全叫做功，用W表示。
如电功，膨胀功，机械功等。
在热力学中，功分为体积功和其它 功（或称有用功）。
• SI单位J, 1J = 1 kg m2/s2
加热过程
须进一步了解几个概念：
“能”: • “能”是做功的能力；“能”
是转变热的能力。
• 能易变化，主要以热(量)和 功的形式表现出来。
热力学能：
热力学体系内部的能量称为热力学能。 用符号U表示。
一个体系的总能量是动能和势能的总和， 包括：
• 分子的动能； • 质点间相互吸引能和排斥能； • 分子内的能量；原子核内的能量等。 热力学能是状态函数，是一种广度性质。
U = U终 - U始
3-1-2 热力学第一定律 体系和环境之间的能量交换:
热传递
做功
在能量交换过程中,体系的热力学能将 发生变化.
1 热力学第一定律： 自然界一切物质都具有能量，能 量有各种不同的形式，能够从一 种形式转化为另一种形式，从一 个物体传递给另一个物体，而在 转化和传递过程中能量的总数量 不变。
CH4(g)+2O2 CO2(g)+2H2O (l ) ΔH =? ΔH = ΔH1 +ΔH2= - (802 +88) = - 890 kJ
焓是一种广度性质。
例：当P=105 Pa, N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔrHθ(298K) = -92.2 kJ/mol ΔrHθ(1000K) = -106.1 kJ/mol
2023年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节热力学第一定律第3节能量守恒定律
解析： 第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功
的机器，这是人们的美好愿望，但它违背了能量守恒定律，这是它不能
制成的原因。
返回导航
第三章 热力学定律
物理（选择性必修·第三册 RJ）
『想一想』 有一种所谓“全自动”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，你知道维持 表针走动的能量是从哪儿来的吗？
返回导航
第三章 热力学定律
物理（选择性必修·第三册 RJ）
4．判断是否做功的方法 一般情况下外界对物体做功与否，需看物体的体积是否变化。 (1)若物体体积增大，表明物体对外界做功，W＜0。 (2)若物体体积减航
第三章 热力学定律
了正确的道路。
返回导航
第三章 热力学定律
物理（选择性必修·第三册 RJ）
『选一选』
(多选)下列关于第一类永动机的说法，正确的是( AD )
A．第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机
器
B．第一类永动机不能制成的原因是违背了热力学第二定律
C．第一类永动机不能制成的原因是技术问题
D．第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律
返回导航
第三章 热力学定律
物理（选择性必修·第三册 RJ）
知识点 3 永动机不可能制成 1．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。 2．永动机不可能制成的原因：违背了__能__量__守__恒___定律。 3．意义：正是历史上设计永动机的__失__败___，才使后人的思考走上
2．理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象。 3．体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一。
- 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、"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、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＜0，物体的内能减少．
解题思路：分析题干，确定内能改变的手段(W、 Q)→判断 W、Q 的符号→代入公式 ΔU＝W＋ Q→得出结论ΔΔUU＞＜00，，则则内内能能增减加少||ΔΔUU||；.
例 1. (多选)(2016·新课标卷Ⅰ)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 【解析】 根据热力学第一定律，只知道气体吸收热量，不明确做功情况，无 法判断内能变化，A错误；做功可以改变物体的内能，B正确；等压膨胀过程，体积 增大，温度升高，在对外做功的情况下内能增加，因此一定吸热，C错误；D是热力 学第二定律的一种表述，D正确；E是热平衡定律，E正确． 【答案】 BDE
加，B正确；由于内能增加，气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，E错误．
答案：ABD
33、(1)(5分)如图,一定质量的理型气体从状态a开始,经历
过程①、②、③、④到达状态e,对此气体,下列说法正确
的是
(选对1个得2分,选对2个得4分，选对3个得5分；
每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
×A.过程①中气体的压强逐渐减小
度___低___于____（填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容器中空气的
密度___大__于_____（填“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度。
分析：由题意可知，容器与活塞绝热性能良好，容器内气体与外界不发生热交换，
故 Q ， 0
但活塞移动的过程中，容器内气体压强减小，则容器内气体正在膨胀，体积增大，
33、(1)(5分)如图,一定质量的理型气体从状态a开始,经历 过程①、②、③、④到达状态e,对此气体,下列说法正确 的是 BDE (选对1个得2分,选对2个得4分，选对3个得5分； 每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
×A.过程①中气体的压强逐渐减小 √B.过程②中气体对外界做正功 ×C.过程④中气体从外界吸收了热量 √D.状态c、d的内能相等 √E.状态d的压强比状态b的压强小
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 答案：ABD
解析：抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外不做功，与外界绝热，因此
气体的内能不变，A正确，C错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，D正 确；由于压缩过程与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体的内能增
A．气体自发扩散前后内能相同
气体的内能不变，A正确，C错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，D正
B．气体在被压缩的过程中内能增大 确；由于压缩过程与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体的内能增
C．在自发扩散过程中，气体对外界做功 加，B正确；由于内能增加，气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，E错误．
第三章 热力学基础复习1 (第一至第三节)
欢迎您的到来!
专题归纳整合
做功、热传递与内能变化的关系
1．做功和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．
特别提醒：(1)存在温度差是发生热传递的必要条 件，热量是物体热传递过程中物体内能的改变量， 热量与物体内能的多少、温度的高低无关． (2)机械能是描述物体机械运动状态的量，而内能 是描述物体内部状态的量．两者没有直接关系， 但可以相互转化．
√B.过程②中气体对外界做正功 ×C.过程④中气体从外界吸收了热量
√D.状态c、d的内能相等
E.状态d的压强比状态b的压强小
过程①为等容过程：压强与热力学温度成正比 p1 T1
过程②的体积增大：气体对外做功
p2 T2
过程④ 为等容过程：ΔU＝W+Q 气体向外界放热
(-) (0) (-)
过程③为等温过程： 内能不变
பைடு நூலகம் 热力学定律
例 2..(多选)(2017·新课标卷Ⅱ)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( )
解析：抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外不做功，与外界绝热，因此
气体对外界做功，即 ，
W 0
根据热力学第一定律可知： U Q W 0，故容器内气体内能减小，温度 降低，低于外界温度。
最终容器内气体压强和外界气体压强相同，根据理想气体状态方程： PV nRT
m
V
，m为容器内气体质量。联立得： Pm
nRT
取容器外界质量也为m的一部分气体，由于容器内温度T低于外界温度，故容器内
【精讲精析】 若气泡内为理想气体，在恒温水 池中缓慢上升过程中温度不变，气体分子动能不 变，即内能不变，ΔU＝0.气泡上升时体积膨胀克 服水的压力作用对外界做功，W＜0.由热力学第 一定律有ΔU＝W＋Q，则W＋Q＝0，所以Q＞0， 且Q＝|W|，即气泡从水中吸收的热量的多少等于 气泡体积膨胀对外所做的功．故B正确．
T-V图象中过图线和坐标原点的直线的 斜率与压强成正比
33．[物理—选修3-3]（15分） （1）（5分）某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空 气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。现
使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。此时，容器中空气的温
2．热力学第一定律 热力学第一定律揭示了内能的增量(ΔU)与外界对 物体做功(W)与物体从外界吸热(Q)之间的关系， 即ΔU＝W＋Q，正确理解公式的意义及符号含义
是解决本类问题的保证． (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；
若气泡内为实际气体，在恒温水池中缓慢上升过 程中温度不变，气体分子动能不变，但气泡上升 时，气体体积膨胀，气体内部分子克服分子间相 互引力作用做功，分子势能增大，则气体内能增 大，即ΔU＞0.同时，气体体积膨胀克服水的压力 作用对外做功，W＜0.由热力学第一定律有ΔU＝ W＋Q，则W＋Q＞0，所以Q＞0，且Q＞|W|， 即气泡从水中吸收的热量大于气泡体积膨胀对外 所做的功．故C正确． 【答案】 BC
一定质量的理想气体的内能与热力学第一定律 1.等温过程：温度不变，内能不变。吸（或放）热与 做功抵消. 2.等容过程：与外界无做功，系统吸收热量全部转化 为内能. 3.等压过程：与外界做功，W=P·ΔV.
内能增量ΔU＝Q+W
4.绝热过程：系统与外界无热交换，即Q=0，内能增 量ΔU＝W.
5.真空自由膨胀：无热交换，无做功.因此理想气体内能不变.
气体密度大于外界。
例1 (双选)在恒温水池中，一个气泡缓慢向上浮 起，浮起过程中气泡内气体分子数不变，则气泡 在上升的过程中( ) BC A．若气泡内为理想气体，气泡既不吸热也不放 热，内能不变 B．若气泡内为理想气体，气泡吸收热量，内能 不变 C．若气泡内为实际气体，气泡对外做功，内能 增大 D．若气泡内为实际气体，气泡对外做功，内能 减小
解题思路：分析题干，确定内能改变的手段(W、 Q)→判断 W、Q 的符号→代入公式 ΔU＝W＋ Q→得出结论ΔΔUU＞＜00，，则则内内能能增减加少||ΔΔUU||；.
例 1. (多选)(2016·新课标卷Ⅰ)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 【解析】 根据热力学第一定律，只知道气体吸收热量，不明确做功情况，无 法判断内能变化，A错误；做功可以改变物体的内能，B正确；等压膨胀过程，体积 增大，温度升高，在对外做功的情况下内能增加，因此一定吸热，C错误；D是热力 学第二定律的一种表述，D正确；E是热平衡定律，E正确． 【答案】 BDE
加，B正确；由于内能增加，气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，E错误．
答案：ABD
33、(1)(5分)如图,一定质量的理型气体从状态a开始,经历
过程①、②、③、④到达状态e,对此气体,下列说法正确
的是
(选对1个得2分,选对2个得4分，选对3个得5分；
每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
×A.过程①中气体的压强逐渐减小
度___低___于____（填“高于”“低于”或“等于”）外界温度，容器中空气的
密度___大__于_____（填“大于”“小于”或“等于”）外界空气的密度。
分析：由题意可知，容器与活塞绝热性能良好，容器内气体与外界不发生热交换，
故 Q ， 0
但活塞移动的过程中，容器内气体压强减小，则容器内气体正在膨胀，体积增大，
33、(1)(5分)如图,一定质量的理型气体从状态a开始,经历 过程①、②、③、④到达状态e,对此气体,下列说法正确 的是 BDE (选对1个得2分,选对2个得4分，选对3个得5分； 每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
×A.过程①中气体的压强逐渐减小 √B.过程②中气体对外界做正功 ×C.过程④中气体从外界吸收了热量 √D.状态c、d的内能相等 √E.状态d的压强比状态b的压强小
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 答案：ABD
解析：抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外不做功，与外界绝热，因此
气体的内能不变，A正确，C错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，D正 确；由于压缩过程与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体的内能增
A．气体自发扩散前后内能相同
气体的内能不变，A正确，C错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，D正
B．气体在被压缩的过程中内能增大 确；由于压缩过程与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体的内能增
C．在自发扩散过程中，气体对外界做功 加，B正确；由于内能增加，气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，E错误．
第三章 热力学基础复习1 (第一至第三节)
欢迎您的到来!
专题归纳整合
做功、热传递与内能变化的关系
1．做功和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．
特别提醒：(1)存在温度差是发生热传递的必要条 件，热量是物体热传递过程中物体内能的改变量， 热量与物体内能的多少、温度的高低无关． (2)机械能是描述物体机械运动状态的量，而内能 是描述物体内部状态的量．两者没有直接关系， 但可以相互转化．
√B.过程②中气体对外界做正功 ×C.过程④中气体从外界吸收了热量
√D.状态c、d的内能相等
E.状态d的压强比状态b的压强小
过程①为等容过程：压强与热力学温度成正比 p1 T1
过程②的体积增大：气体对外做功
p2 T2
过程④ 为等容过程：ΔU＝W+Q 气体向外界放热
(-) (0) (-)
过程③为等温过程： 内能不变
பைடு நூலகம் 热力学定律
例 2..(多选)(2017·新课标卷Ⅱ)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( )
解析：抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外不做功，与外界绝热，因此
气体对外界做功，即 ，
W 0
根据热力学第一定律可知： U Q W 0，故容器内气体内能减小，温度 降低，低于外界温度。
最终容器内气体压强和外界气体压强相同，根据理想气体状态方程： PV nRT
m
V
，m为容器内气体质量。联立得： Pm
nRT
取容器外界质量也为m的一部分气体，由于容器内温度T低于外界温度，故容器内
【精讲精析】 若气泡内为理想气体，在恒温水 池中缓慢上升过程中温度不变，气体分子动能不 变，即内能不变，ΔU＝0.气泡上升时体积膨胀克 服水的压力作用对外界做功，W＜0.由热力学第 一定律有ΔU＝W＋Q，则W＋Q＝0，所以Q＞0， 且Q＝|W|，即气泡从水中吸收的热量的多少等于 气泡体积膨胀对外所做的功．故B正确．
T-V图象中过图线和坐标原点的直线的 斜率与压强成正比
33．[物理—选修3-3]（15分） （1）（5分）某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空 气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。现
使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。此时，容器中空气的温
2．热力学第一定律 热力学第一定律揭示了内能的增量(ΔU)与外界对 物体做功(W)与物体从外界吸热(Q)之间的关系， 即ΔU＝W＋Q，正确理解公式的意义及符号含义
是解决本类问题的保证． (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；
若气泡内为实际气体，在恒温水池中缓慢上升过 程中温度不变，气体分子动能不变，但气泡上升 时，气体体积膨胀，气体内部分子克服分子间相 互引力作用做功，分子势能增大，则气体内能增 大，即ΔU＞0.同时，气体体积膨胀克服水的压力 作用对外做功，W＜0.由热力学第一定律有ΔU＝ W＋Q，则W＋Q＞0，所以Q＞0，且Q＞|W|， 即气泡从水中吸收的热量大于气泡体积膨胀对外 所做的功．故C正确． 【答案】 BC
一定质量的理想气体的内能与热力学第一定律 1.等温过程：温度不变，内能不变。吸（或放）热与 做功抵消. 2.等容过程：与外界无做功，系统吸收热量全部转化 为内能. 3.等压过程：与外界做功，W=P·ΔV.
内能增量ΔU＝Q+W
4.绝热过程：系统与外界无热交换，即Q=0，内能增 量ΔU＝W.
5.真空自由膨胀：无热交换，无做功.因此理想气体内能不变.
气体密度大于外界。
例1 (双选)在恒温水池中，一个气泡缓慢向上浮 起，浮起过程中气泡内气体分子数不变，则气泡 在上升的过程中( ) BC A．若气泡内为理想气体，气泡既不吸热也不放 热，内能不变 B．若气泡内为理想气体，气泡吸收热量，内能 不变 C．若气泡内为实际气体，气泡对外做功，内能 增大 D．若气泡内为实际气体，气泡对外做功，内能 减小