2018-2019學年高中物理 第三章 熱力學基礎(chǔ)章末復(fù)習課學案 粵教版選修3-3

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1、1第三章第三章 熱力學基礎(chǔ)熱力學基礎(chǔ)章末復(fù)習課知識體系熱力學基礎(chǔ)內(nèi)能功和內(nèi)能：在絕熱情況下，功是變化的量度熱和內(nèi)能：只有熱傳遞時，是內(nèi)能變化的量度做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是的熱力學第一定律表達式：U能量守恒定律：不會憑空，也不會憑空消失，只能和，總量第一類永動機不能制成，違背了定律熱力學第二定律克勞修斯表述：熱量不能自動地從物體傳到物體開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量，并把它全部用來做，而不引起其他變化微觀解釋：與熱現(xiàn)象有關(guān)的自發(fā)的宏觀過程總是朝著分子熱運動無序性的方向進行熵：描述物體的第二類永動機不能制成，違背了熱力學定律能源與可持續(xù)發(fā)展能源與環(huán)境能量降退與節(jié)約能源主題 1熱力學第

2、一定律1做功和熱傳遞的區(qū)別與聯(lián)系做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式， 它們在改變物體的內(nèi)能上是等效的， 但它們的本質(zhì)不同做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，熱傳遞則是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移特別提醒(1)存在溫度差是發(fā)生熱傳遞的必要條件，熱量是物體熱傳遞過程中物體內(nèi)能的改變量，熱量與物體內(nèi)能的多少、溫度的高低無關(guān)2(2)機械能是描述物體機械運動狀態(tài)的量，而內(nèi)能是描述物體內(nèi)部狀態(tài)的量兩者沒有直接關(guān)系，但可以相互轉(zhuǎn)化2熱力學第一定律熱力學第一定律揭示了內(nèi)能的增量(U)與外界對物體做功(W)和物體從外界吸熱(Q)之間的關(guān)系，即UWQ，正確理解公式的意義及符號含義是解決本類問題的保證(1)外界對物體做功，W

3、0；物體對外做功，WO；物體放出熱量，QO，物體的內(nèi)能增加；U0，物體的內(nèi)能減少特別提醒分析題干，確定內(nèi)能改變的手段(W、Q)判斷W、Q的符號代入公式UWQ得出結(jié)論U0，則內(nèi)能增加|U|；U0，則內(nèi)能減少|(zhì)U|.【典例 1】(2016全國卷)(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其pT圖象如圖所示，其中對角線ac的延長線過原點O.下列判斷正確的是_A氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能C在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功D在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做的功E在過程bc中外

4、界對氣體做的功等于在過程da中氣體對外界做的功解析：由理想狀態(tài)方程知ca為等容線，體積相等則 A 正確；a、c兩狀態(tài)a的溫度大于b的溫度，則a的內(nèi)能大于b的內(nèi)能，故 B 正確；由熱力學第一定律UWQ知，cd過程溫度不變(內(nèi)能不變)則QW，故 C 錯誤；da過程溫度升高內(nèi)能增大，則吸收的熱量大于對外做的功，故 D 錯誤；bc過程溫度降低量和da過程溫度的升高量相同則內(nèi)能的變化量相同，由熱力學第一定律知 E 正確答案：ABE針對訓練1某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時的，且車胎體積增大若這段時間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，那么下列說法正確的是()A外界對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能減小B外界

5、對胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大C胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能減小3D胎內(nèi)氣體對外界做功，內(nèi)能增大解析：對車胎內(nèi)的理想氣體分析知，因為是理想氣體，分子勢能認為是 0，內(nèi)能只看分子動能；中午溫度升高，分子平均動能增大，故內(nèi)能增大，體積增大，胎內(nèi)氣體對外做功，故選 D.答案：D主題 2熱力學第二定律1熱力學第二定律的兩種表述(1)熱傳導(dǎo)具有方向性：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體(2)機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不產(chǎn)生其他影響2熱力學第二定律的微觀解釋一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行， 即在任何自然過程中， 一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減少應(yīng)

6、用時應(yīng)注意把握“方向性”和“熵增加原理”來正確分析和判定第一類“永動機”： 是指設(shè)想中的既不消耗能量又能源源不斷地對外做功的機器 它違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因此，不可能實現(xiàn)第二類“永動機”：是指設(shè)想中的效率達到 100%的熱機第二類永動機雖沒有違背能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，但違背了熱力學第二定律，因此也是不可能實現(xiàn)的3分析問題的方法(1)掌握熱力學第二定律時，要注意理解其本質(zhì)，即熱力學第二定律是對宏觀自然過程進行方向的說明 凡是對這種宏觀自然過程進行方向的說明， 都可以作為熱力學第二定律的表述本章對熱力學第二定律的表述很多，但這些不同形式的表述都是等價的(2)自然過程：自然過程是指沒有外來干擾自然

7、進行的過程(3)熱傳導(dǎo)具有方向性：兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體， 而低溫物體不可能自發(fā)地將熱量傳給高溫物體 要實現(xiàn)低溫物體向高溫物體傳遞熱量，必須借助外界的幫助，因而產(chǎn)生其他影響或引起其他變化(4)氣體的擴散現(xiàn)象具有方向性：兩種不同的氣體可以自發(fā)地進入對方，最后成為均勻的混合氣體，但這種均勻的混合氣體絕不會自發(fā)地分開，成為兩種不同的氣體(5)機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性：物體在水平面上運動，因摩擦而逐漸停止下來，但絕不可能出現(xiàn)物體吸收原來傳遞出去的熱量后，自發(fā)地在地面上重新運動起來(6)氣體向真空膨脹具有方向性：氣體可自發(fā)地向真空容器膨脹，但絕不可能出現(xiàn)

8、氣體自發(fā)地從容器中流出，容器內(nèi)變?yōu)檎婵铡镜淅?2】(多選)下列說法中正確的是()A熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體4B熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也能從低溫物體傳到高溫物體C機械功可以全部轉(zhuǎn)化為熱量，但熱量不可能全部轉(zhuǎn)化為機械功D機械功可以全部轉(zhuǎn)化為熱量，熱量也可以全部轉(zhuǎn)化為機械功解析： 由熱傳遞產(chǎn)生的條件可知熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體， 當外界對系統(tǒng)做功時，可以使系統(tǒng)從低溫物體吸收熱量傳到高溫物體，但不是自發(fā)的，所以 A 錯誤，B正確；運動物體克服摩擦力做功，最終停止，這個過程機械功全轉(zhuǎn)化為熱量在溫度不變的膨脹過程中，系統(tǒng)吸熱全用于對外做功，所以 C

9、 錯誤，D 正確答案：BD針對訓練2(多選)下列說法中正確的是()A一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性B一切不違背能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的物理過程都是可能實現(xiàn)的C由熱力學第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進行D一切物理過程都不可能自發(fā)地進行解析：能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程都是具有方向性的，A 對。第二類永動機不違背能量守恒定律，但是不能實現(xiàn)，B 錯由熱力學第二定律的實質(zhì)知 C 對在熱傳遞的過程中，能量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但其逆過程不可能自發(fā)地進行，D 錯答案：AC統(tǒng)攬考情本章考查多以選擇題的形式出現(xiàn)，主要考查熱力學第一定律，改變內(nèi)能的途徑：做功和熱傳遞， 并結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程進行考查 對

10、熱力學第二定律主要以一個選項的形式出現(xiàn)，主要是熱力學第二定律的兩種表述及其微觀意義真題例析(2016全國卷)(多選)關(guān)于熱力學定律，下列說法正確的是_A氣體吸熱后溫度一定升高B對氣體做功可以改變其內(nèi)能C理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定達到熱平衡解析：氣體內(nèi)能的改變UQW，故對氣體做功可改變氣體內(nèi)能，B 選項正確；氣體5吸熱為Q，但不確定外界做功W的情況，故不能確定氣體溫度變化，A 選項錯誤；理想氣體等壓膨脹，W0，由熱力學第一定律UWQ，則吸熱，故 A 正確過程bc中溫度不變則內(nèi)

11、能不變即U0，但體積增大，氣體對外做功W0，故吸熱，則 B 錯過程ca中溫度減小即UTc，QabQacBTbTc，QabQacDTbTc，Qab0.過程ab體積增大則對外做功， 即W0， 由熱力學第一定律UWQ，則吸收的熱量QabU|W|，過程ac體積不變W0，則UQac，則 C 正確答案：C2某未密閉房間內(nèi)的空氣溫度與室外的相同，現(xiàn)對該室內(nèi)空氣緩慢加熱，當室內(nèi)空氣溫度高于室外空氣溫度時()A室內(nèi)空氣的壓強比室外的小B室內(nèi)空氣分子的平均動能比室外的大C室內(nèi)空氣的密度比室外的大D室內(nèi)空氣對室外空氣做了負功解析：由于房間是未密封的，它與外界是相通的，故室內(nèi)的空氣壓強與室外的空氣壓強相等，A 錯誤；

12、由于室內(nèi)的空氣溫度高于室外的空氣溫度，而溫度是分子平均動能的標志，故室內(nèi)空氣分子的平均動能比室外的大，B 正確；室內(nèi)空氣的密度小于室外空氣的密度，C錯誤；室內(nèi)的空氣會向室外膨脹，所以室內(nèi)的空氣對室外空氣做正功，D 錯誤答案：B3(2016全國卷)(多選)關(guān)于氣體的內(nèi)能，下列說法正確的是_A質(zhì)量和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同B氣體溫度不變，整體運動速度越大，其內(nèi)能越大C氣體被壓縮時，內(nèi)能可能不變D一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)E一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加解析：溫度相同，分子平均動能相同，質(zhì)量雖然相同但兩種氣體分子個數(shù)不一定相同，則內(nèi)能不一定相同，故 A、B 錯誤

13、；理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，等壓膨脹溫度必升高，故 D、E 正確；由熱力學第一定律知，外界對氣體做功但可能放熱故內(nèi)能可能不變，則 C 正確答案：CDE4如圖，內(nèi)壁光滑、導(dǎo)熱良好的氣缸中用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體當環(huán)境溫度升高時，缸內(nèi)氣體()7A內(nèi)能增加B對外做功C壓強增大D分子間的引力和斥力都增大解析：對活塞：pp0mgS，知壓強不變；由等壓變化規(guī)律：溫度升高體積增大，體積增大則對外做功；導(dǎo)熱良好則溫度不變，內(nèi)能便不變；對理想氣體不考慮分子間的相互作用力故選 B.答案：B5(2017全國卷)(多選)如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空現(xiàn)將

14、隔板抽開，氣體會自發(fā)擴散至整個汽缸待氣體達到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積假設(shè)整個系統(tǒng)不漏氣下列說法正確的是()A氣體自發(fā)擴散前后內(nèi)能相同B氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C在自發(fā)擴散過程中，氣體對外界做功D氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功E氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動能不變解析：氣體向真空擴散過程中不對外做功，且又因為氣缸絕熱，可知氣體自發(fā)擴散前后內(nèi)能相同，選項 A 正確，C 錯誤；氣體在被壓縮的過程中活塞對氣體做功，因氣缸絕熱，則氣體內(nèi)能增大，選項 BD 正確；氣體在被壓縮的過程中，因氣體內(nèi)能增加，則溫度升高，氣體分子的平均動能增加，選項 E 錯誤；故選 ABD.答

15、案：ABD6(2017全國卷)(多選)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程ab到達狀態(tài)b， 再經(jīng)過等溫過程bc到達狀態(tài)c， 最后經(jīng)等壓過程ca回到狀態(tài)a.下列說法正確的是()A在過程ab中氣體的內(nèi)能增加B在過程ca中外界對氣體做功8C在過程ab中氣體對外界做功D在過程bc中氣體從外界吸收熱量E在過程ca中氣體從外界吸收熱量解析：在過程ab中，體積不變，外界不對氣體做功，氣體也不對外界做功，壓強增大，溫度升高，內(nèi)能增加，故 A 正確、B、C 錯誤；在過程ca中，氣體的體積縮小，外界對氣體做功，故 B 正確；在過程bc中，溫度不變，內(nèi)能不變，體積增加，氣體對外界做功由熱力學第一定律可知，氣體要從外界吸收熱量，故 D 正確在過程ca中，壓強不變，體積變小，溫度降低，故內(nèi)能變小，而外界對氣體做功，氣體要向外界放出熱量，故 E 錯誤答案：ABD