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1、第三節(jié)第三節(jié)熱力學定律與能量熱力學定律與能量守恒守恒基礎梳理自學導引基礎梳理自學導引一、改變內能的兩種方式一、改變內能的兩種方式1功和內能的關系功和內能的關系(1)關系：在絕熱過程中，外界對物關系：在絕熱過程中，外界對物體做了多少功，物體的內能就體做了多少功，物體的內能就_多少；物體對外界做了多少功，物體多少；物體對外界做了多少功，物體的內能就的內能就_多少，即多少，即UW.增加增加減少減少(2)本質：做功的過程是物體的內能與本質：做功的過程是物體的內能與外界其他形式能量間的轉化外界其他形式能量間的轉化2熱傳遞和內能的關系熱傳遞和內能的關系(1)關系：在單純的熱傳遞過程中，物關系：在單純的熱傳
2、遞過程中，物體從外界吸收多少熱量，物體的內能體從外界吸收多少熱量，物體的內能就就_多少；物體向外界放出多少多少；物體向外界放出多少熱量，物體的內能就熱量，物體的內能就_多少多少增加增加減少減少(2)本質：熱傳遞過程是物體間內能轉移本質：熱傳遞過程是物體間內能轉移的過程的過程(3)熱傳遞的三種方式：熱傳遞的三種方式： _、 _和和_(4)熱傳遞發(fā)生的條件：存在熱傳遞發(fā)生的條件：存在_(5)規(guī)律：熱量從高溫物體傳到低溫物體規(guī)律：熱量從高溫物體傳到低溫物體.傳導傳導對流對流輻射輻射溫度差溫度差二、熱力學定律與能量守恒定律二、熱力學定律與能量守恒定律1熱力學第一定律熱力學第一定律(1)內容：一個熱力學
3、系統(tǒng)的內能增量內容：一個熱力學系統(tǒng)的內能增量等于外界對它傳遞的熱等于外界對它傳遞的熱量和外界對它做功的和，這個關系稱量和外界對它做功的和，這個關系稱為熱力學第一定律為熱力學第一定律(2)表達式：表達式：WQU2能的轉化和守恒定律能的轉化和守恒定律(1)內容：能量既不會憑空產生，也不內容：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移為另一種形式，或者從一個物體轉移到別的物體，但在轉化或轉移的過程到別的物體，但在轉化或轉移的過程中其總量不變中其總量不變(2)第一類永動機：違背能量守恒定律第一類永動機：違背能量守恒定律的機器
4、被稱為第一類永動機它是不的機器被稱為第一類永動機它是不可能制成的可能制成的3熱力學第二定律熱力學第二定律(1)常見的兩種表述常見的兩種表述克勞修斯表述克勞修斯表述(按熱傳遞的方向性來按熱傳遞的方向性來表述表述)：熱量不能自發(fā)地從：熱量不能自發(fā)地從_物體物體傳到傳到_物體物體低溫低溫高溫高溫開爾文表述開爾文表述(按機械能與內能轉化過程按機械能與內能轉化過程的方向性來表述的方向性來表述)：不可能從：不可能從_吸收熱量，使之完全變成功，而不產生吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響其他影響(2)第二類永動機：違背宏觀熱現象方向第二類永動機：違背宏觀熱現象方向性的機器被稱為第二類永動機這類永性的機
5、器被稱為第二類永動機這類永動機不違背動機不違背_,但它違背了但它違背了_,也是不可能制成的也是不可能制成的.單一熱源單一熱源能量守恒定律能量守恒定律熱力學第二定律熱力學第二定律要點透析直擊高考要點透析直擊高考一、對熱力學第一定律的理解一、對熱力學第一定律的理解1熱力學第一定律不僅反映了做功和熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內能的過程是等熱傳遞這兩種方式改變內能的過程是等效的，而且給出了內能的變化量和做功效的，而且給出了內能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關系此定律是標與熱傳遞之間的定量關系此定律是標量式，應用時熱量的單位應統(tǒng)一為國際量式，應用時熱量的單位應統(tǒng)一為國際單位制中的
6、焦耳單位制中的焦耳2對公式對公式UQW符號的規(guī)定符號的規(guī)定符號符號WQU外界對外界對物體做功物體做功物體吸物體吸收熱量收熱量內能內能增加增加物體對物體對外界做功外界做功物體放物體放出熱量出熱量內能內能減少減少3.幾種特殊情況幾種特殊情況(1)若過程是絕熱的若過程是絕熱的,則則Q0，WU,外界對物體做的功等于物體內能的增加外界對物體做的功等于物體內能的增加.(2)若過程中不做功，即若過程中不做功，即W0，則，則QU，物體吸收的熱量等于物體內能的，物體吸收的熱量等于物體內能的增加增加(3)若過程的始末狀態(tài)物體的內能不若過程的始末狀態(tài)物體的內能不變變,即即U0，則，則WQ0或或WQ，外界對物體做的功
7、等于物體放，外界對物體做的功等于物體放出的熱量出的熱量特別提醒：特別提醒：(1)應用熱力學第一定律時應用熱力學第一定律時要明確研究的對象是哪個物體或者是要明確研究的對象是哪個物體或者是哪個熱力學系統(tǒng)哪個熱力學系統(tǒng).(2)應用熱力學第一定律計算時，要依應用熱力學第一定律計算時，要依照符號法則代入數據照符號法則代入數據.對結果的正、負對結果的正、負也同樣依照規(guī)則來解釋其意義也同樣依照規(guī)則來解釋其意義.即時應用即時應用 1(2011高考福建卷高考福建卷)一定量的理想氣一定量的理想氣體在某一過程中，從外界吸收熱量體在某一過程中，從外界吸收熱量2.5104J，氣體對外界做功，氣體對外界做功1.0104J
8、，則該理想氣體的則該理想氣體的()A溫度降低，密度增大溫度降低，密度增大B溫度降低，密度減小溫度降低，密度減小C溫度升高，密度增大溫度升高，密度增大D溫度升高，密度減小溫度升高，密度減小解析：選解析：選D.理想氣體從外界吸熱大于對理想氣體從外界吸熱大于對外做功外做功,所以內能增大所以內能增大,溫度一定升高；溫度一定升高；對外做功則說明體積增大，質量不變，對外做功則說明體積增大，質量不變，所以密度要減小，所以密度要減小，D正確正確二、對熱力學第二定律的理解二、對熱力學第二定律的理解1在熱力學第二定律的表述中，在熱力學第二定律的表述中，“自自發(fā)地發(fā)地”、“不產生其他影響不產生其他影響”的涵義的涵義
9、(1)“自發(fā)地自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學指明了熱傳遞等熱力學宏觀現象的方向性，不需要借助外界宏觀現象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助提供能量的幫助(2)“不產生其他影響不產生其他影響”的涵義是發(fā)生的的涵義是發(fā)生的熱力學宏觀過程只在本系統(tǒng)內完成熱力學宏觀過程只在本系統(tǒng)內完成,對對周圍環(huán)境不產生熱力學方面的影周圍環(huán)境不產生熱力學方面的影響如吸熱、放熱、做功等響如吸熱、放熱、做功等2熱力學第二定律的實質熱力學第二定律的實質熱力學第二定律的每一種表述，都揭熱力學第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性示了大量分子參與宏觀過程的方向性,進而使人們認識到自然界中進行的涉進而使人們
10、認識到自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性及熱現象的宏觀過程都具有方向性特別提醒：特別提醒：熱量不可能自發(fā)地從低溫熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但在有外界影響物體傳到高溫物體，但在有外界影響的條件下，熱量可以從低溫物體傳到的條件下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，如電冰箱；在引起其他變高溫物體，如電冰箱；在引起其他變化的條件下內能可以全部轉化為機械化的條件下內能可以全部轉化為機械能，如氣體的等溫膨脹過程能，如氣體的等溫膨脹過程.即時應用即時應用2根據熱力學第二定律判斷，下列說根據熱力學第二定律判斷，下列說法正確的是法正確的是()A熱量不能從低溫物體傳遞到高溫物熱量不能從低溫
11、物體傳遞到高溫物體體B機械能可以全部轉化為內能，內能機械能可以全部轉化為內能，內能不能全部轉化為機械能不能全部轉化為機械能C氣體向真空中自發(fā)膨脹是不可逆的氣體向真空中自發(fā)膨脹是不可逆的D借助外界的影響，可以使從單一熱借助外界的影響，可以使從單一熱源吸收的熱量全部用來做功源吸收的熱量全部用來做功答案：答案：CD題型探究講練互動題型探究講練互動 (2011高考江蘇卷高考江蘇卷)如圖如圖31所示，內壁光滑所示，內壁光滑的汽缸水平放置，一定質的汽缸水平放置，一定質量的理想氣體被活塞密封在汽缸內，量的理想氣體被活塞密封在汽缸內，熱力學第一定律的應用熱力學第一定律的應用例例1圖圖31外界大氣壓強為外界大氣
12、壓強為p0.現對汽缸緩慢加熱現對汽缸緩慢加熱,氣體吸收熱量氣體吸收熱量Q后，體積由后，體積由V1增大為增大為V2.則在此過程中，氣體分子平均動能則在此過程中，氣體分子平均動能_(選填選填“增大增大”、“不變不變”或或“減小減小”)，氣體內能變化了，氣體內能變化了_.【解析解析】溫度是分子熱運動平均動溫度是分子熱運動平均動能的標志，溫度升高，氣體分子平均能的標志，溫度升高，氣體分子平均動能增大根據熱力學第一定律得：動能增大根據熱力學第一定律得：UQW，而，而Wp0SLp0Vp0(V2V1)，所以氣體內能，所以氣體內能變化了變化了UQp0(V2V1)【答案答案】增大增大Qp0(V2V1)【規(guī)律總結
13、規(guī)律總結】(1)氣體體積與做功相氣體體積與做功相關，體積增大，對外做功，體積減小關，體積增大，對外做功，體積減小,對氣體做功對氣體做功(氣體向真空中膨脹，不氣體向真空中膨脹，不做功做功)(2)氣體溫度與內能相關，溫度升高，氣體溫度與內能相關，溫度升高，內能增大，溫度降低，內能減小內能增大，溫度降低，內能減小 圖圖32為電冰箱為電冰箱的工作原理示意圖的工作原理示意圖壓縮機工作時，強迫壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內外的管道中不斷循環(huán)制冷劑在冰箱內外的管道中不斷循環(huán).在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內的在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內的熱量，經過冷凝器時制冷劑液化，放熱量，經過冷凝器時制冷劑液化，放出熱
14、量到箱體外出熱量到箱體外熱力學第二定律的應用熱力學第二定律的應用例例2圖圖32(1)下列說法正確的是下列說法正確的是_A熱量可以自發(fā)地從冰箱內傳到冰箱熱量可以自發(fā)地從冰箱內傳到冰箱外外B電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內的熱量傳到外界，是因為其消耗了箱內的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能電能C電冰箱的工作原理不違反熱力學第電冰箱的工作原理不違反熱力學第一定律一定律D電冰箱的工作原理違反熱力學第一電冰箱的工作原理違反熱力學第一定律定律(2)電冰箱的制冷系統(tǒng)從冰箱內吸收的電冰箱的制冷系統(tǒng)從冰箱內吸收的熱量與釋放到外界的熱量相比，有怎樣熱量與釋放到外界的熱量相比，有怎樣
15、的關系？的關系？【解析解析】(1)熱力學第一定律是熱現熱力學第一定律是熱現象中內能與其他形式能的轉化規(guī)律，象中內能與其他形式能的轉化規(guī)律，是能的轉化和守恒定律的具體表現，是能的轉化和守恒定律的具體表現，適用于所有的熱學過程，故適用于所有的熱學過程，故C正確，正確，D錯誤；錯誤；由熱力學第二定律可知，熱量不能自由熱力學第二定律可知，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，除非發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，除非有外界的影響或幫助電冰箱把熱量有外界的影響或幫助電冰箱把熱量從低溫的內部傳到高溫的外部從低溫的內部傳到高溫的外部,需要壓需要壓縮機的幫助并消耗電能，故應選縮機的幫助并消耗電能，故應選B、C.(2
16、)由熱力學第一定律可知，電冰箱從由熱力學第一定律可知，電冰箱從冰箱內吸收熱量，同時消耗了電能，冰箱內吸收熱量，同時消耗了電能，釋放到外界的熱量比從冰箱內吸收的釋放到外界的熱量比從冰箱內吸收的熱量多熱量多【答案答案】(1)BC(2)見解析見解析 一定質量的理想氣體從狀態(tài)一定質量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的其狀態(tài)變化過程的pV圖象如圖圖象如圖33所示已知該氣體在狀態(tài)所示已知該氣體在狀態(tài)A時的時的溫度為溫度為27 .則：則：熱力學定律與氣體性質的熱力學定律與氣體性質的綜合應用綜合應用例例3圖圖33(1)該氣體在狀態(tài)該氣體在狀態(tài)B、C時的溫度分別為時的溫度分別為多少多少？(2)該氣體從狀態(tài)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)到狀態(tài)C的過程中內的過程中內能的變化量是多大？能的變化量是多大？(3)該氣體從狀態(tài)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)到狀態(tài)C的過程中是的過程中是吸熱，還是放熱？傳遞的熱量是多少？吸熱，還是放熱？傳遞的熱量是多少？(2)AC由溫度相等得：由溫度相等得：U0(3)AC的過程中是吸熱的過程中是吸熱吸收的熱量吸收的熱量QWpV1105(31031103)J200 J.【答案答案】(1)173 27 (2)0(3)吸熱吸熱200 J知能演練強化闖關知能演練強化闖關本部分內容講解結束本部分內容講解結束按按ESC鍵退出全屏播放鍵退出全屏播放
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