2020高考物理第3讲热力学定律与能量守恒定律教案鲁科版选修

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1、第3讲　热力学定律与能量守恒定律知识排查热力学第一定律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：如果物体与外界之间同时存在做功和热传递的过程，那么，物体内能的增加量ΔU等于外界对物体所做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和。(2)表达式：ΔU＝Q＋W。(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则：物理量意义符号WQΔU＋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

2、是从一个物体转移到另一个物体，而能量的总值保持不变。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。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：不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。(2)开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不引起其他变化。或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。2.熵增加原理在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行。3.热力学第二定律的

3、微观本质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。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。小题速练1.(多选)下列说法正确的是(　　)A.外界压缩气体做功20J，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

4、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。内能要减小，要保持内能不变，所以需要从外界吸收热量，C正确，等

5、压膨胀，压强不变，体积增大，根据公式＝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。答案　BCE3.(多选)对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是(　　)A.一定质量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收120J的热量，则它的内能增大20JB.物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一定减少C.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传

6、递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体D.第二类永动机违反了热力学第二定律，没有违反热力学第一定律E.热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第二定律解析　根据热力学第一定律知ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，故选项A正确；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减少，选项B错误；通过做功的方式可以让热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱，选项C错误；第二类永动机没有违反能量守恒

7、定律，热力学第一定律是能量转化和守恒定律在热学中的反映，因此第二类永动机没有违反热力学第一定律，不能制成是因为它违反了热力学第二定律，故选项D正确；能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，符合热力学第二定律，选项E正确。答案　ADE　热力学第一定律与能量守恒定律1.做功和热传递的区别做功与热传递在改变内能的效果上是相同的，但是从运动形式、能量转化的角度上看是不同的。做功是其他形式的运动和热运动的转化，是其他形式的能与内能之间的转化；而热传递则是热运动的转移，是内能的转移。2.三种特殊情况(1)若过程

8、是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加量。(2)若过程中不做功，则W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量。(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。【例1】　(多选)(2018·全国卷Ⅲ，33)如图1，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p－V图中从a到b的直线所示。在此过程中(　　)图1A.气体温度一直降低B.气体内能一直增加C.气体一直对外做功D