高中物理第十章热力学定律学案新人教版选修3_3

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1、第十章热力学定律热力学定律一、做功、热传递与内能变化的关系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

2、变的方式(W、Q)→判断W、Q的符号→代入公式ΔU＝W＋Q→得出结论例1　当把打足气的车胎内的气体迅速放出时，会发现车胎气嘴处的温度明显降低，则在这个过程中(　　)A．气体对外做功，同时向外散发热量B．气体对外做功，车胎内气体温度降低，从外界吸热C．外界对车胎内气体做功，车胎内气体向外传递热量D．外界对车胎内气体做功，同时向车胎内气体传递热量答案　B解析　气体迅速放出时，气体体积膨胀对外做功，同时温度降低，使气嘴处温度明显低于外界温度，从外界吸热．故正确答案为B.例2　一定质量的理想气体自状态A经

3、状态C变化到状态B.这一过程的VT图象如图1所示，则(　　)图1A．在过程AC中，外界对气体做功，内能不变B．在过程CB中，外界对气体做功，内能增加C．在过程AC中，气体压强不断变大D．在过程CB中，气体压强不断减小答案　AC解析　由图象可知，AC过程是等温压缩，CB过程是等容升温，据气态方程可判断出：AC过程气体体积变小，外界对气体做功，气体内能不变，气体压强不断变大；CB过程气体体积不变，内能增加，显然气体从外界吸热，气体压强不断增大，故A、C正确．借题发挥　(1)由图象的物理意义，结合理想气

4、体状态方程＝C，明确气体的状态变化．(2)根据ΔU＝W＋Q，作出判断．例3　一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，问：(1)物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？(2)分子势能是增加还是减少？(3)分子的平均动能是增加还是减少？答案　(1)内能减少1.8×105J　(2)分子势能增加(3)分子的平均动能减少解析　(1)气体从外界吸热为Q＝4.2×105J，气体对外做功W＝－6×105J，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝(－6×105J)＋4.2×105

5、J＝－1.8×105J.ΔU为负，说明气体的内能减少了．所以，气体内能减少了1.8×105J.(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了．(3)因为气体内能减少，同时分子势能增加，所以分子的平均动能减少．二、能量守恒定律及应用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另一个物体，在能的转化或转移过程中，能量的总量保持不变．能量守恒定律是自然界普遍适用的规律，不同形式的能可以相互转

6、化．2．应用能量守恒定律解题的方法和步骤(1)认清有多少种形式的能(例如动能、势能、内能、电能、化学能、光能等)在相互转化．(2)分别写出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式．(3)根据下列两种思路列出能量守恒方程：ΔE减＝ΔE增．①某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，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，且减少量与增加量一定相等．(4)解方程，代入数据，计算结果．例4　在近地的高空中，雨滴几乎是匀速下落的，设在此过程中所产生的热量有30%被雨滴

7、吸收，求雨滴在近地下落40m前、后的温度差？[g取10m/s2，水的比热容c＝4.2×103J/(kg·℃)]答案　升高0.03℃解析　设雨滴的质量为m因为雨滴匀速下落，所以雨滴重力势能的减少等于雨滴克服阻力所做的功雨滴重力势能的减少，W＝mgh＝400mJ转化成雨滴的内能为Q＝W·η＝400mJ×30%＝120mJ由Q＝cmΔt得：Δt＝≈0.03℃借题发挥　应用能量守恒定律解决问题时，首先应明确有哪几种能量参与转化或转移，哪些能量增加，哪些能量减小，然后利用守恒的观点列出方程求解．三、热力学第

8、二定律的应用1．热力学第二定律的两种表述(1)按照热传递的方向性表述为：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这是热力学第二定律的克劳修斯表述．(2)按照机械能与内能转化的方向性表述为：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．这是热力学第二定律的开尔文表述．2．热力学第二定律的微观意义(1)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)用熵来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．在整个自然界中，无论有无生命，所有宏观