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1、第3讲热力学定律与能量守恒【主干回顾】教材梳理固知识根基知识点1热力学第一定律1.改变内能的两种方式：(1)_____。(2)_______。做功热传递2.热力学第一定律：(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的_____与外界对它所做的功的和。(2)表达式：ΔU=____。Q+W热量(3)ΔU=Q+W中正、负号法则。吸收增加放出减少(4)三种特殊的状态变化过程。①如图所示的绝热过程：有Q=__,则W=____,外界对系统做的功等于系统内能的增加。②不做功过程：即W=0,则Q=____,系统吸收的热量等于系统内能的增加。0ΔUΔU③内能不变过程：即ΔU=0,则______或_
2、____,外界对系统做的功等于_______________。W+Q=0W=-Q系统放出的热量知识点2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___________________________,或者__________________________,在转移或转化的过程中,能量的总量保持不变。2.普适性：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_______的。例如,机械能守恒定律具有适用条件,而能量守恒定律是_______的,是一切自然现象都遵守的基本规律。从一种形式转化为另一种形式从一个物体转移到别的物体有条件无条件知识点3热力学第二定律1.
3、热力学第二定律的三种表述：(1)克劳修斯表述：热量不能自发地________________________。(2)开尔文表述：如图甲所示,不可能从单一热源__________,使之完全变成功,而不产生_________。或表述为“第二类永动机不可能制成”。从低温物体传到高温物体吸收热量其他影响(3)如图乙所示,用熵的概念表述：在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵_________(热力学第二定律又叫作熵增加原理)。不会减小2.热力学第二定律的微观意义：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性_____的方向进行。增大【思维诊断】静心思考除思维误区(1)物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不
4、变。()(2)做功改变物体内能的过程是内能与其他形式的能相互转化的过程。()(3)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小,说明能量正在消失。()(4)热量不可能从低温物体传到高温物体。()(5)热机中,燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化。()(6)一定质量的理想气体向真空中自由膨胀,体积增大,对外做功,熵增加。()提示：(1)√。物体吸收热量,对外做功,若W+Q=0,则物体的内能不变。(2)√。做功是能量变化的原因,通过做功改变物体的内能,实质是内能与其他形式的能之间相互转化的过程。(3)×。自由摆动的秋千摆动幅度越来越小,是因为阻力做功,机械能转化为内能,只是秋千的机械能减少,但转化成
5、内能,能量并没有消失。(4)×。热量可以从低温物体传到高温物体,如电冰箱、空调器等,只是不能自发地由低温物体传到高温物体。(5)×。热机中,燃气的内能可以全部转化为机械能,但一定引起其他变化。(6)×。一定质量的理想气体向真空中自由膨胀的过程中,尽管体积增大,但由于不存在作用力,故没有做功,内能不变,但是气体的熵增加。【小题快练】基础小题测基本能力1.(热力学第一定律)重庆出租车常以天然气作为燃料,加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体(可视为理想气体)()A.压强增大,内能减小B.吸收热量,内能增大C.压强减小,分子平均动能增大D.对外做
6、功,分子平均动能减小【解析】选B。对理想气体由pV=nRT可知体积和质量不变,温度升高时,压强增大,选项C错误。理想气体的内能只有分子动能,而温度是分子平均动能的标志,故温度升高,分子平均动能增大,内能增大,选项A、D错误。体积不变,故W=0,由热力学第一定律ΔU=Q+W知,吸热内能增大,故选B。2.(能量守恒定律)下列说法中正确的有()A.第二类永动机和第一类永动机一样,都违背了能量守恒定律B.热机的效率从原理上讲可以达到100%C.自然界中的能量尽管是守恒的,但有的能量便于利用,有的不便于利用,故要节约能源D.因为能量守恒,所以不存在“能源危机”【解析】选C。第二类永动机违背了能量转移
7、的方向性,违背了热力学第二定律,但满足能量守恒定律,选项A错误;根据热力学第二定律可知,热机的效率不可能达到100%,选项B错误;能量尽管是守恒的,但自然界中的能量有的便于利用,有的不便于利用,还是应该节约可利用能源,选项C正确;“能源危机”是指可方便利用的能源不断减少,产生危机,尽管能量守恒,但仍然存在可利用能源的不断匮乏,选项D错误。3.(热力学第一定律)一定质量的理想气体被活塞封闭在透热的汽缸中,如图所示。不计活塞
