物理总复 习大串讲（五）新课标选修3-3.doc

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1、选修3-3总复习大串讲（五）——热力学定律新课标对热力学定律这部分内容的要求是：了解做功和热传递与内能的关系、热力学第二定律及能源与可持续发展，理解热力学第一定律和能量守恒定律.一、物体内能的改变改变内能有两种方式：做功和热传递⑴做功是其他形式的能与内能的相互转化过程，内能的改变量可用做功的数值来量度．⑵热传递是物体间内能的转移过程，内能转移量用热量来量度．说明：①热量作为物理量，它的意义并不是物体含有热多少，而是在热传递的过程中，物体内能改变的量度，热量是对热传递过程而言的，没有热传递过程就无所谓热量这个概念．②发生热传递的条件是温度不同，内能只能

2、从高温物体向低温度物体传递，温度相等时达到动态平衡．③做功和热传递虽有本质区别，但在改变内能上是等效的．二、热力学第一定律做功和热传递都可以改变物体的内能，做功和热传递对改变物体的内能是等效的。但是功和热量都不是能量的一种形式。功是能量转化的量度，热量是在热传递过程中内能转移多少的量度。功和热量都是过程量，只有在能量转化或转移过程中表现出来。热力学第一定律是表示功、热量和内能改变之间的定量关系的规律，其表达式是：△Ｕ＝Ｑ＋Ｗ，即一个热力学统，内能的增量△Ｕ，等于系统与外界交换的热量Ｑ和所做的功Ｗ之和．式中外界对物体做功，W＞0；物体对外做功，W＜0；

3、物体吸热，Q＞0；物体放热，Q＜0；物体内能增加，ΔU＞0；物体内能减少，ΔU＜0。热力学第一定律说明了任何违背能量守恒定律的过程都是不可能的，不消耗能量而对外做功的第一类永动机是不可能的。三、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别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移的过程中其总量不变，这就是能量守恒定律．说明：①能的转化和守恒定律是自然界的普遍规律，违背该定律的第一类永动机是永远无法实现的．②物质不同运动形式对应着不同形式的能，各种形式的能可以相互转化或转移．三、热力学第二定律1.一种表述：不可能使热

4、量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．2.另一种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．说明：（1）第一种是按照热传导过程的方向性表述的，第二种则是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的．这两种表述是等价的，都揭示了自然界的基本规律：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的．（2）热力学第一定律和热力学第二定律是热力学知识的基础理论．热力学第一定律指出任何热力学过程中能量守恒，而对过程没有限制．热力学第二定律指明哪些过程可以发生，哪些不可以发生．如第二类永动机不可能实现，宏观的实际的热现象过程是不可逆的．（3）

5、热力学第二定律反映了热传递和能量转化的方向性，表明有大量分子参与的宏观过程都是不可逆的，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，宣告了想从单一热源吸取热量，使之全部转化为有用功而不产生其它影响的第二类永动机是不可能制成的。任何热机的效率都不可能达到100％。能量耗散从能量角度揭示了一切与热现象的实际宏观过程都是不可逆的。四、热力学第一定律、第二定律意义比较通过摩擦，机械能可以全部变为内能.热力学第二定律却说明，内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能.热量可以从高温物体自动传向低温物体，而热力学第二定律却说明热量不能自动从低温物体传向

6、高温物体.热力学第一定律说明在任何过程中能量必须守恒，热力学第二定律却说明并非所有能量守恒过程均能实现.热力学第二定律是反映自然界过程进行的方向和条件的一个规律，它指出自然界中出现的过程是有方向性的，某些方向的过程可以实现，而另一方向的过程则不能实现.在热力学中，它和第一定律相辅相成，缺一不可.五、两大定律的应用---永动机问题1.第一类永动机问题：人们设想中的不消耗能量的机器叫第一类永动机，这种永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律.永动机问题在历史上对建立能量守恒定律起了重要作用，人类是经过正反两方面的经验总结出能量守恒定律的.2.第二类永动

7、机问题：热机没有冷凝器，只有单一热源，它从单一热源吸收的热量可以全部用来做功，而不引起其他变化.这种永动机并不违反能量守恒定律,而第一类永动机是违反了能量守恒定律.考点例析一、考查内能的变化情况例1一定量的气体吸收热量,体积膨胀并对外做功,则此过程的末态和初态相比（）A.气体内能一定增加B.气体内能一定减小C.气体内能一定不变D.气体内能是增是减不能确定解析:做功和热传递是改变物体内能的两种方式,物体的内能是否改变,不仅要看做功情况,还要考虑吸热情况.根据符号法则气体吸热Q取正值,气体膨胀对外做功W取负值,Q和W的数值大小不确定,由△U=W+Q知,△

8、U的符号也无法确定,气体内能可能增加也可能减小,也可能不变.故选项D正确.二、考查吸、放热情况例2一定质量的