高中物理 热力学定律与能量守恒定律学案新人教版选修.doc

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1、学案3热力学定律与能量守恒定律一:基础知识梳理(优化方案P214)二:考点突破:考点一、热力学第一定律的理解及应用1.热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的,而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系.此定律是标量式,应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳.2.对公式ΔU=Q+W符号的规定符号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3.几种特殊情况(1)若过程是绝热的,则Q=0,W=ΔU,外界对物体做的功等于物体内能的增加.(2)若过程中不做功,即

2、W=0,则Q=ΔU,物体吸收的热量等于物体内能的增加.(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.特别提示1.应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统.2.应用热力学第一定律计算时,要依照符号法则代入数据.对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义.【例1】一定质量的气体,在从一个状态变化到另一个状态的过程中,吸收热量280J,并对外做功120J.试问:(1)这些气体的内能发生了怎样的变化?(2)如果这些气体又返回原来的状态,并放出了240

3、J热量,那么在返回的过程中是气体对外界做功,还是外界对气体做功?做功多少?[针对训练] (2011·福建·28(2))一定量的理想气体在某一过程中,从外界吸收热量2.5×104J,气体对外界做功1.0×104J,则该理想气体的________.(填选项前的字母)A.温度降低,密度增大B.温度降低,密度减小C.温度升高,密度增大D.温度升高,密度减小考点二、对热力学第二定律的理解及应用1.在热力学第二定律的表述中,“自发地”、“不产生其他影响”的涵义.(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界提供能量的帮

4、助.(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等.2.热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述,都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性,进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.3.热力学过程方向性实例:特别提示热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,但在有外界影响的条件下,热量可以从低温物体传到高温物体,如电冰箱;在引起其他变化的条件下内能可以转化为机械能,如气体的等温膨胀过程.【例2】图2为电冰箱的工作原理示意图.压缩机

5、工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外.图2(1)下列说法正确的是(  )A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律(2)电冰箱的制冷系统从冰箱内吸收的热量与释放到外界的热量相比,有怎样的关系?考点三、热力学定律与气体实验定律的综合当气体的状态发生变化时,如温度变化、体积变化时,理想气体的内能要发生变化

6、,同时伴随着做功,所以气体实验定律常与热力学第一定律相结合解题,要掌握几个过程的特点:(1)等温过程:内能不变,ΔU=0;(2)等容过程:W=0;(3)绝热过程:Q=0.【例3】(2009·山东高考)一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C,其中A→B过程为等压变化,B→C过程为等容变化.已知VA=0.3m3,TA=TC=300K,TB=400K.(1)求气体在状态B时的体积.(2)说明B→C过程压强变化的微观原因.(3)设A→B过程气体吸收热量为Q1,B→C过程气体放出热量为Q2,比较Q1、Q2的大小并说明原因.[思路点拨

7、] (1)A→B过程等压,利用盖—吕萨克定律分析;(2)从微观上影响压强的两个因素入手,进行分析;(3)利用热力学定律分析.三:巩固训练【基础演练】1.(2011·广东·14)图3为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体,M可沿N的内壁上下滑动,设筒内气体不与外界发生热交换,在M向下滑动的过程中(  )图3A.外界对气体做功,气体内能增大B.外界对气体做功,气体内能减小C.气体对外界做功,气体内能增大D.气体对外界做功,气体内能减小2.热机是一种把内能转化为机械能的装置,以内燃机为例,汽缸中的气体得到

8、燃料燃烧时产生的热量Q1,推动活塞做功W,然后排出废气.同时把热量Q2散发到大气中,则下列说法正确的是(  )A.由能量守恒定律知Q1=W+Q2B.该热机的效率为η=C.理想热机效率可达到100%D.内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化图43.已知理想气体的

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