新步步高高二物理粤教版选修3-3学案：第三章7热力学基础含解析

学案7章末总结梳理知识体系构建内容纲要网络•构建区功和内能:在绝热倩况卜，刃是内能变化的扯度内能热丘和内能：只发生热传递时，熄fit是缠变化的fit度做功和热传递在改变内能上是弄价的热力学基础丿热力学第定律<热力学第二定律<内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和表达式:AU=W+Q能量守恒定律第一类永动机不能制成的原因：违背能星守恒定律克劳修斯表述:热凤不能自动地丛低温掬体传輕高温物体开尔文表述:不可能从单一热源吸收热■并把它全部用来做功，而不引起其他变化微观解释:一切自发过程总是沿着分子热运动的无甦增大的方向进行埔增加原理:在任何自然过程中，一个孤立系统的总爛不会鯉(第二类永动机不能制成的原因：违背了恐力学复二輕能呈降退能源与可持续发展环境污染开发新能源归纳同类专题熟练解題技巧专题•整合区一、热力学第一定律及其应用热力学第一定律揭示了内能的增量与外界对物体做功(W)以及物体从外界吸收热暈(0Z间的关系，即4U=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.⑴外界对物体做功，皿>0；物体对外做功，WO：⑵物体从外界吸热，2>0；物体放出热量，2<0；(3)At/>0,物体的内能增加；△"<(),物体的内能减少.分析题干，确定内能改变的方式(W、0f判断W、Q的符号f代入公式厶U=W+Qf得出结论【例1】如图1所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B.此过程屮，气体压强/^=1.0X105Pa,吸收的热Me=7.0X102J,求此过程中气体内能的增量.V7(xlO-3m3)KHK)3.04.0图1解析等压变化过程有羽=計，对外做的功W=P(VR-VA)根据热力学第一定律有\U=Q~W1代入数据解得AU=5.0X102J.答案5.0X102J针对训练如图2所示fp~V图中，一定质量的理想气体由状态4经过程I变至状态B时，从外界吸收热量420J,同时膨胀对外做功300J.当气体从状态B经过程II冋到状态A时，外界压缩气体做功200J,判断此过程屮气体是吸热还是放热，并求出热量变化的多少.图2答案放热320J解析一定质量的理想气体由状态A经过程I变至状态B时，从外界吸收的热量0大于气体膨胀对外做的功W],气体内能增加，由热力学第一定律可知，气体内能的增加量为△"=0+Wi=420J+(一300J)=120J气体由状态B经过程II回到状态A时，气体内能将减少120J,而此过程中外界又压缩气体做TVV2=200J的功，因而气体必向外界放热，放出的热量为Qi=\Ul-W2=(-120)J-200J=-320J即此过程中气体放出的热量是320J.二、热力学第二定律及其应用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：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体，这是热力学第二定律的克劳修斯表述.(2)按照机械能和内能转化过程的方向性表述为：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用來做功，而不引起其他变化.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实质(1)一切与热现象有关的自发的宏观过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.(2)用爛來表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总爛不会减小.3.分析此类问题的方法掌握热力学第二定律时，要注意理解其本质，即热力学第二定律是对宏观自然过程进行方向的说明.凡是对这种宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述.本章对热力学第二定律的表述很多，这些不同形式的表述都是等价的.【例2】(单选)关于热力学第二定律，下列表述正确的是()A.不对能使热量从低温物体传递到高温物体B.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功C.第二类永动机不可能制成D.热力学第二定律是热力学第一定律的推论解析如果有外界的帮助，可以使热量从低温物体传递到高温物体，也可以把热量全部用来做功，故A、B错.热力学第一定律说明在任何过程中能量必须守恒，热力学第二定律说明并非满足能量守恒的过程均能实现.热力学第二定律是反映宏观自然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，而逆方向的过程则不能自发的实现.在热力学中，热力学第二定律和热力学第一定律相辅相成，缺一不可，但热力学第二定律并不是热力学第一定律的推论.故C正确，D错误.答案C检测学习效果体验成功快乐自我•检测区1.（热力学第一定律）（单选）如图3所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度内，A、B两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等，则（）A.A球吸收的热量佼多B.3球吸收的热量较多C.两球吸收的热量一样多D.无法确定答案B解析两球初、末态温度分别相同，初、末态体积也相同，所以内能增量相同，但水银中的3球膨胀时对外做功多，所以吸热较多，故选B.2.（热力学第一定律的综合应用）（单选）对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（）A.若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B.若气体的温度不断升高，其压强也一定不断增大C.若气体温度升高1K,其等容过程所吸收的热量一定大于等压过程所吸枚的热量D.在完全失重状态下，气体的压强为零答案A解析一定质量的理想气体的内能与温度有关，若气体的压强和体积都不变，则温度不变，nV其内能也一定不变，A正确；由y=c知，气体的温度不断升高，压强不一定增大，B错误；根据热力学第一定律有厶U=Q+Wf气体温度升高1K,△（/相同，等容过程W=0,等压过程，体积增大，则WVO,故等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量，C错误；乞体的压强是由于分子频繁撞击器壁而产生的，与是否失重无关，D错误.3.（热力学第二定律）（双选）关于热力学定律，下列说法正确的是（）A.为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B.对某物体做功，必定会使物体的内能增加C.可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D.不对能使热量从低温