2022-2023年高考物理一轮复习 第13章第3讲热力学定律与能量守恒定律课件

这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 第13章第3讲热力学定律与能量守恒定律课件，共58页。PPT课件主要包含了随堂巩固练，过好双基关，研透命题点，课时精练，热力学第一定律，Q＋W，热力学第二定律，自发地，无序性，能量守恒定律等内容，欢迎下载使用。
1.改变物体内能的两种方式(1) ；(2)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 与外界对它所做功的和.(2)表达式：ΔU＝ .(3)ΔU＝ 中正、负号法则：
自测1　一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104 J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程A.气体从外界吸收热量2.0×105 JB.气体向外界放出热量2.0×105 JC.气体从外界吸收热量6.0×104 JD.气体向外界放出热量6.0×104 J
1.热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能 从低温物体传到高温物体.(2)开尔文表述：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.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 增大的方向进行.3.第二类永动机不可能制成的原因是违背了 .
自测2　(多选)下列现象中能够发生的是A.一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动 分离D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体
1.内容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，或者是从一个物体 到别的物体，在转化或 的过程中，能量的总量保持不变.2.条件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有条件的.3.第一类永动机是不可能制成的，它违背了 .
自测3　木箱静止于水平地面上，现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 m，木箱受到地面的摩擦力为60 N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能Ek分别是(空气阻力不计)A.U＝200 J，Ek＝600 J B.U＝600 J，Ek＝200 JC.U＝600 J，Ek＝800 J D.U＝800 J，Ek＝200 J
解析　U＝Ffx＝60×10 J＝600 JEk＝Fx－U＝80×10 J－600 J＝200 J.
热力学第一定律的理解和应用
1.热力学第一定律的理解(1)内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析.(2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正.(3)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0.(4)如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化.
2.三种特殊情况(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)若过程的初、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.
例1　某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体.初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界.现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同.此时，容器中空气的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度.
解析　活塞光滑、容器绝热，活塞缓慢移动，容器内空气体积增大，对外做功，由ΔU＝W＋Q知，气体内能减少，温度降低.气体的压强与温度和单位体积内的分子数有关，由于容器内空气的温度低于外界温度，但压强相同，则容器中空气的密度大于外界空气的密度.
变式1　(多选)如图1，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸.待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中，气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功
解析　因为汽缸、活塞都是绝热的，隔板右侧是真空，所以理想气体在自发扩散的过程中，与外界没有热量交换，也不对外界做功.根据热力学第一定律可知，气体自发扩散前后，内能不变，选项A正确，C错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，气体内能增大，选项B、D正确.
变式2　(多选)关于气体的内能，下列说法正确的是A.质量和温度都相同的气体，内能一定相同B.气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C.气体被压缩时，内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
解析　质量和温度都相同的气体，虽然分子平均动能相同，但是不同的气体，其摩尔质量可能不同，则分子个数可能不同，所以分子总动能不一定相同，A错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏观运动速度大，内能不一定大，B错误；气体被压缩，同时对外传热，根据热力学第一定律知内能可能不变，C正确；理想气体的分子势能为零，所以一定量的某种理想气体的内能与分子平均动能有关，而温度是分子平均动能的标志，D正确.
变式3　汽缸中气体的压强为4×105 Pa，活塞的面积是40 cm2，气体做等压膨胀，推动活塞移动了20 cm，求：(1)气体做了多少功；
解析　气体体积增大，对外做功，W＝pS·x＝4×105×40×10－4×0.2 J＝320 J.
(2)在做功过程中气体吸热2.1×103 J，气体的内能改变了多少.
答案　增加1.78×103 J
解析　由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q＝－320 J＋2.1×103 J＝1.78×103 J，即气体的内能增加了1.78×103 J.
热力学第一定律与图象的综合应用
例2　如图2所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的绝热过程(气体与外界无热量交换)，其中B→C过程中内能减少900 J.求A→B→C过程中气体对外界做的总功.
解析　A→B过程W1＝－p(VB－VA)B→C过程，根据热力学第一定律W2＝ΔU则对外界做的总功W＝－(W1＋W2)代入数据得W＝1 500 J.
变式4　(多选)如图3，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体，下列说法正确的是A.过程①中气体的压强逐渐减小B.过程②中气体对外界做正功C.过程④中气体从外界吸收了热量D.状态c、d的内能相等
解析　过程①中，气体由a到b，体积V不变、T升高，则由查理定律知压强增大，A项错误；过程②中，气体由b到c，体积V变大，对外界做正功，B项正确；过程④中，气体由d到e，温度T降低，内能ΔU减小，体积V不变，气体不做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W得Q