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2022-2023年粤教版(2019)新教材高中物理选择性必修3 第3章热力学定律单元复习课课件
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热力学定律复习高二—粤教版—物理—选择性必修三第三章一、分子动能1. 分子动能：分子不停地做无规则运动，做热运动的分子也具有动能。 2. 平均动能：所有分子的动能的平均值。温度是它的分子热运动的平均动能的标志。温度越高，分子热运动的平均动能越大；温度越低，分子热运动的平均动能越小必备知识必备知识二、分子势能：1. 分子势能：由于分子间存在着相互作用力，所以分子具有由它们的相对位置决定的势能。2. 分子势能与分子间距离的关系：3. 物体的体积变化时，分子间距离发生变化，分子势能随着发生变化，可见分子势能跟物体的 体积 有关。必备知识三、 物体的内能：1. 物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能，对于给定的某种物体，其内能大小跟物体的质量、温度和体积有关。2. 物体的内能与物体宏观机械能没有必然联系，但在一定条件下可以相互转化。必备知识四、改变内能的两种方式及热力学第一定律1.改变内能的两种方式：做功与热传递。两者在改变系统内能方面是等效的。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热量与外界对它所做的功的和。(2)数学表达式：ΔU＝Q＋W。五、能量守恒定律及应用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其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移过程中其总量不变。2.意义：(1)各种形式的能可以相互转化。(2) 证实了第一类永动机不可能制成。 内能的转移 机械能的转移 风能转化为电能必备知识必备知识1、热传导的方向性 (1)热量可以自发地从高温物体传给低温物体 (2)热量不能自发地从低温物体传递到高温物体,或者说不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。2、机械能和内能转化的方向性（1）.机械能可以全部转化为内能。（2）.内能无法全部用来做功以转化为机械能而不产生其他影响，故第二类永动机不可能制造出来。六、热力学第二定律必备知识3、扩散的方向性 两种气体可以自发地混合成一种均匀气体，而一种均匀混合气体却不会自发地分开成为两种气体。4、热力学第二定律（1）.克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。（2）.开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响。关键能力 合作学习核心知识点 物体的内能1.分子热运动的平均动能：温度是分子热运动的平均动能的标志，相同温度时不同物质分子热运动的平均速率不一定相同。2.分子力、分子势能与分子间距离的关系关键能力 合作学习3.物体的内能的决定因素（1）从微观上看，物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。（2）从宏观上看，物体内能的大小由物体的质量、温度和体积三个因素决定。关键能力 合作学习典例示范【典例】分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r＝r1时，F＝0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能________(选填“减小”“不变”或“增大”)；在间距由r2减小到r1的过程中，势能______(选填“减小”“不变”或“增大”)；在间距等于r1处，势能__________(选填“大于”“等于”或“小于”)零。答案：减小 减小 小于 素养训练 变式(多选)关于内能，下列说法正确的是( ) A.一定量气体的内能等于其所有分子热运动的动能和分子之间势能的总和 B.做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大 C.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同 D.物体温度改变时，物体分子的平均动能不一定改变AC素养训练如图几幅图中，有关功与内能的说法中正确的是( ) A.图1中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明热传递可以使物体的温度升高B.图2中重物下落带动叶片转动，由于叶片向水传递热量而使水的温度升高C.图3中降落的重物使发电机发电，电流对水做功使水的温度升高D.做功和热传递都可以使物体的内能增加D关键能力 合作学习2.热力学第一定律和气体实验定律的综合应用(1) 气体体积增大，气体对外做功；气体体积减小，外界对气体做功。 (2) 一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减小。 (3)利用热力学第一定律判断是气体吸热还是放热。(4)等压变化气体膨胀对外做功：W=FL=PSL=PΔV关键能力 合作学习典例 水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体( )A.压强变大 B.对外界做功C.对外界放热 D.分子平均动能变大B典例示范变式1(多选)如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中( )A.气体体积逐渐减小，内能增加B.气体压强逐渐增大，内能不变C.气体压强逐渐增大，放出热量D.外界对气体做功，气体内能不变E.外界对气体做功，气体吸收热量BCD素养训练变式2(多选)如图，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E.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变ABD素养训练核心知识点 能量守恒定律，第一类永动机不可能制成1. 能量守恒定律说明各种形式的能可以相互转化。热力学第一定律实际上就是内能与其他形式的能量发生转化时的能量守恒定律。2.第一类永动机是不可能制成。关键能力 合作学习【典例】(多选)空调市场上有很多变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5～7倍。空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动。这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机，而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电。阅读上述介绍后，以下说法合理的是( )A.变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律B.变频空调运行中做功少，转化能量多C.变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电D.变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能 典例示范CD核心知识点 热力学第二定律1.热力学第二定律的含义(1)“自发地”指明了热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助.(2)“不产生其他影响”的含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.在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能.关键能力 合作学习2.两类永动机的比较关键能力 合作学习【典例】(多选) 关于电冰箱，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不断地把冰箱内的热量传到外界， 是因为它消耗了电能C.电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律D.电冰箱的工作原理违背热力学第二定律 典例示范BC变式训练 (多选)下列说法正确的是 ( )A．一定质量的理想气体等温膨胀时，该理想气体吸收的热量全部用于对外做功B．利用新科技手段对内燃机进行不断的改进，可以使内燃机获得的内能全部转化为机械能而不引起其他变化C．夏天开空调可以使房间的温度比室外低，说明热量可以自发地从低温物体传向高温物体D．第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律E．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使热机的效率达到100%ADE 素养训练课堂总结热力学定律热力学第一定律热力学第二定律能量守恒定律及应用宏观过程的方向性 温度越高，分子的无规则运动越剧烈，可以说温度是物质内部分子无规则运动剧烈程度的量度.请问？ 温度相同，不同分子的平均速率相等吗？ 分子势能微观上与分子间距离有关，宏观上与物体体积有关，请问物体体积越大分子势能越大吗？概念辨析，认清本质答案：两种说法都错误第一类永动机 有一种“自发电电动车”,基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处,车轮转动时,带动发电机运转,发出的电又继续供给电动车,你认为仅靠这种方式,电动车能持续运动下去吗?为什么?答案：不能 学以致用，联系实际一种冷暖两用型空调，铭牌标注：输入功率1kW，制冷能力1.2×104 kJ/h，制热能力1.3×104 kJ/h。这样，该空调在制热时，每消耗1J电能，将放出3J的热量。标注是否错误？还是能量不守恒？答案：标注没有错误，能量守恒，制热时，放出的热量等于消耗的电能与从室外吸收的热量之和热力学第二定律如图所示，汽缸内盛有一定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气。现将活塞杆与外界连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。此过程违反了热力学第二定律吗？答案：非自动进行的，有“第三方”参与，不违背热力学第二定律 如图是某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气。多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴喷出。储气室气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，请问：1.充气过程中，储气室内气体分子平均动能如何变化？内能如何变化？2. 喷水过程中，储气室内气体压强如何变化？气体吸热还是放热？热力学定律与气体状态方程1.平均动能不变，内能增加2.气体压强减小，吸收热量
热力学定律复习高二—粤教版—物理—选择性必修三第三章一、分子动能1. 分子动能：分子不停地做无规则运动，做热运动的分子也具有动能。 2. 平均动能：所有分子的动能的平均值。温度是它的分子热运动的平均动能的标志。温度越高，分子热运动的平均动能越大；温度越低，分子热运动的平均动能越小必备知识必备知识二、分子势能：1. 分子势能：由于分子间存在着相互作用力，所以分子具有由它们的相对位置决定的势能。2. 分子势能与分子间距离的关系：3. 物体的体积变化时，分子间距离发生变化，分子势能随着发生变化，可见分子势能跟物体的 体积 有关。必备知识三、 物体的内能：1. 物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能，对于给定的某种物体，其内能大小跟物体的质量、温度和体积有关。2. 物体的内能与物体宏观机械能没有必然联系，但在一定条件下可以相互转化。必备知识四、改变内能的两种方式及热力学第一定律1.改变内能的两种方式：做功与热传递。两者在改变系统内能方面是等效的。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热量与外界对它所做的功的和。(2)数学表达式：ΔU＝Q＋W。五、能量守恒定律及应用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其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移过程中其总量不变。2.意义：(1)各种形式的能可以相互转化。(2) 证实了第一类永动机不可能制成。 内能的转移 机械能的转移 风能转化为电能必备知识必备知识1、热传导的方向性 (1)热量可以自发地从高温物体传给低温物体 (2)热量不能自发地从低温物体传递到高温物体,或者说不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。2、机械能和内能转化的方向性（1）.机械能可以全部转化为内能。（2）.内能无法全部用来做功以转化为机械能而不产生其他影响，故第二类永动机不可能制造出来。六、热力学第二定律必备知识3、扩散的方向性 两种气体可以自发地混合成一种均匀气体，而一种均匀混合气体却不会自发地分开成为两种气体。4、热力学第二定律（1）.克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。或者说，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。（2）.开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响。关键能力 合作学习核心知识点 物体的内能1.分子热运动的平均动能：温度是分子热运动的平均动能的标志，相同温度时不同物质分子热运动的平均速率不一定相同。2.分子力、分子势能与分子间距离的关系关键能力 合作学习3.物体的内能的决定因素（1）从微观上看，物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。（2）从宏观上看，物体内能的大小由物体的质量、温度和体积三个因素决定。关键能力 合作学习典例示范【典例】分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r＝r1时，F＝0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能________(选填“减小”“不变”或“增大”)；在间距由r2减小到r1的过程中，势能______(选填“减小”“不变”或“增大”)；在间距等于r1处，势能__________(选填“大于”“等于”或“小于”)零。答案：减小 减小 小于 素养训练 变式(多选)关于内能，下列说法正确的是( ) A.一定量气体的内能等于其所有分子热运动的动能和分子之间势能的总和 B.做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大 C.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同 D.物体温度改变时，物体分子的平均动能不一定改变AC素养训练如图几幅图中，有关功与内能的说法中正确的是( ) A.图1中迅速下压活塞，棉花会燃烧起来，说明热传递可以使物体的温度升高B.图2中重物下落带动叶片转动，由于叶片向水传递热量而使水的温度升高C.图3中降落的重物使发电机发电，电流对水做功使水的温度升高D.做功和热传递都可以使物体的内能增加D关键能力 合作学习2.热力学第一定律和气体实验定律的综合应用(1) 气体体积增大，气体对外做功；气体体积减小，外界对气体做功。 (2) 一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减小。 (3)利用热力学第一定律判断是气体吸热还是放热。(4)等压变化气体膨胀对外做功：W=FL=PSL=PΔV关键能力 合作学习典例 水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体( )A.压强变大 B.对外界做功C.对外界放热 D.分子平均动能变大B典例示范变式1(多选)如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中( )A.气体体积逐渐减小，内能增加B.气体压强逐渐增大，内能不变C.气体压强逐渐增大，放出热量D.外界对气体做功，气体内能不变E.外界对气体做功，气体吸收热量BCD素养训练变式2(多选)如图，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E.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变ABD素养训练核心知识点 能量守恒定律，第一类永动机不可能制成1. 能量守恒定律说明各种形式的能可以相互转化。热力学第一定律实际上就是内能与其他形式的能量发生转化时的能量守恒定律。2.第一类永动机是不可能制成。关键能力 合作学习【典例】(多选)空调市场上有很多变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5～7倍。空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动。这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机，而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电。阅读上述介绍后，以下说法合理的是( )A.变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律B.变频空调运行中做功少，转化能量多C.变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电D.变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能 典例示范CD核心知识点 热力学第二定律1.热力学第二定律的含义(1)“自发地”指明了热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助.(2)“不产生其他影响”的含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.在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能.关键能力 合作学习2.两类永动机的比较关键能力 合作学习【典例】(多选) 关于电冰箱，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不断地把冰箱内的热量传到外界， 是因为它消耗了电能C.电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律D.电冰箱的工作原理违背热力学第二定律 典例示范BC变式训练 (多选)下列说法正确的是 ( )A．一定质量的理想气体等温膨胀时，该理想气体吸收的热量全部用于对外做功B．利用新科技手段对内燃机进行不断的改进，可以使内燃机获得的内能全部转化为机械能而不引起其他变化C．夏天开空调可以使房间的温度比室外低，说明热量可以自发地从低温物体传向高温物体D．第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律E．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使热机的效率达到100%ADE 素养训练课堂总结热力学定律热力学第一定律热力学第二定律能量守恒定律及应用宏观过程的方向性 温度越高，分子的无规则运动越剧烈，可以说温度是物质内部分子无规则运动剧烈程度的量度.请问？ 温度相同，不同分子的平均速率相等吗？ 分子势能微观上与分子间距离有关，宏观上与物体体积有关，请问物体体积越大分子势能越大吗？概念辨析，认清本质答案：两种说法都错误第一类永动机 有一种“自发电电动车”,基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处,车轮转动时,带动发电机运转,发出的电又继续供给电动车,你认为仅靠这种方式,电动车能持续运动下去吗?为什么?答案：不能 学以致用，联系实际一种冷暖两用型空调，铭牌标注：输入功率1kW，制冷能力1.2×104 kJ/h，制热能力1.3×104 kJ/h。这样，该空调在制热时，每消耗1J电能，将放出3J的热量。标注是否错误？还是能量不守恒？答案：标注没有错误，能量守恒，制热时，放出的热量等于消耗的电能与从室外吸收的热量之和热力学第二定律如图所示，汽缸内盛有一定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气。现将活塞杆与外界连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。此过程违反了热力学第二定律吗？答案：非自动进行的，有“第三方”参与，不违背热力学第二定律 如图是某喷水壶示意图。未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向瓶内储气室充气。多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴喷出。储气室气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，请问：1.充气过程中，储气室内气体分子平均动能如何变化？内能如何变化？2. 喷水过程中，储气室内气体压强如何变化？气体吸热还是放热？热力学定律与气体状态方程1.平均动能不变，内能增加2.气体压强减小，吸收热量
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