2027届高三物理一轮复习课件第15章 第7讲 热力学定律 能量守恒定律

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考点一　热力学第一定律
考点二　热力学第二定律
目 录 索 引
一、热力学第一定律1.改变物体内能的两种方式 物体吸收热量内能不一定增大(1)　　　　;(2)　　　　　　。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)表达式:ΔU=　　　　。 注意W和Q的正负 
二、能量守恒定律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　　　　为另一种形式,或者是从一个物体　　　　到别的物体,在　　　　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　　　　　　　,某一种形式的能是否守恒是有条件的。
提示 违背了能量守恒定律,也就是违背了热力学第一定律。
考向一　热力学第一定律的理解1.热力学第一定律不仅反映了做功和传热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传热之间的关系。2.对公式ΔU=Q+W符号的规定
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量。(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量。(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。
典题1 (多选)(2025甘肃白银模拟)拔火罐是一种以罐(导热性良好)为工具,利用燃火、抽气等方法产生负压,使之吸附于体表的中医疗法。火罐“吸”到皮肤上后,其内封闭气体质量变化不计,可以看作理想气体,短时间内(体积变化可不计),封闭气体(　　)A.温度降低,压强减小B.温度升高,压强增大C.吸收热量,内能增大D.放出热量,内能减小
典题2 (多选)(2025湖北武汉调研)如图所示,一定质量的理想气体的循环由下面4个过程组成:a→b为等压过程,b→c为绝热过程,c→d为等压过程,d→a为绝热过程。下列说法正确的是(　　)A.a→b过程中,气体内能增加B.b→c过程中,气体内能不变C.c→d过程中,气体吸收热量D.整个过程中,气体从外界吸收的总热量可以用abcd所围的面积表示
考向三　热力学第一定律与气体实验定律的综合解决热力学第一定律与气体实验定律的综合问题的思维流程
(1)T2=440 K时,气柱高度h2;(2)从T1状态到T4状态的过程中,封闭气体吸收的净热量Q(扣除放热后净吸收的热量)。
典题4 (2025安徽淮北模拟)济南趵突泉是中国著名的风景名胜,泉水一年四季在18 ℃左右。严冬时,可以看到在水底有很多小孔冒出微小气泡,气泡在缓慢上升过程中体积逐渐变大且没有破裂。假设初始时小气泡(可视为理想气体)体积V1=5.0×10-7 m3,气泡上升过程中内外压强相同。已知泉水水深h0=2 m,大气压强p0=1.0×105 Pa,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2。(1)求气泡到达水面时的体积V2。(2)已知气泡上升过程中对外界做功2×10-2 J,判断气泡是吸热还是放热,并求出热量的数值。
答案 (1)6.0×10-7 m3　(2)吸热　2×10-2 J解析 (1)气泡在h0深度时,有p1=ρgh0+p0解得p1=1.2×105 Pa水温不变,根据玻意耳定律有p1V1=p0V2解得V2=6.0×10-7 m3。(2)温度不变,内能不变,根据热力学第一定律有ΔU=W+Q体积变大,气泡上升过程中对外界做功,则有W=-2×10-2 J解得气泡从外界吸收热量Q=2×10-2 J。
1.热力学第二定律的两种表述　　 指出了传热的方向性(1)克劳修斯表述:热量不能　　　　　　从低温物体传到高温物体。　　 热力学宏观过程只在本系统内完成时(2)开尔文表述:不可能从　　　　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　　　　　性增大的方向进行。说明:(1)热力学第二定律的上述两种表述是等价的,可以从一种表述推导出另一种表述。(2)热力学第二定律又叫熵增加原理,即在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减少。
1.热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述,都揭示了一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性,即一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
2.热力学第一定律和热力学第二定律的比较
3.两类永动机的比较
典题5 (2025山东济南模拟)如图所示,开口向上的竖直玻璃管内用一段水银柱封闭着一定质量的理想气体。现将玻璃管保持开口竖直向上拿到室外,并停留较长一段时间,此为过程一;然后再把玻璃管缓慢转动至水平,此为过程二;接着再将玻璃管保持水平拿回室内,并停留较长一段时间,此为过程三;最后把玻璃管缓慢转动至竖直开口向上,水银柱回到初始位置,此为过程四。已知室外温度高于室内温度,室外大气压强等于室内大气压强,水银无漏出。关于此次操作,下列说法正确的是(　　)A.过程四气体从外界吸热B.过程二气体分子密集程度减小C.过程二气体从外界吸收热量,使之完全变成功,而没产生其他影响D.气体经历上述四个过程回到原状态,气体对外界做的功为0