2023版高考物理一轮总复习第十四章第3节热力学定律能量守恒课件

这是一份2023版高考物理一轮总复习第十四章第3节热力学定律能量守恒课件，共37页。PPT课件主要包含了热传递，热力学第一定律，传递的热量，做的功，ΔU＝W＋Q，能量守恒定律，保持不变，制成的，不消耗能量，热力学第二定律等内容，欢迎下载使用。
一、热力学第一定律 能量守恒定律
1.改变物体内能的两种方式.
(1)________是其他形式的能与内能的相互转化过程，内能的改变量可用________的数值来量度.(2)________是物体间内能的转移过程，内能转移量用
________来量度.
(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它________________与外界对它所__________的和.
(2)表达式：_______________.
(1)内容：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体.在转化或转移的过程中其总量__________.这就是能量的转化和守恒定律.(2) 任何违背能量守恒定律的过程都是不可能的 ，__________________而对外做功的第一类永动机是不可能
(1)克劳修斯表述：热量不能________地从低温物体传到高温物体(表述了热传递的方向性).(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成有用功而____________________(表述了机械能与内能转化过程的方向性).
2.第二类永动机是指设想只从单一热库吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机.这类永动机不可能制成的原因是违反了________________.3.热力学第二定律的意义：揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要
4.热力学第二定律的微观解释.(1)一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.这是热力学第二定律的微观意义.(2)从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向
无序度________的方向发展.
【基础自测】1.判断下列题目的正误.
(1)做功和热传递的实质是相同的.(
(2)绝热过程中，外界压缩气体做功 20 J，气体的内能
(3) 物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变.
(4)利用河水的能量使船逆水航行的设想，符合能量守
(5)热机中，燃气的内能可以全部变为机械能而不引起
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)×
2.在绝热过程中，外界压缩气体做功 20 J，下列说法
A.气体内能一定增加 20 JB.气体内能增加必定小于 20 JC.气体内能增加可能小于 20 JD.气体内能可能不变答案：A
3.(2021 年北京综测)北京春秋两季的昼夜温差较大，细心的司机发现从早晨到中午，车胎的体积和胎内气体的压强都会变大.若这段时间胎内气体质量不变，且可将其视为理想气体，那么从早晨到中午这段时间内，车胎内的气
)A.对外界做功，内能减小B.对外界做功，内能不变C.吸收热量，内能不变D.吸收的热量大于对外所做的功答案：D
4.如图 14-3-1 所示的汽缸内盛有定量的理想气体，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.若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是
A.气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此
过程违反热力学第二定律
B.气体从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所
以此过程不违反热力学第二定律
C.气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过
程不违反热力学第二定律D.ABC 三种说法都不对答案：C
热点 1 热力学第一定律[热点归纳]
1.对公式ΔU＝Q＋W 符号的确定.
2.改变内能的两种方式的比较.
(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.
4.应用热力学第一定律的三点注意.
(1)做功看体积：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.气体在真空中自由膨胀，对外界不做功，W＝0.
(2)与外界绝热，则不发生热传递，此时 Q＝0.
(3)由于理想气体没有分子势能，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.
考向 1 利用热力学第一定律进行定性分析【典题 1】(多选)如图 14-3-2 所示，早些年农村的小孩子常用旧圆珠笔芯做一种玩具，铁丝的一端缠绕棉花，用水打湿后从一端塞入笔芯内，将笔芯的另一端用力在马铃薯上触一下拔出来，然后用力推铁丝，马铃薯小块高速
飞出，能打出十几米远.下列说法正确的是(图 14-3-2
A.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，笔芯内密
B.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，气体对外
C.马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能D.马铃薯小块高速飞出时外界对笔芯内气体做功
解析：在快速推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中，笔芯内密封的气体经历绝热压缩的过程，外界对气体做功，内能增加，故笔芯内密封的气体的温度升高，故 A 正确，B 错误；封闭气体经历绝热膨胀过程，推出马铃薯，故马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能，这里的气体类似弹簧，故 C 正确，D 错误.
考向 2 利用热力学第一定律进行定量计算
【典题 2】如图 14-3-3 所示，一定质量的理想气体在状态 A 时压强为 2.0×105 Pa，经历 A→B→C→A 的过程，整个过程中对外界放出 61.4 J 热量.求该气体在 A→B 过程中对外界所做的功 W＝________.
解析：整个过程中，外界对气体做功 W＝WAB＋WCA，
且 WCA＝pA(VC－VA)
由热力学第一定律ΔU＝Q＋W＝0，得WAB＝－(Q＋WCA)已知 Q＝－61.4 J
代入数据得 WAB＝－138.6 J，即气体对外界做的功为
热点 2 热力学第二定律[热点归纳]
1.对热力学第二定律关键词的理解.
在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他
(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.
2.热力学第二定律的实质.自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.如：
(1)高温物体(2)功(3)气体体积 V1(4)不同气体 A 和 B
低温物体气体体积 V2(V2>V1)混合气体 AB
【典题 3】(2020 年新课标Ⅱ卷)下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有________，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有________.
A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B.冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转
化为功，而不产生其他影响
D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散
解析：燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移.既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律；冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律；某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，必然产生其他影响，故违背热力学第二定律；制冷机消耗电能工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响.既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律.
方法技巧 热力学第一、第二定律的比较：
热点 3 热力学定律与气体实验定律综合问题[热点归纳]
气体实验定律与热力学第一定律综合问题的四种题
(1)等压变化：气体膨胀对外界做功 W，应用热力学第一定律代入－W；气体压缩外界对气体做功 W，应用热力学第一定律代入＋W.
(2)等容变化：气体体积不变，气体和外界之间互不做功，即 W＝0，则ΔU＝Q.气体从外界吸收的热量等于内能的增加量，气体向外界放出的热量等于内能的减少量.
(3)等温变化：气体内能不变，即ΔU＝0，Q＋W＝0.气体吸热后体积增大时，膨胀对外做的功等于从外界吸收的热量；反之气体被压缩时，外界对气体所做的功等于气体向外释放的热量.
(4)绝热过程，即 Q＝0，则 W＝ΔU.气体体积变化导致内能变化，气体体积增大时，膨胀对外做的功等于气体内能的减少量；反之气体被压缩时，外界对气体所做的功等于气体内能的增加量.
【典题 4】(2021 年海南海口月考)如图 14-3-4 所示，内壁光滑的绝热汽缸深度为 L，固定在水平地面上，汽缸内有一厚度可忽略不计的活塞封闭了一定质量的理想气体.
开始时汽缸内气体长 L1＝
，压强为 p0.现在活塞上施加一
水平外力缓慢拉动活塞至 L 处，此过程中不
漏气，则此时气体的压强(
解析：根据热力学第一定律，可知活塞运动过程中，气体对外界做功，汽缸本身绝热.其内能必定减少，即理想
【迁移拓展】(2021 年安徽黄山模拟)一定质量的理想气体的体积 V 与热力学温度 T 的关系图像如图 14-3-5 所示，气体在状态 A 时的压强 pA＝p0，温度 TA＝T0，线段 AB与 V 轴平行，BC 的延长线过原点.(1)气体从状态 A 变化到状态 B 的过程中，对外界做的功为 15 J，该过程中气体
(2)求气体在状态 C 时的压强 pC 和温度 TC.
解：(1)A 状态至 B 状态过程是等温变化，气体内能不变，即ΔU＝0，气体对外界做功W＝－15 J根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q解得 Q＝－W＝15 J.(2)由 B 到 C 做等压变化，根据盖­吕萨克定律得