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1、选修3-3-3热力学定律与能量守恒定律夯实基础知识点一热力学第一定律1改变物体内能的两种方式：(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：U_知识点二能量守恒定律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第一类永动机是不可能制成的，它违背了_知识点三热力学第二定律1热力学第二定律的三种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从_物体传到_物体(2)开尔文表述：如图甲所示，不可能从单一热源_热量，使之完全变成功，而不产
2、生_或表述为“第二类永动机不可能制成”(3)用熵的概念表示热力学第二定律如图乙所示，用熵的概念表述：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会_(热力学第二定律又叫做熵增加原理)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无序性_的方向进行,思考辨析(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，气体的内能一定减少()(3)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变()(4)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，能量正在消失()(5)尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到283 .()(6)对能源的过度消耗将使自然界的能量不
3、断减少，形成能源危机()(7)在给自行车打气时，会发现打气筒的温度升高，这是因为外界对气体做功()(8)热机中，燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化()考点突破 考点一热力学第一定律的理解和应用自主演练符号WQU外界对物体做功物体吸收热量内能增加物体对外界做功物体放出热量内能减少1对公式UQW符号的规定2.几种特殊情况(1)若过程是绝热的，则Q0，WU，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W0，则QU，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U0，则WQ0或WQ，外界对物体做的功等于物体放出的热量多维练透1(多选)夏天，从湖底形
4、成的一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂若接近水面，湖内水的温度越高，大气压强没有变化，将气泡内气体看做理想气体则上升过程中，以下说法正确的是()A气泡内气体对外界做功 B气泡内每个气体分子的动能都变大C气泡内气体从外界吸收热量 D气泡内气体的压强可能不变2一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0104 J，气体内能减少1.3105 J，则此过程()A气体从外界吸收热量2.0105 J B气体向外界放出热量2.0105 JC气体从外界吸收热量6.0104 J D气体向外界放出热量6.0104 J3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
5、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分子平均动能变大考点二热力学定律与气体实验定律的综合应用师生共研气态变化中的做功、内能、热量的判断方法(1)做功情况看体积：体积V减小外界对气体做功W0；体积V增大气体对外界做功W0；温度T降低内能减少U 0；(3)吸(放)热看定律：先判断做功和内能变化，再根据热力学第一定律UQW，确定吸(放)热特别注意：吸(放)热不能直接根据温度变化判断题型1|热力学第一定律与图像的综合应用例1 一定质量的理想气体从状态a开始，经ab、bc、ca三个过
6、程后回到初始状态a，其pV图像如图所示已知三个状态的坐标分别为a(V0，2p0)、b(2V0，p0)、c(3V0，2p0).以下判断正确的是()A.气体在ab过程中对外界做的功小于在bc过程中对外界做的功B气体在ab过程中从外界吸收的热量大于在bc过程中从外界吸收的热量C在ca过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D气体在ca过程中内能的减少量大于bc过程中内能的增加量例2 如图所示，密封有一定质量理想气体的圆柱形汽缸竖直放置，汽缸的高度H30 cm，缸体内底面积S200 cm2，缸体质量M10 kg.弹簧下端固定在水平桌面上，上端连接活塞，当缸内气体温度T0280 K时，缸内气体高
7、h20 cm.现缓慢加热气体，使活塞最终恰好静止在缸口(未漏气)，此过程中缸内气体吸收的热量为Q450 J已知大气压强恒为p01105 Pa，重力加速度g10 m/s2，不计活塞质量、厚度及活塞与缸壁的摩擦，且汽缸底部及活塞表面始终保持水平求：(1)活塞最终静止在缸口时，缸内气体的温度；(2)加热过程中，缸内气体内能的增加量练1(多选)一定质量的理想气体的状态变化图像如图所示，它由状态a经过状态b到状态c.关于这一过程，下列说法正确的有()A理想气体的体积先增大后保持不变 B理想气体的体积一直增大C理想气体的内能先增大后保持不变 D外界对理想气体做功，理想气体放出热量练2(多选)一定质量的理想
8、气体由状态A经状态B变化到状态C的p V图像如图所示若已知在状态A时，理想气体的温度为320 K，则下列说法正确的是(已知1 atm1105 Pa)()A气体在B状态时的温度为720 KB气体分子在状态A的平均动能大于在状态C的平均动能C从状态A到状态C的过程中气体对外做功D从状态A到状态C的过程中气体吸收的热量为900 J 练3.如图所示，上端封闭、下端开口的玻璃管竖直放置，管长55 cm，其中有一段长为6 cm的水银柱，将长为20 cm的气体A封闭在管的上部，气体B和大气连通现用一小活塞将管口封住，并将活塞缓慢往上压，当水银柱上升4 cm时停止上压已知外界大气压恒为76 cmHg，上压过程
9、气体温度保持不变，A、B均为理想气体(1)求气体A、B末状态的压强；(2)试分析此过程中气体B是吸热还是放热？题后反思：热力学第一定律在玻璃管、汽缸类问题中的应用(1)首先要会处理玻璃管、汽缸类的热学计算问题，能求出气体状态参量；(2)明确做功与气体体积变化的关系；(3)理清内能变化与气体温度变化的关系，然后根据PV/TC讨论压强p的变化；(4)最后根据UWQ讨论气体吸热还是放热考点三热力学第二定律的理解应用自主演练1对热力学第二定律的理解(1)在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”的含义：“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；“不产生其他影响
10、”的含义是指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：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热力学过程方向性实例(1)高温物体热量能自发传给低温物体,热量不能自发地由低温物体传给高温物体(2)功能自发地完全转化为热,而热不能自发地完全转化为功(3)气体体积V1能自发膨胀到V2,而不能自发地由V2收缩到V1(V1V2)(4)不同气体A和B能自发混合成混合气体AB,而混合气体AB不能自发分离成气体A和B.练4下列关于能量转换过程的叙述，违
11、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_(填正确答案标号)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发到温度较高的室内练5(多选)根据热力学第二定律，下列说法中正确的是()A不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化B没有冷凝器，只有单一的热库，能从单一热库吸收热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的C制冷系统将冰箱里的热量传到外界较高温度的空气中而不引起其他变化D不可能使热
12、量由低温物体传到高温物体，而不引起其他变化练6（多选）对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是( )A一定质量的气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收120 J的热量，则它的内能增大20 JB物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一定减少C在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体D第二类永动机违反了热力学第二定律，没有违反热力学第一定律练7.（多选）一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在pT图象上都是直线段，ab和dc的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，ad平行于纵轴，由图
13、可以判断 ( )Aab过程中气体体积不断减小，气体向外放出热量Bbc过程中气体体积不断减小，单位时间内撞击器壁的分子数增多Ccd过程中气体体积不断增大，气体对外做功Dda过程中气体体积不断增大，气体从外界吸收热量练8.（多选）(2021河北衡水高三检测)如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再到状态C，最后变化到状态A，完成循环。下列说法正确的是( )A 状态A到状态B是等温变化 B状态A时所有分子的速率都比状态C时的小C状态A到状态B，气体对外界做功为p0V0 D整个循环过程，气体从外界吸收的热量是p0V0练9.（多选）某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，该循环由两个绝热过
14、程和两个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体( )A 在状态a和c时的内能可能相等 B在ab过程中，外界对其做的功全部用于增加内能Cbc过程中增加的内能小于da过程中减少的内能D在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量练10.如图所示，一根两端开口、横截面积为S2 cm2、足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定(插入水银槽中的部分足够深)。管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长L21 cm的气柱，气体的温度为t17 ，外界大气压强取p01.0105 Pa。(1)若在活塞上放一个质量为m0.1 kg的砝码，保持气体的温度t1不变，则平衡后气柱为多长？ (g取10 m/s2)(2)若保持砝码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到t277 ，此时气柱为多长？(3)若在(2)过程中，气体吸收的热量为10 J，则气体的内能增加多少？3学科网（北京）股份有限公司