第10章 章末综合提升-2021-2022学年高中物理选修3-3【名师导航】同步Word教参(人教版)

[体系构建] [核心速填] 1．内能 (1)功和内能：在绝热情况下，功是能量变化的量度． (2)热和内能：只有热传递时，热量是内能变化的量度． (3)做功和热传递在改变物体的内能上呈等效的． 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功W和传递的热量Q的总和． (2)表达式：ΔU＝Q＋W. (3)能量守恒定律：不创生，不消失，只能转化和转移，总量不变． (4)第一类永动机不能制成，违背了能量守恒定律． 3．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． (3)微观解释：一切自发过程总是沿分子热运动无序性增大的方向进行． (4)熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少． (5)第二类永动机不能制成，违背了热力学第二定律． 4．能源与可持续发展 (1)能量耗散：一切能量最终要转化成不可回收的能量． (2)环境污染：温室效应，酸雨，光化学烟雾． (3)开发新能源：太阳能，生物质能，风能，水能等． 热力学第一定律及其应用 1．公式：ΔU＝Q＋W. 2．注意各物理量符号和理想气体的特点 (1)各物理量符合的意义 物理量 ΔU W Q 大于零 物体的内能增加 外界对物体做功 物体吸热 小于零 物体的内能减少 物体对外界做功 物体放热 等于零 物体内能不变 物体对外界(或外界对物体)不做功 物体与外界绝热 (2)应用热力学第一定律应注意的问题 ①只有绝热过程Q＝0，ΔU＝W，用做功可判断内能的变化． ②只有在气体体积不变时，W＝0，ΔU＝Q，用吸热、放热情况可判断内能的变化． ③若物体内能不变，即ΔU＝0，W和Q不一定等于零，而是W＋Q＝0，功和热量符号相反．大小相等，因此判断内能变化问题一定要全面考虑． ④对于气体，做功W的正负一般要看气体体积变化，气体体积缩小，W>0；气体体积增大，W<0. 【例1】　(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是(　　) A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变 B．若气体的温度不断升高，其压强也一定不断增大 C．若气体温度升高1 K，其等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量 D．在完全失重状态下，气体的压强为零 E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大 ACE　[一定质量的理想气体的内能与温度有关，若气体的压强和体积都不变，则温度不变，其内能也一定不变，A正确；由＝C知，气体的温度不断升高，压强不一定增大，B错误；根据热力学第一定律有ΔU＝Q＋W，气体温度升高1 K，ΔU相同，等容过程W＝0，等压过程，体积增大，则W<0，故等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量，C正确；气体的压强是由于分子频繁撞击器壁而产生的，与是否失重无关，D错误；温度升高，理想气体的内能一定增大，E正确．] [一语通关] (1)对于气体要抓住体积V变化是做功的标志(气体自由膨胀除外，一般情况下，V变大，对外做功，W＜0，反之，对内做功，W＞0)． (2)对于理想气体要抓住温度T变化是内能变化的标志(T升高，内能增加ΔU＞0，反之，内能减少ΔU＜0)． 1．在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6 J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为9 J．图线AC的反向延长线过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零．求： (1)从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和其内能的增量ΔU1； (2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其从外界吸收的热量Q2. [解析]　(1)由题意知从状态A到状态C的过程，气体发生等容变化 该气体对外界做的功W1＝0 根据热力学第一定律有：ΔU1＝W1＋Q1 内能的增量ΔU1＝Q1＝9 J. (2)从状态A到状态B的过程，体积减小，温度升高 该气体内能的增量ΔU2＝ΔU1＝9 J 根据热力学第一定律有ΔU2＝W2＋Q2 从外界吸收的热量Q2＝ΔU2－W2＝3 J. [答案]　(1)0　9 J　(2)9 J　3 J 热力学第二定律及其应用 1．热力学第二定律的几种表现形式 (1)热传递具有方向性 两个温度不同的物体进行接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体．要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，来产生其他影响或引起其他变化． (2)气体的扩散现象具有方向性 两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，绝不会自发地分开，成为两种不同的气体． (3)机械能和内能的转