第三章 热力学定律总结提升-2022-2023学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第三册）

选择性必修三学案 第三章 热力学定律 总结提升 体系构建 综合提升 提升一 热力学第一定律及其应用 例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到状态，外界对该气体做功为；第二种变化是从状态到状态，该气体从外界吸收的热量为。图线的反向延长线过坐标原点，、两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零。求： （1）从状态到状态的过程，该气体对外界做的功和其内能的增量； （2）从状态到状态的过程，该气体内能的增量及其从外界吸收的热量。 综合能力提升 1.公式： 其揭示了内能的增量、外界对物体做功与物体从外界吸热之间的关系。 2.各物理量符号的意义 物理量 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 3.应用热力学第一定律应注意的问题 （1）只有绝热过程，，用做功可判断内能的变化。 （2）只有在气体体积不变时，，，用吸热、放热情况可判断内能的变化。 （3）若物体内能不变，即，和不一定等于零，而是，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，做功的正负一般要看气体体积变化，气体体积缩小，；气体体积增大，。 迁移应用 1.（多选）（2021河北任丘第一中学高三月考）如图所示，一定质量的理想气体从状态依次经过状态、后又回到状态其中为等温过程。下列说法正确的是( ) A. 过程中，单位时间内、单位面积上与器壁碰撞的分子数增加 B. 过程中，气体放出热量 C. 过程中，气体分子的平均动能保持不变 D. 过程中，气体吸收热量 2.对于一定质量的理想气体，下列说法错误的是( ) 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，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. 当气体温度升高时，气体的内能一定增大 提升二 热力学第二定律及其应用 例2 (多选)地球上有很多的海水，它的总质量约为，如果这些海水的温度降低，将要放出的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，关于其原因下列说法中不正确的是( ) A.内能不能转化成机械能 B.内能转化成机械能不满足热力学第一定律 C.只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机械不满足热力学第二定律 D.机械能可全部转化为内能，内能不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化 综合能力提升 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）机械能和内能的转化过程具有方向性 物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。 （4）气体向真空膨胀具有方向性 气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地再从容器中流回，使容器变为真空。 2.热力学第一定律与热力学第二定律的比较 （1）关于摩擦生热：热力学第一定律中，滑动摩擦力做功可以全部转化为热。热力学第二定律却说明这一热量不可能在不引起其他变化的情况下完全变成功。 （2）关于热量的传递：热力学第一定律说明，热量可以从高温物体自动传向低温物体，而热力学第二定律却说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体。 （3）关于能量：热力学第一定律说明在任何过程中能量必定守恒，热力学第二定律却说明并非所有能量守恒过程均能实现，能量转化具有方向性。 （4）两定律的关系：热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达形式，说明功及热量与内能改变的定量关系，而热力学第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程进行的方向，指出了一切变化过程的自然发展方向不可逆。所以二者相互独立，又相互补充。 迁移应用 1.(多选)下列说法正确的是( ) A. 冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵循热力学第二定律 B. 空调工作时消耗的电能比室内温度降低所放出的热量要多 C. 自发的热传导是不可逆的 D. 可以通过给物体加热而使它运动起来，但不产生其他影响 提升三 能量守恒定律的应用 例3 如图所示，绝热的容器内密闭一定质量