第14章　第37讲　热力学定律与能量守恒定律-【南方凤凰台】2024高考物理（提高版）一轮复习导学案 江苏（新教材新高考）课件

第十四章 热学 第37讲　热力学定律与能量守恒定律 高考总复习 一轮复习导学案 · 数学（提高版） 5A导学案 高考一轮复习 物理 1 体系建构 体系建构 体系建构 素养发展 5 1 热力学第一定律与能量守恒定律 1. 热力学第一定律的理解 (1) 内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析． (2) 做功情况看气体的体积：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． (3) 与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0. (4) 如果研究对象是理想气体，因为理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，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． 素养发展 2. 三种特殊情况 (1) 若过程是绝热的，即Q＝0，则W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加． (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． (3) 若过程的初、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． 素养发展 (2021·山东卷)如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高．一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气．挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮， 上浮过程中，小瓶内气体(　　) A. 内能减少 B. 对外界做正功 C. 增加的内能大于吸收的热量 D. 增加的内能等于吸收的热量 1 B 素养发展 素养发展 2 热力学第二定律的理解及应用 1. 热力学第二定律的含义 (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．在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能． 2. 热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性． 素养发展 3. 热力学过程的方向性实例 素养发展 如图所示，两种不同的金属组成一个回路，接触头1置于热水杯中，接触头2置于冷水杯中，此时回路中电流计发生偏转，这是温差电现象．假设此过程电流做功为W，接触头1从热水中吸收的热量为Q1，冷水从接触头2吸收的热量为Q2，根据热力学第二定律可得(　　) A. Q1＝W B. Q1＞W C. Q1＜Q2 D. Q1＋Q2＝W 2 B 素养发展 【解析】根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量使之全部用来做功而不产生其他影响，所以从热水中吸收的热量Q1应该大于电流做的功W，即Q1>W，根据能量守恒定律和热力学第二定律，从热水中吸收的热量转化成了两部分，一部分是电能W，另一部分是冷水吸收的热量Q2，故B正确． 素养发展 3 热力学第一定律与气体图像的综合应用 2. 气体的做功情况、内能变化及吸放热关系可由热力学第一定律分析． (1) 由体积变化分析气体做功情况：体积膨胀，气体对外做功；气体被压缩，外界对气体做功． (2) 由温度变化判断气体内能变化：温度升高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小． (3) 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q判断气体是吸热还是放热． 素养发展 (2022·江苏卷)如图所示，一定质量的理想气体分别经历a→b和a→c两个过程，其中a→b为等温过程，状态b、c的体积相同，则(　　) A. 状态a的内能大于状态b B. 状态a的温度高于状态c C. a→c过程中气体吸收热量 D. a→c过程中外界对气体做正功 3 C 素养发展 素养发展 4 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 气体实验定律与热力学定律的综合问题的处理方法 素养发展 (2021·江苏卷)如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在汽缸中，活塞的面积为S，与汽缸底部相距L，汽缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为p0和T0.现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与汽缸间的滑动摩擦力为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中气体： 4 素养发展 (1) 内能的增加量ΔU. 答案：Q－(p0S＋f)L 【解析】活塞移动时受力平衡p1S＝p0S＋f 外界对气体做功W＝－p1SL 根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W 解得ΔU＝Q－(p0S＋f)L 素养发展 (2) 最终温度T. 素养发展 迁移内化 21 1. 关于第二类永动机，下列说法中错误的是(　　) A. 第二类永动机是指没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的