第三章 热力学定律 全章知识点梳理 -2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

人教版（2019）物理选择性必修第三册《热力学定律》全章知识点梳理 3.1功、热和内能的改变 一、热和内能的改变 1.热传递 (1)概念：两个温度不同的物体互相接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，并将持续到系统间达到热平衡，即温度相等为止，这个过程称为热传递。 (2)热传递的实质 热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用热量来量度。 (3)热传递的条件：物体之间或是物体不同部分之间存在温度差。 (4)热传递的三种方式 热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射。 ①热传导——热沿着物体传递的热传递方式，不同物质传导热的能力各不相同，容易传导热的物体称为热的良导体，所有金属都是热的良导体，不容易传导热的物体称为热的不良导体，如空气、橡胶、绒毛、棉纱、木头、水、油等。 （4）．传递的热量与内能改变的关系 (1)在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少，即Q吸＝ΔU. (2)在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少，即Q放＝－ΔU. （5）.热传递具有方向性 热量自发地从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会自发地从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分． 2．内能 (1)物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能之和，因此物体的内能是一个状态量． (2)当物体温度变化时，分子平均动能变化；物体体积变化时，分子势能发生变化．因此物体的内能变化只由初、末状态决定，与中间过程及方式无关． 3．做功与内能变化的关系 (1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程． (2)在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少． 4．功和内能的区别 (1)功是过程量，内能是状态量． (2)在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化． (3)物体的内能大，并不意味着做功多．在绝热过程中，只有内能变化越大时，才对应着做功越多． 5．内能与温度 从宏观上看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观上看，温度反映了分子热运动的激烈程度，是分子平均动能的标志．物体的温度升高，其内能一定增加，但向物体传递热量，物体的内能却不一定增加(可能同时对外做功)． 6．改变内能的两种方式的比较 比较 项目 做功 热传递 内能 变化 外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少 物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少 物理 实质 其他形式的能与内能之间的转化 不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移 相互 联系 做一定量的功和传递相同量的热量在改变内能的效果上是相同的 (1)热对流——靠液体或气体的流动来传递热的方式，热对流是液体和气体所特有的热传递方式。 (2)热辐射——热从高温物体向周围以电磁波的形式沿直线射出去的方式，热辐射不依赖媒介质，可在真空中进行，与外界温差越大，表面颜色越深，物体向外的热辐射能力越强。 7.热与内能的改变:在单纯的传热过程中，外界向系统传递多少热量，系统的内能就增加多少;系统向外界传递多少热量,系统的内能就减少多少。 3.2热力学第一定律 一、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。这个关系叫做热力学第一定律。 (2)数学表达式为：ΔU＝W＋Q 公式中符号的意义： ①W＞0，表示外界对系统做功；W＜0，表示系统对外界做功； ②Q＞0，表示系统吸热；Q＜0，表示系统放热； ③ΔU＞0，表示系统内能增加；ΔU＜0，表示系统内能减少。 特别提示：①热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外做功、向外界散热和内能减少的情况。 ②若一根金属丝通过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本不能判断是通过对它做了功，还是发生了热传递使它的内能增加，因为单纯对系统做功和单纯对系统传热都能改变系统的内能，由于它们在改变系统内能方面是等效的，那么既对系统做功又对系统传热也能改变系统的内能。内能改变了多少就由热力学第一定律来定量分析计算。 二、热力学第一定律的应用 (1)与热力学第一定律相匹配的符号法则 应用热力学第一定律解题的一般步骤： ①根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正、负； ②根据方程ΔU＝W＋Q求出未知量； ③再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。 （2）应用热力学第一定律的几种特殊情况 等容过程：气体等容变化时，由于V＝恒量，所以外界对气体不做功。根据热力学第一定律有ΔU＝Q。在等容过程中，气体吸收的热量全部用于增加内能，温度升高；反之，气体放出的热量是以减小内能为代价的，温度降低。 等压过程：气体在等压过程中，有＝恒量。 根据热力学第一定律