第十四章 第3讲 热力学定律与能量守恒定律（Word教参）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

　 核心素养&课标解读 物理观念 能认识物质的运动形式有多种，不同运动形式对应不同形式的能，各种形式的能在一定条件下可以相互转化 科学思维 (1)改变内能的两种方式 (2)理解热力学第一定律与能量守恒定律的关系 (3)能应用热力学第一定律分析有关实际问题 科学态度 与责任 知道能源和可持续发展的关系，了解开发新能源的方法和意义 热力学第一定律 1．改变内能的两种方式 2．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和． (2)表达式：ΔU＝Q＋W． 做功的正负判断要看气体的体积变化：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． 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． 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． 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，它只能从一种形式转化为其他形式，或者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变． 2．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律． 3．能源是有限的． 生活实践·判一判 某驾驶员发现，中午时车胎内的气压比清晨时高，且车胎体积更大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，则 (1)外界对胎内气体做功，气体内能减少．(　　×　　) (2)外界对胎内气体做功，气体内能增加．(　　×　　) (3)胎内气体对外界做功，气体内能减少．(　　×　　) (4)胎内气体对外界做功，气体内能增加．(　　√　　) 教材深耕·练一练 [人教版选择性必修第三册P57〈思考与讨论〉]17～18世纪，许多人致力于制造一种机器，它不需要任何动力或燃料，却能不断对外做功，史称“第一类永动机”．下图展示了其中的一种设计． (1)轮子在转动过程中产生了能量．(　　×　　) (2)轮子转动几下后便会停止，这说明能量在消失．(　　×　　) (3)方案设计者是想机器不消耗任何能量，却不断地对外做功．(　　√　　) (4)方案中的机器称为第一类永动机．(　　√　　) (5)第一类永动机违反了能量守恒定律．(　　√　　) 易混易错·辨一辨 一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104 J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程(　　) A．气体从外界吸收热量2.0×105 J B．气体向外界放出热量2.0×105 J C．气体从外界吸收热量6.0×104 J D．气体向外界放出热量6.0×104 J B　解析：由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得Q＝ΔU－W＝－1.3×105 J－7.0×104 J＝－2.0×105 J，即气体向外界放出热量2.0×105 J，B正确． 命题点一　热力学第一定律的理解和应用　　　　　　　　　　　能量观念、科学思维 1．ΔU＝Q＋W中正、负号法则 W Q ΔU ＋ 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 2.三种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q＝0，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、末状态物体的内能相同，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． 3．如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，主要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. (2021·河北选考)两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B，汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体，如图1所示，现向活塞上表面缓慢倒上细沙，若A中细沙的质量大于B中细沙的质量，重新平衡后，汽缸A内气体的内能________(填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B内气体的内能，图2为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速率分布图像，其中曲线________(填图像中曲线标号)表示汽缸B中气体分子的速率分布规律． 答案：大于　 ① 解析：细沙产生的附加压强p＝，因为A中细沙的质量大于B中细沙的质量，稳定后有pA>pB，所以在达到平衡过程中外界对气体做功有WA>WB; 因为汽缸和活塞都是绝热的，则根据ΔU＝W＋Q可知ΔUA>ΔUB，即重新平衡后A汽缸内的气体内能大于B汽缸内的气体内能．曲线②中分子速率大的分子数占总分子数百分比较大，即曲线②的温度较高，所以由前面分析可知B汽缸温度较低，则曲线①表示汽缸B中气体分子的速率分布． 　[热力学第一定律的理解](2019·全国卷Ⅰ)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和