内容正文:
第十四章 热学
第3节 热力学定律与能量守恒定律
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第3节 热力学定律与能量守恒定律
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一、热力学第一定律
1.改变物体内能的两种方式
(1)______;(2)热传递。
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外界向它传递的______与外界对它所做的功的和。
(2)表达式:ΔU=_________。
做功
热量
Q+W
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(3)正、负号法则:
物理量 W Q ΔU
+ 外界对物体做功 物体______热量 内能______
- 物体对外界做功 物体______热量 内能______
吸收
增加
放出
减少
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二、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______为其他形式,或者是从一个物体______到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的______保持不变。
2.条件性
能量守恒定律是自然界的普遍规律,某一种形式的能是否守恒是有条件的。
3.第一类永动机是不可能制成的,它违背了____________定律。
转化
转移
总量
能量守恒
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三、热力学第二定律
1.热力学第二定律的两种表述
(1)克劳修斯表述:热量不能_________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_________其他影响。或表述为“第___类永动机是不可能制成的”。
【温馨提示】 用熵的概念表述:在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会______(选填“增大”或“减小”)。
自发地
不产生
二
减小
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2.热力学第二定律的微观意义
一切自发过程总是沿着分子热运动的_________增大的方向进行。
3.第二类永动机不可能制成的原因是违背了__________________。
无序性
热力学第二定律
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一、易错易误辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)外界压缩气体做功20 J,气体的内能可能不变。( )
(2)给自行车打气时,发现打气筒的温度升高,这是因为打气筒从外界吸热。( )
(3)可以从单一热源吸收热量,使之完全变成功。( )
(4)热机中,燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化。( )
√
×
√
×
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(5)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小,能量正在消失。( )
(6)利用河水的能量使船逆水航行的设想,符合能量守恒定律。( )
×
√
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二、教材习题衍生
1.(热力学第二定律的理解及应用)下列现象中不能够发生的是( )
A.一杯热茶在打开杯盖后,茶会自动变得更热
B.蒸汽机把蒸汽的内能部分转化成机械能
C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后,泥沙下沉,上面的水变清,泥、水自动分离
D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体
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A [由热力学第二定律可知,一切自发进行的与热现象有关的宏观过程,都具有方向性,A不能发生;热机的工作效率不可能达到100%,B可以发生;泥沙下沉,系统的重力势能减少,没有违背热力学第二定律,C可以发生;冰箱通过压缩机的工作,把热量从低温物体传到高温物体,该过程消耗了电能,没有违背热力学第二定律,D可以发生。]
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2.(热力学第一、二定律的理解及应用)对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解,下列说法正确的是( )
A.一定质量的气体膨胀对外做功100 J,同时从外界吸收120 J的热量,则它的内能减少20 J
B.物体从外界吸收热量,其内能一定增加;物体对外界做功,其内能一定减少
C.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,在热传递中,