第14章 第3节 热力学定律与能量守恒定律(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)江苏专用

　热力学定律与能量守恒定律 一、热力学第一定律 1．改变物体内能的两种方式 (1)做功；(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热量与外界对它所做的功的和。 (2)表达式：ΔU＝Q＋W。 (3)正、负号法则： 物理量 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 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．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，它违背了能量守恒定律。 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。或表述为“第二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减小(选填“增大”或“减小”)。 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无序性增大的方向进行。 3．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律。 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。(×) (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。(√) 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 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。] 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，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体 D．第二类永动机违反了热力学第二定律，没有违反热力学第一定律 D　[根据热力学第一定律知ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 J，内能增加20 J，故选项A错误；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减少，选项B错误；通过做功的方式可以让热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱，选项C错误；第二类永动机没有违反能量守恒定律，热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的反映，因此第二类永动机没有违反热力学第一定律，不能制成是因为它违反了热力学第二定律，故选项D正确。] 3．(热力学第一定律与气体实验定律的综合应用)2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体(视为理想气体)(　　) A．吸收热量 B．压强增大 C．内能减小 D．对外做负功 C　[根据一定质量理想气体状态方程＝C，可知气体温度降低，体积不变，则压强降低，故B错误；艇内气体温度降低，气体内能减少，故C正确；艇内气体体积和质量不变，可知气体不做功，即W＝0，由热力学第一定律得ΔU＝W＋Q，可知Q＜0，艇内气体放出热量，故A、D错误。] 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)下列说法正确的是(　　) A．物体放出热量，其内能一定减小 B．物体对外做功，其内能一定减小 C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加 D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变 C　[由