第13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(老高考)人教版

　热力学定律与能量守恒定律 一、热力学第一定律和能量守恒定律 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．能量转化和守恒定律 (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另一种形式，或者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：违背能量守恒定律的机器被称为第一类永动机。它是不可能制成的。 二、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”。 2．用熵的概念表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。 3．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。 4．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)内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和。 (×) (2)物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加。 (√) (3)根据热力学定律，热机的效率可以达到100%。 (×) (4)温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同。 (√) (5)满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行。 (×) 二、教材习题衍生 1．(教科版选修3－3P77T2)根据热力学第二定律，下列说法中正确的是(　　) A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体 B．热机不可能把从某一热源吸的热全部变成有用的功 C．热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体 D．机械能可以全部转化为内能，内能也可能全部转化为机械能 C　[根据热力学第二定律的表述：热量不可能自发的从低温物体传向高温物体，但是在外界影响的情况下热量也可以从低温物体传向高温物体，比如空调，故A错误，C正确；在一定的条件下热机可能把从某一热源吸的热全部变成有用的功，故B错误；热力学第二定律的一种表述为：不可能从单一热源吸热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，机械能可以全部转化为内能，但内能不可能全部转化为机械能，故D错误。故选C。] 2．(教科版选修3－3P70T2改编)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　[由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。若物体放热Q＜0，但做功W未知，所以内能不一定减小，A选项错误；物体对外做功W＜0，但Q未知，所以内能不一定减小，B选项错误；物体吸收热量Q＞0，同时对外做功W＜0，W＋Q可正、可负，所以内能可能增加，故C选项正确；物体放出热量Q＜0，同时对外做功W＜0，所以ΔU＜0，即内能一定减小，D选项错误。] 3．(教科版选修3－3P70T5改编)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 [答案]　B 热力学第一定律的理解　 1．热力学第一定律ΔU＝Q＋W (1)符号法则： 符号 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 内能减小 (2)三种特殊情况： 过程 含义 内能变化 物理意义 绝热 Q＝0 ΔU＝W 外界对物体做的功等于物体内能的增加 等容 W＝0 Q＝ΔU 物体吸收的热量等于物体内能的增加 等温 ΔU＝0 W＝－Q 外界对物体做的功等于物体放出的热量 2．做功和热传递的区别与联系 两种方式 做功 热传递 区别 内能变化情况 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 从运动形式上看 做功是宏观的机械运动向物体的微观分子热运动的转化 热传递是通过分子之间的相互作用，使同一物体的不同部分或不同物体间的分子热运动发生变化 从能量的角度看 做功是其他形式的能与内能相互转化的过程 不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移 能的性质变化情况