专题72 热力学定律的综合应用-【鼎力高考】2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练

2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练 专题72 热力学定律的综合应用 导练目标 导练内容 目标1 热力学第一定律 目标2 热力学第二定律 目标3 热力学第一定律与气体图像的综合应用 目标4 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 【知识导学与典例导练】 1、 热力学第一定律 1．对热力学第一定律的理解 (1)做功和热传递在改变系统内能上是等效的。 (2)做功过程是系统与外界之间的其他形式能量与内能的相互转化。 (3)热传递过程是系统与外界之间内能的转移。 2．热力学第一定律的三种特殊情况 (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，则W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 (3)若过程的始、末状态物体的内能不变，则W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量。 3．公式ΔU＝W＋Q中符号法则的理解 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 【例1】现代高档大客车普遍安装有空气弹簧，上下乘客及剧烈颠簸均会引起车厢振动，进而引起缸内气体体积发生变化，实现减震。上下乘客时汽缸内气体的体积变化较慢，气体与外界有充分的热交换，汽缸可视为导热汽缸；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快．气体与外界来不及热交换，可视为绝热过程。若外界温度恒定，汽缸内气体可视为理想气体，则下列说法正确的是（　　） A．乘客上车时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对空气弹簧内气体做功，气体内能增大 B．乘客上车时压缩气体使气体体积变小的过程中，空气弹簧内气体向外界放热，气体内能不变 C．乘客上车时压缩气体使气体体积变小的过程中．外界对空气弹簧内气体做功，气体向外界放热 D．剧烈颠簸时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对空气弹簧内气体做功，气体内能可能不变 E．剧烈颠簸时压缩气体使气体体积变小的过程中，外界对空气弹簧内气体做功，气体内能一定增大 2、 热力学第二定律 1.热力学第二定律的含义 (1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。 (2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。在产生其他影响的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程。 2．热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 3.热力学第一、第二定律的比较 热力学第一定律 热力学第二定律 定律揭 示的 问题 从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系 自然界中出现的宏观过程是有方向性的 机械能 和内能 的转化 当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能 内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能 热量的 传递 热量可以从高温物体自发传向低温物体 说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体 两定律 的关系 在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础 4.两类永动机的比较 第一类永动机 第二类永动机 设计要求 不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器 从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器 不可能 制成的原因 违背能量守恒定律 不违背能量守恒定律，违背热力学第二定律 【例2】如图是空气能热水器的工作原理示意图，它主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成。制冷剂在毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器之间循环过程与我们所熟悉的电冰箱的制冷循环过程相同，其工作过程如下： ①液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器，在蒸发器中迅速汽化，并从低温的空气中吸收热量。 ②制冷剂汽化生成的蒸汽被压缩机压缩后变成高温高压的蒸汽进入冷凝器。 ③在冷凝器中，高温高压的蒸汽将热量传递给水并发生液化。制冷剂以此不断循环流动，使水的温度不断上升。下列说法正确的是（　　） A．空气能热水器实现了“热量由低温物体（空气）传向高温物体（水）” B．空气能热水器中的水被加热是由电直接加热的 C．空气能热水器的工作原理不违反热力学第一定律 D．空气能热水器的制热系统能够不断地把空气的内能传给水，是因为其消耗了电能 三、热力学第一定律与气体图像的综合应用 处理热力学第一定律与气体图像的综合问题的思路： (1)根据气体图像的特点判断气体的温度、体积的变化情况，从而判断气体与外界的吸、放热关系及做功关系。 (2)在p­V图像中，图线与V轴围成