第3章 热力学定律 章末小结与质量评价（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

一、知识体系建构——理清物理观念 二、综合考法融会——强化科学思维 [典例]　把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒的底部，当快速下压活塞时，由于被压缩的空气骤然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明 (　 ) A．做功可以升高物体的温度 B．做功可以改变物体的内能 C．做功一定可以增加物体的内能 D．做功可以增加物体的热量 温度、内能、热量、功的理解 [解析]　当快速下压活塞时，活塞对玻璃筒内的空气做功，改变了气体的内能，气体的温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，故B正确；做功改变的是物体的内能，温度升高是内能增大的表现，热量是过程量，所以A、D错误；若外界对系统做功，同时系统对外放出热量，系统内能不一定增加，C错误。 [答案]　B [融会贯通] 温度、内能、热量和功的比较 概念 温度 内能 热量 功 含义 表示物体的冷热程度，是物体分子平均动能大小的标志。它是大量分子热运动的整体表现，对个别分子无意义 物体内所有分子动能和分子势能的总和，它是由大量分子的热运动和分子的相对位置所决定的能 是传热过程中内能的改变量，用来度量传热过程中内能转移的多少 做功过程是机械能或其他形式的能与内能之间的转化过程。功是该过程能量转化的量度 关系 温度和内能是状态量，热量和功则是过程量，传热的前提条件是存在温差，传递的是热量而不是温度，实质上是内能的转移 说明：(1)温度、内能、热量和功是热学中相互关联的四个物理量。当物体的内能改变时，温度不一定改变。只有当通过传热改变物体内能时才会有热量传递，能量的形式没有发生变化。 (2)热量是传热过程中的特征物理量，离开过程谈热量毫无意义。就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在“热量”和“功”，因此不能说一个系统中含有多少“热量”或多少“功”。 [对点训练] 下列关于温度、内能、热量和功的说法正确的是 (　 ) A．同一物体体积不变时，温度越高，内能越大 B．要使物体的内能增加，一定要吸收热量 C．要使物体的内能增加，一定要对物体做功 D．物体内能增加，它的温度就一定升高 解析：同一物体的内能与温度和体积有关，体积不变时，温度越高，内能越大，A正确；做功和传热在改变物体内能上是等效的，使物体内能增加既可以通过吸收热量也可以通过对物体做功来实现，B、C错误；物体内能是分子动能与分子势能的总和，内能增加可能只是分子势能的增加，分子平均动能可能不变，即温度可能不变，D错误。 答案：A　 热力学第一定律的综合应用 [答案]　(1)400 K　(2)200 J [融会贯通] 1．热力学第一定律的意义 热力学第一定律不仅反映了做功和传热这两种改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与传热之间的定量关系。此定律是标量式，应用时各物理量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 2．正确理解公式的意义及符号的含义 (1)外界对物体做功，W>0；物体对外界做功，W<0。 (2)物体吸收热量，Q>0；物体放出热量，Q<0。 (3)物体内能增加，ΔU>0；物体内能减少，ΔU<0。 3．应用热力学第一定律解题的思路 (1)首先应明确研究对象是哪个物体或哪个热力学系统。 (2)其次要明确物体(或系统)吸收或放出的热量，外界对物体(或系统)所做的功。 (3)最后根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W列出方程进行求解。特别要注意的是物理量的单位及正负号。 [对点训练] (2022·全国甲卷)(多选)一定量理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p ­T图上从a到b的线段所示。在此过程中 (　 ) A．气体一直对外做功 B．气体的内能一直增加 C．气体一直从外界吸热 D．气体吸收的热量等于其对外做的功 E．气体吸收的热量等于其内能的增加量 答案：BCE　 [典例]　(2022·陕西宝鸡高二期中)随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出，油价的上升，已对各国人民的日常生活造成了各种影响，如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生，能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一。下列有关能量转化的说法正确的是 (　 ) A．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能 B．满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行 C．可以直接利用空气中的内能，减少“温室效应” D．物体吸收热量，物体的内能可能减小 热力学第二定律的理解和应用 [解析]　内燃机工作时，燃料不可能全部燃烧、尾气要带走部分热量、零件之间存在摩擦生热、发动机本身需要散热等等，故发动机不可能将所有内能转化为机械能，A错误；由于能量的转移和转化具有方向性，满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发地进行，B错误；空气中的内能并不能直接被利用，如果需要利用，则需要热泵，例如空调，空气能热水器等，热泵工作同时消耗电能，引