第3章 热力学定律 章末素养提升 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二物理选择性必修第三册（鲁科版2019）

DISANZHANG 第3章 章末素养提升 再现素养 知识 物理观念 热力学第一定律 (1)内容：物体内能的改变量ΔU等于外界对物体______ 与物体从外界吸收的 之和 (2)表达式：ΔU＝_______ 能量守恒定律 内容：能量既不会 ，也不会 ，它只能从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到其他物体，而能量的总值_________ 第一类永动机不能制成的原因：违背了_____________ 所做 的功W 热量Q Q＋W 消失 创生 转化 转移 保持不变 能量守恒定律 物理观念 热力学第二定律 (1)克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传向高温物体而_________________ (2)开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全用来做功，而________________ (3)第二类永动机不能制成的原因：违背了___________ ______ 不引起其他变化 不引起其他变化 热力学第二 定律 科学思维 1.经历绝热过程模型的构建过程，会推导热力学第一定律 2.能运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题 3.能用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题 科学态度与责任 1.通过对能量守恒的探索过程，领会人类对自然的认识要有实践的过程 2.了解永动机的探索过程，领会科学探索的艰辛与曲折性 提能综合 训练 (2022·河北衡水市高二月考)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80 J的热量，则它的内 能增大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.热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第二定律 例1 √ 根据热力学第一定律知ΔU＝W＋Q＝－100 J＋80 J＝－20 J，它的内能减少20 J，故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，故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，故C错误； 能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，符合热力学第二定律，故D正确。 (多选)(2023·福建霞浦县高二检测)如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是 A.从状态d到c，气体不吸热也不放热 B.从状态c到b，气体放热 C.从状态a到d，气体对外做功 D.从状态b到a，气体吸热 例2 √ √ √ 从状态d到c，温度不变，压强减小，根据玻意耳定律可知，气体体积增加，气体对外做功，但内能不变。根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体吸收热量，A错误； 从状态a到d，是等压变化，气体温度升高，由盖－吕萨克定律可知，气体体积增大，气体对外做功，C正确； 由图像可知，从状态b到a过程，p与T成正比，是等容变化，气体体积不变，气体不对外做功，外界也不对气体做功，但温度升高，其内能增加。根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体吸热，D正确； 在ab线上取与c压强相等的点e，则状态c到e是等压变化，根据盖－吕萨克定律可知，气体体积减小。从选项C中分析可知，状态e与b体积相等。故从状态c到b，体积减小，外界对气体做功，但温度降低， 内能减小。根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体放热，B正确。 (2022·福建卷)带有活塞的气缸内封闭一定质量的理 想气体，气体开始处于a状态，然后经过a→b→c状态 变化过程到达c状态。在V－T图中变化过程如图所示。 (1)气体从a状态经过a→b到达b状态的过程中压强_______。(填“增大”“减小”或“不变”) 例3 增大 由V－T图像可知，气体从a状态经过a→b到达b状态的过程中，气体的体积保持不变，温度升高，根据查理定律可知气体的压强增大。 (2)气体从b状态经过b→c到达c状态的过程要______。(填“吸收”或“放出”)热量。 放出 由V－T图像可知，气体从b状态经过b→c到达c状态的过程，气体的温度保持不变，则气体的内能保持不变；气体的体积减小，则外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体对外放出热量。 (2022·山东滨州市高二期中)绝热的活塞与气缸之间封闭一定质量的理想气体，气缸开口向上置于水平面上，活塞与气缸壁之间无摩擦，缸内气体的内能UP＝72 J，如图甲所示。已知活塞横截面积S＝5×10－4 m2，其质量为m＝1 kg，大气压强p0＝1.0×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2。如果通过电热丝给封闭气体缓慢加热，活塞由原来的P位置移动到Q位置，此过程封闭气体的V－T图像如图乙所示，且知气体内能与热力学温度成正比。求： 例4 (1)封闭气体最后的体积； 答案　6×10－4 m3 以气体为研究对象，根据等压变化规律， 解得VQ＝6×10－4 m3 (2)封闭气体吸收的热量。 答案　60 J 解得UQ＝108 J 活塞从P位置缓慢移到Q位置，活塞受力平衡，气体发生等压变化，以活塞为研究对象有 pS＝p0S＋mg， 气体对外界做功，则W＝－p(VQ－VP)＝－24 J 由热力学第一定律有UQ－UP＝Q＋W， 得气体变化过程吸收的总热量为Q＝60 J。 (2022·江苏南京市高二期末)如图所示，上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置，横截面积为10 cm2的活塞，将一定质量的理想气体封闭在气缸内。在气缸内距缸底30 cm处设有卡槽a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞放 例5 在a、b上，活塞的质量为5 kg，气体温度为180 K。现缓慢加热气缸内气体，当温度为300 K，活塞恰好离开卡槽a、b；若继续给气缸内气体缓慢加热，活塞上升10 cm的过程中，气体的内能增加了240 J。(设大气压强为p0＝1.0×105 Pa，g取10 m/s2)求： (1)开始时气缸内气体的压强； 答案　9×104 Pa 活塞刚好离开卡槽时，有mg＋p0S＝p2S (2)活塞上升10 cm时气缸内气体的温度； 答案　400 K 活塞离开卡槽后，气体为等压变化， (3)活塞离开卡槽a、b之后上升10 cm的过程中，气体吸收的热量。 答案　255 J 活塞离开卡槽后，气体对外界做功 则W＝－p2·SΔh＝－15 J 根据热力学第一定律得 Q＝ΔU－W＝255 J。 有＝ 由气体的内能与热力学温度成正比有＝ 解得p＝p0＋＝1.2×105 Pa， 根据等容变化规律得＝ 解得p1＝p2＝9×104 Pa。 根据等压变化规律得＝ 解得T3＝T2＝400 K。 $$