第3章 热力学定律 章末整合提升(课件PPT)-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

章 末 整 合 提 升 章 末 整 合 提 升 1 热力学定律 功 内能 等价 W Q 能量守恒定律 热量不能自发地从低温物体传到高温物体 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 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 [答案]　BCE 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 章 末 整 合 提 升 1 谢谢观看 章 末 整 合 提 升 1 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(内能\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(功和内能：在绝热情况下，______是内能变化的量度,热量和内能：只发生热传递时，热量是________变化的量度,做功和热传递在改变内能上是________的)),热力学第一定律\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(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,表达式：ΔU＝______＋______,能量守恒定律,永动机不能制成的原因：违背________________)),热力学第二定律\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(克劳修斯表述：________________________________________,开尔文表述：______________________________________________________________,能源是有限的)))) 一、对温度、内能、热量、功的理解[科学思维] 概念 温度 内能(热能) 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，对个别分子来说，温度没有意义 物体内所有分子动能和势能的总和，它是由大量分子的热运动和分子的相对位置所决定的能 是热传递过程中内能的改变量，热量用来度量热传递过程中内能转移的多少 做功过程是机械能或其他形式能和内能之间的转化过程 关系 温度和内能是状态量，热量和功则是过程量，热传递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，只有当通过热传递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)热量是热传递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”。 　下列关于温度、内能、热量和做功的说法正确的是(　　) A．同一物体温度越高，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]　物体的内能与温度有关，温度越高内能越大，A正确；做功和热传递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，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 1．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，使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 解析　当快速下压活塞时，对玻璃筒内的空气做功，改变了气体的内能，使气体的温度升高，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；外界对系统做功可使系统内能增大，系统对外做功可使系统内能减小，C错误。 答案　B 二、热力学定律及应用[科学思维] 1．热力学第一定律 (1)不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的方式是等价的，而且给出了内能的增量(ΔU)与外界对物体做功(W)和物体从外界吸热(Q)之间的定量关系，即ΔU＝W＋Q，此公式为标量式，应用时各物理量应统一用国际单位制中的“焦耳”。 (2)正确理解公式的意义及符号含义是解决此类问题的保证。 ①外界对物体做功，W>0；物体对外做功，W<0。 对理想气体，体积减小(压缩)，外界对物体做功；体积增大(膨胀)，物体对外界做功。 ②物体从外界吸热，Q>0；物体放出热量，Q<0。 ③ΔU>0，物体的内能增加；ΔU<0，物体的内能减少。 对一定质量的理想气体，其内能只与温度有关，因此可以从温度的变化判断内能的变化情况：温度升高，内能增加；温度降低，内能减少。 2．热力学第二定律 热力学第一定律是能的转化与守恒定律在改变物体内能上的具体表现，表达式其实就是利用能量的“得”“失”列方程，方程符合能量守恒。 　(2022·全国甲卷)一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p­T图上从a到b的线段所示。在此过程中________。(填正确答案标号) 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 [解析]　因从a到b的p­T图像过原点，由eq \f(pV,T)＝C可知从a到b气体的体积不变，则从a到b气体不对外做功，选项A错误； 因从a到b气体温度升高，可知气体内能增加，选项B正确； 因W＝0，ΔU>0，根据热力学第一定律 ΔU＝W＋Q 可知，气体一直从外界吸热，且气体吸收的热量等于内能增加量，选项C、E正确，D错误。 故选BCE。 ●核心素养·思维升华 　　对一定质量的理想气体，其内能只与温度有关，因此可以从温度的变化判断内能的变化情况，温度升高，内能增加，温度降低，内能减少。或根据热力学第一定律确定内能变化情况后再反过来判断温度的升降。 　下列说法正确的是(　　) A．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵从热力学第二定律 B．空调工作时消耗的电能与室内温度降低所放出的热量可以相等 C．自发的热传导是不可逆的 D．不可能通过给物体加热而使它运动起来，因为违背热力学第一定律 [解析]　有外界的帮助和影响，热量可以从低温物体传递到高温物体，A错误；空调消耗的电能必大于室内温度降低所放出的热量，B错误；不可能通过给物体加热而使它运动起来，因为违背了热力学第二定律，D错误。 [答案]　C 2.如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)。这就是著名的“卡诺循环”。 (1)该循环过程中，下列说法正确的是________。 A．A→B过程中，外界对气体做功 B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大 C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化 (2)该循环过程中，内能减小的过程是________(选填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”)。若气体在A→B过程中吸收63 kJ的热量，在C→D过程中放出38 kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________kJ。 解析　(1)A→B体积增大，气体对外界做功，A错误；B→C体积增大，气体对外界做功，W<0，Q＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知内能减小，温度降低，分子平均动能减小，B错误；C→D，T不变，V减小，p增大，C正确；D→A，V减小，外界对气体做功，W>0，Q＝0，ΔU>0，T增大，气体分子平均速率增大，D错误。 (2)由(1)可知，B→C过程内能减小。经过一个循环，ΔU＝0，所以对外做功W＝(63－38) kJ＝25 kJ。 答案　(1)C　(2)B→C　25 三、科学态度与社会责任[科学探究] 　我国自古有“昼涨称潮，夜涨称汐”的说法，潮汐主要是由太阳和月球对海水的引力造成的，以月球对海水的引力为主。 (1)图甲中a、b是某些潮汐发电示意图。涨潮时开闸门(图a)，水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门，当落潮时，开闸放水发电(图b)。设海湾水库面积为5.0×108 m2，平均潮差为3.0 m，一天涨 落潮两次，发电的平均能量转化率为10%，则一天内发电的平均功率约为(ρ水取1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2)________。 甲 A．2.6×104 kW B．5.2×104 kW C．2.6×105 kW D．5.2×105 kW (2)图乙为双水库潮汐电站原理示意图。 乙 两个水库之间始终保持着水位差，可以全天发电，涨潮时，闸门的开关情况是_______。落潮时，闸门的开关情况是_______，从能量的角度说，该电站是将海水的_______转化为水轮机的动能，再推动发电机发电的。 [解析]　(1)发电时水减少的势能ΔEp＝mgΔh＝ρShgΔh，其中Δh＝eq \f(h,2)，一天发电两次，转化成的电能E＝2ΔEp×10%，P＝eq \f(E,t)，代入数值得P＝5.2×104 kW。 (2)涨潮时，高水位水库储存水，因此闸门的开关情况为A关B开；落潮时，低水位水库放水，所以闸门应B关A开。从能量转化的角度来说，该电站是将海水的重力势能转化为水轮机的动能再发电。 [答案]　(1)B　(2)A关B开　B关A开　重力势能 $$