第14章 第3讲 热力学定律与能量守恒定律 (课件PPT)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

热学 第十四章 第3讲　热力学定律与能量守恒定律 知识整合·基础落实 点拨学法·素养提升 第3讲 目 录 Contents 知识整合·基础落实 做功 返回目录 高考总复习·物理 　 热量 Q＋W Q＋W 吸收 增加 放出 减少 返回目录 高考总复习·物理 　 转移 转移 能量守恒定律 返回目录 高考总复习·物理 　 自发地 返回目录 高考总复习·物理 　 × × √ √ 返回目录 高考总复习·物理 　 B 返回目录 高考总复习·物理 　 点拨学法·素养提升 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 ACD 返回目录 高考总复习·物理 　 低于 大于 返回目录 高考总复习·物理 　 B 返回目录 高考总复习·物理 　 AD 返回目录 高考总复习·物理 　 BD 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 D 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 B C 返回目录 高考总复习·物理 　 BCD 返回目录 高考总复习·物理 　 第3讲 返回目录 高考总复习·物理 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2003、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 热力学第一定律 1．改变物体内能的两种方式 (1)________. (2)传热． 2．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的________与外界对它所做的功的和． (2)表达式：ΔU＝__________. (3)ΔU＝__________中正、负号法则： 符号 物理量 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体________热量 内能________ － 物体对外界做功 物体________热量 内能________ 能量守恒定律 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，或者是从一个物体________到别的物体，在转化或________的过程中，能量的总量保持不变． 2．条件性 能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的． 3．第一类永动机是不可能制成的，它违背了_______________. 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__________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． 2．能量耗散：分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它只不过能使地球大气稍稍变暖一点，却再也不能自动聚集起来驱动机器做功了． 1．判断下列说法的正误． (1)做功和传热的实质是相同的．(　　) (2)绝热过程中，外界压缩气体做功10 J，气体的内能可能减少．(　　) (3)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变．(　　) (4)不违背能量守恒定律的过程不一定能发生．(　　) 2．木箱静止于水平地面上，现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 m，木箱受到地面的摩擦力为60 N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能Ek分别是(空气阻力不计)(　　) A．U＝200 J，Ek＝600 J B．U＝600 J，Ek＝200 J C．U＝600 J，Ek＝800 J D．U＝800 J，Ek＝200 J 命题点一　热力学第一定律的理解和应用(自主学习) 1．热力学第一定律的理解 (1)内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析． (2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正． (3)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0. (4)如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化． 2．三种特殊情况 (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，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加． (3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量． (2024·河北)(多选)如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接．汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计．活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后(　　　) A．弹簧恢复至自然长度 B．活塞两侧气体质量相等 C．与初始时相比，汽缸内气体的内能增加 D．与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少 某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界.现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度_______(选填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________ (选填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度． 常见的气压式水枪储水罐示意如图．从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口．扣动扳机将阀门M打开，水即从枪口喷出．若在水不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体(　　) A．压强变大 B．对外界做功 C．对外界放热 D．分子平均动能变大 命题点二　热力学第一定律与图像的综合应用(师生共研) (2024·新课标)(多选)如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量)，2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程．上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程．下列说法正确的是(　　) A．1→2过程中，气体内能增加 B．2→3过程中，气体向外放热 C．3→4过程中，气体内能不变 D．4→1过程中，气体向外放热 (多选)如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体，下列说法正确的是(　　) A．过程①中气体的压强逐渐减小 B．过程②中气体对外界做正功 C．过程④中气体从外界吸收了热量 D．状态c、d的内能相等 命题点三　热力学第一定律与气体实验定律的综合应用(师生共研) 解题步骤 (2024·湖北)如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动．初始时容器内气体的温度为T0，气柱的高度为h.当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升h再次平衡．已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为ΔU＝CΔT，C为已知常数，大气压强恒为p0，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度．求： (1)再次平衡时容器内气体的温度． (2)此过程中容器内气体吸收的热量． 解析　(1)在活塞缓慢上升的过程中封闭气体的压强保持不变，发生等压变化，根据盖－吕萨克定律有＝， 解得T＝T0. (2)对活塞受力分析有p0S＋mg＝pS， 活塞上升过程中气体对外界做的功W＝pS·， 由题意可知气体内能的变化量ΔU＝CΔT＝， 由热力学第一定律有ΔU＝Q－W， 解得此过程中容器内气体吸收的热量 Q＝＋. 答案　(1)T0　(2)＋　 一定质量的理想气体，从状态M开始，经状态N、Q回到原状态M，其p－V图像如图所示，其中QM平行于横轴，NQ平行于纵轴．则(　　) A．M→N过程气体温度不变 B．N→Q过程气体对外做功 C．N→Q过程气体内能减小 D．Q→M过程气体放出热量 在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p－V图像，气泡内气体先从压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为TC的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W.已知p0、V0、T0和W.求： (1)pB的表达式； (2)TC的表达式； (3)B到C过程，气泡内气体的内能变化了多少？ 解析　(1)由题可知，根据玻意耳定律可得pAVA＝pBVB， 解得pB＝p0. (2)根据理想气体状态方程可知＝， 解得TC＝1.9T0. (3)根据热力学第一定律可知ΔU＝W＋Q， 其中Q＝0，故气体内能增加ΔU＝W. 答案　(1)p0　(2)1.9T0　(3)W　 命题点四　热力学第二定律(自主学习) 1．热力学第二定律的含义 (1)“自发地”指明了传热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． 下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有______，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有______. A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热 B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低 C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响 D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内 (多选)关于热力学定律，下列说法正确的是(　　　) A．气体吸热后温度一定升高 B．对气体做功可以改变其内能 C．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 D．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 $$