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物理选择性必修第三册
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[素养导图]
[能力强化]
[强化1] 热力学第一定律及其应用
1.公式:ΔU=Q+W.
2.注意各物理量符号和理想气体的特点
(1)各物理量符合的意义
物理量
ΔU
W
Q
大于零
物体的内
能增加
外界对
物体做功
物体吸热
小于零
物体的
内能减少
物体对
外界做功
物体放热
等于零
物体的
内能不变
物体对外界
(或外界对物体)
不做功
物体与
外界绝热
(2)应用热力学第一定律应注意的问题
①只有绝热过程Q=0,ΔU=W,用做功可判断内能的变化.
②只有在气体体积不变时,W=0,ΔU=Q,用吸热、放热情况可判断内能的变化.
③若物体内能不变,即ΔU=0,W和Q不一定等于零,而是W+Q=0,功和热量符号相反,大小相等,因此判断内能变化问题一定要全面考虑.
④对于气体,做功W的正负一般要看气体体积变化情况,气体体积缩小,W>0;气体体积增大,W<0.
[例1] (多选)对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是( )
A.若气体的压强和体积都不变,其内能也一定不变
B.若气体的温度不断升高,其压强也一定不断增大
C.若气体温度升高1 K,其等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量
D.在完全失重状态下,气体的压强为零
思路点拨:(1)由eq \f(pV,T)=C可知,P、V、T三者的变化关系.
(2)利用ΔU=W+Q可以判定W、Q、ΔU的变化,还要注意符号法则.
[解析] 一定质量的理想气体的内能仅与温度有关,若气体的压强和体积都不变,则温度不变,其内能也一定不变,A正确;由eq \f(pV,T)=C知,气体的温度不断升高,压强不一定增大,B错误;根据热力学第一定律有ΔU=Q+W,气体温度升高1 K,ΔU相同,等容过程W=0,等压过程,体积增大,则W<0,故等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量,C正确;气体的压强是由于分子不断撞击器壁而产生的,与是否失重无关,D错误.
[答案] AC
[规律总结]
(1)对于气体要抓住体积V变化是做功的标志(气体自由膨胀除外,一般情况下,V变大,气体对外做功,W<0,反之,气体对内做功,W>0).
(2)对于理想气体要抓住温度T变化是内能变化的标志(T升高,内能增加ΔU>0,反之,内能减少ΔU<0).
强化2 热力学第二定律及其应用
1.热力学第二定律的几种表现形式
(1)传热具有方向性
两个温度不同的物体进行接触时,热量会自发地从高温物体传给低温物体,而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体.要实现低温物体向高温物体传递热量,必须借助外界的帮助,来产生其他影响或引起其他变化.
(2)气体的扩散现象具有方向性
两种不同的气体可以自发地进入对方,最后成为均匀的混合气体,但这种均匀的混合气体,绝不会自发地分开,成为两种不同的气体.
(3)机械能和内能的转化过程具有方向性
物体在水平面上运动,因摩擦而逐渐停下来,但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后,在地面上重新运动起来.
(4)气体向真空膨胀具有方向性
气体可自发地向真空容器膨胀,但绝不可能出现气体自发地再从容器中流回,使容器变为真空.
2.深刻理解热力学第二定律的内涵
掌握热力学第二定律时,要注意理解其本质,即热力学第二定律是对宏观自然过程进行方向的说明.凡是对这种宏观自然过程进行方向的说明,都可以作为热力学第二定律的表述.本章对热力学第二定律的表述很多,这些不同形式的表述都是等价的.
[例2] (多选)下列说法正确的是( )
A.冰箱能使热量从低温物体传给高温物体,因此不遵循热力学第二定律
B.空调工作时消耗的电能比室内温度降低所放出的热量要多
C.自发的热传导是不可逆的
D.可以通过给物体加热而使它运动起来,但不产生其他影响
思路点拨:(1)看能否自发完成.
(2)看是否有其他影响或变化.
[解析] 有外界的帮助和影响,热量可以从低温物体传给高温物体,空调消耗的电能必大于室内温度降低所放出的热量,A错误,B正确;不可能通过给物体加热而使它运动起来但不产生其他影响,这违背了热力学第二定律,D错误,C正确.
[答案] BC
[规律总结]
(1)自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性,都是不可逆的.
(2)理解的关键是“自发”和“不产生其他影响”.
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