2017-2018学年同步备课套餐之物理教科版选修3-3复习课件+讲义：第五章能源与可持续性发展 (共6份打包)

章末总结(第四章、第五章) 一、热力学第一定律及其应用 热力学第一定律揭示了内能的增量(ΔU)与外界对物体做功(W)和物体从外界吸收热量(Q)之间的关系，即ΔU＝W＋Q，正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的关键． (1)外界对物体做功，W>0；物体对外界做功，W<0； (2)物体从外界吸热，Q>0；物体放出热量，Q<0； (3)ΔU>0，物体的内能增加；ΔU<0，物体的内能减少． 分析题干，确定内能改变的方式(W、Q)→判断W、Q的符号→代入公式ΔU＝W＋Q→得出结论 例1　如图1所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B.此过程中，气体压强p＝1.0×105 Pa不变，吸收的热量Q＝7.0×102 J，求此过程中气体内能的增量． 图1 答案　5.0×102 J 解析　等压变化过程有＝， 对外做的功W＝p(VB－VA) 根据热力学第一定律有ΔU＝Q－W， 代入数据解得ΔU＝5.0×102 J. 二、热力学第二定律 1．热力学第二定律的两种表述 (1)按照热传递的方向性表述为：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．这是热力学第二定律的克劳修斯表述． (2)按照机械能与内能转化的方向性表述为：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．这是热力学第二定律的开尔文表述． 2．热力学第二定律的微观意义 (1)一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行． (2)用熵来表述热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小． 3．分析此类问题的方法 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　下列有关热力学第二定律的说法正确的是(　　) A．气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程 B．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的 C．空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性 D．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小 答案　B 解析　与温度有关的一切热现象的宏观过程都是不可逆的，A项错误；热量不能自发地由低温物体传到高温物体，空调机里的压缩机工作，消耗了电能，产生了其他影响，C项错误；一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵增大，D项错误．只有B项正确. 1．(多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p－T图像如图2所示．下列判断正确的是(　　) 图2 A．过程ab中气体一定吸热 B．过程bc中气体既不吸热也不放热 C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小 E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同 答案　ADE 解析　对理想气体，由题图可知a→b过程，气体体积V不变，没有做功，而温度T升高，则为吸热过程，A项正确．b→c过程为等温变化，压强减小，体积增大，对外做功，则为吸热过程，B项错．c→a过程为等压变化，温度T降低，内能减小，体积V减小，外界对气体做功，依据ΔU＝W＋Q，外界对气体所做的功小于气体所放的热，C项错．温度是分子平均动能的标志，Ta<Tb＝Tc，故D项正确．同种气体的压强由气体的分子密度ρ和温度T决定，由题图可知Tb＝Tc，pb>pc，显然E项正确． 2．(多选)以下说法正确的是(　　) A．电冰箱内的食品温度比室内温度低，说明在一定条件下热量也可以由低温物体传到高温物体 B．内能可以转化为机械能 C．能量的耗散否定了能量守恒定律 D．能量的耗散说明自然界的宏观过程有方向性 答案　ABD 解析　在一定条件下，热量可以由低温物体传到高温物体，A正确；由能量守恒定律可知，各种形式的能量之间可以相互转化，并且总能量守恒，所以B正确；能量的耗散并没有否定能量守恒定律，其说明自然界的宏观过程有方向性，C错误，D正确． 3．下列说法不正确的是(　　) A．在任何自然过程中，一切参与者的总能量和总熵保持不变 B．熵无处不在，是系统无序程度的量度 C．一切不可逆过程在熵增加的同时，总是伴随着能量退降 D．由热力学第二定律可知，自然界的能量品质正在退化，可利用的能量越来越少 E．热力学第二定律的微观实质是熵增加 答案　A 解析　系统的总能量守恒，但总熵可能不变或增加． 4.如图3所示，p－V图中，一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420 J，同时膨胀对外做功300 J．当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200 J，判断此过程中气体是吸热还是放热，并求出热量变化了多少． 图3 答案