2019-2020学年高中物理 第四章 能量守恒与热力学定律本章优化总结课件 教科版选修3-3

本章优化总结第四章能量守恒与热力学定律热力学第一定律及其应用1．公式和符号(1)公式：ΔU＝Q＋W.(2)符号①外界对物体做功，则W为正；物体对外界做功(多为气体膨胀)，则W为负．②物体从外界吸热，Q为正；物体放热，Q为负．③物体内能增加，ΔU为正；物体内能减少，ΔU为负．2．注意问题(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，气体体积缩小，W0；气体体积增大，W0.如图所示，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420J，同时膨胀对外做功300J．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200J，判断此过程中气体是吸热还是放热，并求出热量变化的多少．[解析]一定质量的理想气体由状态A经过程I变至状态B时，从外界吸收的热量Q1大于气体膨胀对外做的功W1，气体内能增加，由热力学第一定律可知，气体内能的增加量为ΔU＝Q1－W1＝420J－300J＝120J气体由状态B经过程Ⅱ回到状态A时，气体内能将减少120J，而此过程中外界又压缩气体做了W2＝200J的功，因而气体必向外界放热，放出的热量为Q2＝ΔU′－W2＝(－120J)－200J＝－320J即此过程中气体放出的热量是320J.[答案]放热320J能量守恒定律的应用在应用能量守恒定律处理问题时，首先要分清系统有多少种能量(如动能、势能、内能、电能)在相互转化，哪种形式的能增加了，哪种形式的能减少了，某种形式的能增加，一定存在着其他形式的能减少，且增加量等于减少量．其次，计算时要在各自领域内遵循各自的规律，如在机械能领域内遵循动力学的规律．一铁球从高H处由静止落到地面上，回弹速率是落地速率的一半，设撞击所转化的内能全部使铁球温度升高，则铁球的温度升高多少？(设铁的比热容为c，各物理量取国际制单位)[解析]设落到地面时的速率为v，由v2＝2gH得落地时速率v＝2gH，则铁球在与地面撞击时损失的动能ΔE＝12mv2－12mv22＝38mv2＝38m·2gH＝34mgH由能量守恒定律得，损失的动能全部转化为铁球的内能[答案]3gH4c则ΔU＝ΔE＝34mgH＝Q由Q＝cmΔt得Δt＝Qcm＝34mgHcm＝3gH4c即铁球温度升高3gH4c.热力学第二定律及其应用1．分析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．2．热力学第二定律的几种表现形式(1)热传递具有方向性：两个温度不同的物体接触时，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，因而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．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[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．[答案]B