2019-2020学年高中物理 第3章 热力学基础章末整合课件 粤教版选修3-3

章末整合1．热力学第一定律(1)公式和正负号①公式ΔU＝Q＋W．②正负号热力学第一定律和能量守恒定律A．外界对物体做功，W为正，物体对外界做功(多为气体膨胀)，W为负．B．物体从外界吸热，Q为正，物体放热，Q为负．C．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，则W＝－Q，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进行考虑．2．能量守恒定律(1)能量守恒定律内容：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，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变．能量守恒定律是自然界普遍适用的规律，不同形式的能可以相互转化，但总能量守恒．(2)应用能量守恒定律解题的方法步骤①认清有多少种形式的能(例如动能、势能、内能、电能、化学能、光能等)在相互转化．②分别写出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式．③根据下列两种思路列出能量守恒方程：ΔE减＝ΔE增．A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量与增加量一定相等．B．某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量与增加量一定相等．④解方程，代入数据，计算结果．(3)永动机不可能制成第一类永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功．这种永动机违背了能量守恒定律，是不可能制成的．例1一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280J，并对外做功120J．试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？解析：(1)由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120J＋280J＝160J．(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从②状态回到①状态过程中，内能的变化应等于从①状态到②状态过程中内能的变化，则从②状态到①状态的过程中，内能应减少160J，即ΔU′＝－160J，又Q′＝－240J．根据热力学第一定律得ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160J－(－240J)＝80J，即外界对气体做功80J．答案：(1)增加了160J(2)外界对气体做功80J1．热力学第二定律的两种表述(1)热传递具有方向性：热量不能自发地从低温物体传向高温物体．(2)机械能与内能转化的方向性：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．2．热力学第二定律的微观解释一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，即在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．热力学第二定律及微观解释3．热力学第一定律与热力学第二定律的对比热力学第一定律和热力学第二定律是热力学知识的基础理论．热力学第一定律指出任何热力学过程中能量守恒，而对过程没有其他限制．热力学第二定律指明哪些过程可以发生，哪些不可能发生，如：第二类永动机不可能实现，热机效率不可能是100%，热现象过程中能量降退是不可避免的，宏观的实际的热现象过程是不可逆的，等等．热力学第一定律反映了功、热量跟内能改变之间的定量关系；热力学第二定律的实质是：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，都是不可逆的．违背该定律的第二类永动机是无法实现的．例2关于热力学第二定律，下列表述正确的是()A．不可能使热量从低温物体传递到高温物体B．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功C．第二类永动机是不可能制成的D．热力学第二定律是热力学第一定律的推论解析：如果有外界的帮助，可以使热量从低温物体传递到高温物体，也可以把热量全部用来做功．热力学第一定律说明在任何过程中能量必须守恒，热力学第二定律却说明并非能量守恒过程均能实现．热力学第二定律是反映自然界过程进行的方向和条件的一个规律．它指出自然界中出现的过程是有方向性的，某些方向的过程可以实现，而另一方向的过程则不能实现，在热力学中，第二定律和第一定律相辅相成，缺一不可．答案：C