高考物理第一轮总复习-热力学定律ppt课件.ppt

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1、温故自温故自查查1内能内能任任何何一一个个热热力力学学系系统统都都必必定定存存在在一一个个只只依依赖赖于于系系统统自自身状身状态态的物理量，的物理量，这这个物理量在个物理量在的的差差别别与与外外界界在在绝绝热热过过程程中中对对系系统统所所做做的的 相相联联系系鉴鉴于于功功是是能能量量转转化化的的量度，所以量度，所以这这个物理量必定是系个物理量必定是系统统的一种的一种，我我们们称称它是系它是系统统的内能的内能两个状态两个状态能量能量功功2内能变化和做功的关系内能变化和做功的关系系系统统由由状状态态1绝绝热热过过程程达达到到状状态态2时时，内内能能的的增增加加量量 ，即，即绝绝热热过过程程中中：内

2、内能能的的增增加加量量等等于于外外界界对对系系统统所所做做的的 当外力做正功当外力做正功时时，系，系统统内能内能，外外力力做做负负功功时时，系系统统内能内能，且内能，且内能变变化量等于外力所做的功化量等于外力所做的功UW功功增加增加减少减少考点精析考点精析1做做功功改改变变物物体体内内能能的的过过程程是是将将其其他他形形式式的的能能(如如机机械械能能)与与内内能能相相互互转转化化的的过过程程，做做功功使使物物体体内内能能发发生生变变化化时时，内内能能改改变变了了多多少少用用做做功功的的数数值值来来量量度度外外界界对对物物体体做做多多少少功功，物物体体的的内内能能就就增增加加多多少少；物物体体对

3、对外外界界做做多多少少功功，物体的内能就减少多少物体的内能就减少多少2在在绝绝热热过过程程中中，压压缩缩气气体体，外外界界对对气气体体做做了了功功，气气体体的的内内能能增增加加，气气体体内内能能的的增增加加量量等等于于外外界界对对气气体体做做的的功功；气气体体膨膨胀胀，是是气气体体对对外外界界做做功功，气气体体内内能能减减少少，气气体体内能的减少量等于气体膨胀对外做的功内能的减少量等于气体膨胀对外做的功注注意意气气体体在在真真空空中中膨膨胀胀时时，不不会会受受到到来来自自外外界界的的压压力，属于自由膨胀，气体不需要做功力，属于自由膨胀，气体不需要做功.温故自温故自查查1热传递热传递(1)两个两

4、个 不同的物体相互接触不同的物体相互接触时时，热热量从量从物物体体传传到到物体物体这样这样的的过过程叫做程叫做 (2)热传递热传递有三种方式：有三种方式：、和和 温度温度高温高温低温低温热传递热传递热传导热传导热对流热对流热辐射热辐射2热和内能热和内能(1)热热量量是是在在单单纯纯的的传传热热过过程程中中系系统统内内能能变变化化的的量量度度当当系系统统由由状状态态1经经过过单单纯纯的的传传热热过过程程达达到到状状态态2，内内能能的的增量增量UU2U1就等于外界向系就等于外界向系统传递统传递的的热热量量Q，即，即 .系系统统吸收了多少吸收了多少热热量，系量，系统统的内能就的内能就多多少少；系系统

5、统放出了多少放出了多少热热量，系量，系统统的内能就的内能就多少多少(2)做功和做功和热传递对热传递对改改变变物体的内能是物体的内能是的的UQ增加增加减少减少等效等效考点精析考点精析1热传递热传递(1)热传递热传递的条件：两物体温度不同的条件：两物体温度不同只只要要存存在在温温度度差差，热热传传递递过过程程就就会会进进行行，与与原原来来物物体体内内能能的的多多少少大大小小无无关关热热传传递递过过程程能能量量可可以以由由内内能能大大的的物物体体传传到到内内能能小小的的物物体体上上，也也可可以以由由内内能能小小的的物物体体传传到到内内能能大的物体上大的物体上(2)热传递热传递的三种方式：的三种方式：

6、热传导热传导、热对热对流、流、热辐热辐射射热热传传递递的的三三种种方方式式各各有有特特点点传传导导的的特特点点在在于于沿沿着着物物体体但但不不伴伴之之以以物物质质的的迁迁移移，所所以以多多发发生生于于固固体体上上；对对流流则则是是靠靠物物质质的的流流动动来来传传递递热热，所所以以对对流流是是液液体体和和气气体体特特有有的的传传热热方方式式；辐辐射射则则无无需需物物质质作作为为媒媒介介，而而是是以以直直线线方方式式向向外外传递传递的的(3)热传递过热传递过程程实质实质是能量是能量转转移的移的过过程程2做功和热传递在本质上是不同的做功和热传递在本质上是不同的做做功功使使物物体体的的内内能能改改变变

7、，是是其其他他形形式式的的能能量量和和内内能能之之间间的的转转化化(不同形式能量不同形式能量间间的的转转化化)热热传传递递使使物物体体的的内内能能改改变变，是是物物体体间间内内能能的的转转移移(同同种形式能量的种形式能量的转转移移).温故自温故自查查1热力学第一定律热力学第一定律当当外外界界既既对对系系统统做做功功又又对对系系统统传传热热时时，内内能能的的增增量量应应该该是是U，也也就就是是说说，一一个个热热力力学学系系统统的的内内能能增增量量等等于于外外界界向向它它传传递递的的热热量量与与外外界界对对它它所所做做的的功功的的和和这这个关系叫做个关系叫做 WQ热力学第一定律热力学第一定律2能量

8、守恒定律能量守恒定律能量既不能凭空能量既不能凭空，也不能凭空，也不能凭空，它它只只能能从一种形式从一种形式 为为另一种形式，或者从一个物体另一种形式，或者从一个物体到到另另一一个个物物体体，在在转转化化和和转转移移的的过过程程中中其其总总量量不不变变，这这就就是是能的能的转转化与守恒定律化与守恒定律产生产生消失消失转化转化转移转移考点精析考点精析1应用热力学第一定律时要明确应用热力学第一定律时要明确(1)热热力力学学第第一一定定律律不不仅仅反反映映了了做做功功和和热热传传递递这这两两种种改改变变内内能能过过程程是是等等效效的的，而而且且给给出出了了内内能能的的变变化化量量和和做做功功与与热热传

9、传递递之之间间的的定定量量关关系系此此定定律律是是标标量量式式，应应用用时时热热量量的的单单位位应统应统一一为为国国际单际单位制中的焦耳位制中的焦耳(2)应应用用此此定定律律前前应应准准确确理理解解各各物物理理量量的的意意义义为为方方便便、准准确确，通通常常规规定定各各标标量量的的正正、负负正正、负负的的含含义义如如下下：U是是物物体体内内能能的的增增量量当当物物体体内内能能增增加加时时取取“”号号，减减少少时时取取“”号号W是是外外界界对对系系统统做做的的功功当当外外界界对对系系统统做做功功时时取取“”号号，当当系系统统对对外外界界做做功功时时取取“”号号Q是是外外界界与与系系统统之之间间传

10、传递递的的热热量量当当外外界界传传递递给给系系统统热热量量(系系统统吸吸热热)时时取取“”号号，当当系系统统向向外外界界传传递递热热量量(系系统统放放热热)时时取取“”号号2能量转化与守恒定律的意义能量转化与守恒定律的意义(1)能能的的转转化化与与守守恒恒定定律律是是自自然然界界的的普普遍遍规规律律，热热力力学学第第一一定定律律就就是是能能的的转转化化与与守守恒恒定定律律在在改改变变物物体体内内能能这这一一特定特定过过程中的具体体程中的具体体现现(2)一一切切违违背背能能的的转转化化与与守守恒恒定定律律的的过过程程是是不不可可能能实实现现的，能的的，能的转转化与守恒定律化与守恒定律证证明永明永

11、动动机不可能制成机不可能制成(3)能能的的转转化化与与守守恒恒定定律律是是认认识识自自然然，改改造造自自然然的的有有力力武武器器，这这个个定定律律将将广广泛泛的的自自然然科科学学技技术术领领域域联联系系起起来来，使不同使不同领领域的科学工作者有一个共同域的科学工作者有一个共同语语言言.温故自温故自查查1热热力学第二定律的两种表述力学第二定律的两种表述表述一：不可能使表述一：不可能使由低温物体由低温物体传递传递到到 而不引起其他而不引起其他；表述二：不可能从表述二：不可能从并并把把它它全全部部用用来来对对外外 而不引起其他而不引起其他变变化化2第二第二类类永永动动机：只从机：只从吸吸取取热热量量

12、，使使之之全部用来做功，而不引起其他全部用来做功，而不引起其他变变化的化的热热机机高温物体高温物体变化变化热量热量单一热源吸收热量单一热源吸收热量单一热源单一热源做功做功考点精析考点精析1热力学第二定律的理解热力学第二定律的理解(1)热热力力学学第第二二定定律律揭揭示示了了自自然然界界中中进进行行的的涉涉及及热热现现象象的的宏宏观观过过程程(或或自自然然界界中中实实际际的的宏宏观观过过程程)都都具具有有方方向向性性热热现现象象是是与与大大量量分分子子的的无无规规则则运运动动相相联联系系的的，因因此此，自自然然界界中中存存在在的的凡凡涉涉及及到到与与分分子子热热运运动动有有关关的的宏宏观观过过程

13、程都都是有方向性的是有方向性的这这就是就是热热力学第二定律的力学第二定律的实质实质(2)热热力力学学第第二二定定律律说说明明自自然然界界中中各各种种不不可可逆逆过过程程都都是是相相关关联联的的，即即由由某某一一过过程程的的不不可可逆逆性性可可推推出出另另一一过过程程的的不可逆性不可逆性(3)热热力力学学第第二二定定律律已已在在物物理理、化化学学、生生物物等等自自然然学学科科中中有有着着重重要要的的应应用用，对对我我们们认认识识自自然然、利利用用自自然然有有重重要要的指的指导导意意义义2热力学第二定律与热力学第一定律的关系热力学第二定律与热力学第一定律的关系热热力力学学第第一一定定律律中中，摩摩

14、擦擦力力做做功功可可以以全全部部转转化化为为热热热热力力学学第第二二定定律律却却说说明明这这一一热热量量不不可可能能在在不不引引起起其其他他变变化化的的情情况况下下完完全全变变成成功功热热量量可可以以从从高高温温物物体体自自动动传传向向低低温温物物体体，而而热热力力学学第第二二定定律律却却说说明明热热量量不不能能自自动动从从低低温温物物体体传传向向高高温温物物体体热热力力学学第第一一定定律律说说明明在在任任何何过过程程中中能能量量必必守守恒恒，热热力力学学第第二二定定律律却却说说明明并并非非所所有有能能量量守守恒恒过过程程均均能能实实现现，热热力力学学第第二二定定律律是是反反映映自自然然界界过

15、过程程进进行行的的方方向向和和条条件件的的一一个个规规律律，它它指指出出自自然然界界中中出出现现的的过过程程是是具具有有方方向向性性的的，某某些些方方向向的的过过程程可可以以实实现现，而而另另一一些些方方向向的的过过程程则则不不能能实实现现在在热热力力学学中中，它它和和第第一一定定律律相相辅辅相相成成，缺缺一一不不可可.温故自温故自查查1如如果果一一个个“宏宏观观态态”对对应应的的“微微观观态态”比比较较多多，就就说说这这个个“宏宏观态观态”是比是比较较的的2自自发发的的过过程程总总是是倾倾向于出向于出现现与与 对对应应的的宏宏观态观态，因此自，因此自发发的的过过程程总总是从是从 向着向着发发

16、展的展的3一切自然一切自然过过程程总总是沿着分子是沿着分子热热运运动动的的 的方向的方向进进行，行，这这就是就是热热力学第二定律的微力学第二定律的微观观意意义义无序无序较多微观态较多微观态有序有序无序无序无序性增大无序性增大考点精析考点精析热力学第二定律微观意义的理解热力学第二定律微观意义的理解系系统统的的热热力力学学过过程程就就是是大大量量分分子子无无序序运运动动状状态态的的变变化化从从微微观观看看，在在功功转转化化为为热热的的过过程程中中，自自然然过过程程是是大大量量分分子子从从有有序序运运动动状状态态向向无无序序运运动动状状态态转转化化的的过过程程，但但其其逆逆过过程程却却不不能能自自动

17、动地地进进行行，即即不不可可能能由由大大量量分分子子无无规规则则的的热热运运动自动转变为有序运动动自动转变为有序运动从从微微观观看看，热热传传递递的的过过程程中中，自自然然过过程程是是大大量量分分子子从从无无序序程程度度小小的的运运动动状状态态向向无无序序程程度度大大的的运运动动状状态态转转化化的的过过程，其逆过程不能自动进行程，其逆过程不能自动进行大大量量分分子子无无序序运运动动状状态态变变化化的的方方向向总总是是向向无无序序性性增增大大的的方方向向进进行行，即即一一切切自自然然过过程程总总是是沿沿着着无无序序性性增增大大的的方方向向进进行，行，这这就是就是热热力学第二定律的微力学第二定律的

18、微观观意意义义.温故自温故自查查1各各种种形形式式的的能能最最终终都都转转化化成成内内能能，流流散散到到周周围围的的环环境境中中，分分散散在在环环境境中中的的内内能能不不管管数数量量多多么么巨巨大大，它它也也只只不不过过能能使使地地球球大大气气稍稍稍稍变变暖暖一一点点，却却再再也也不不能能驱驱动动机机器器做做功了功了这样这样的的转转化化过过程叫做程叫做“”2各各种种形形式式的的能能向向内内能能转转化化是是微微观观领领域域内内无无序序程程度度较较 向无序程度向无序程度较较 的的转变转变，是能，是能发发生的、生的、发发生的生的能量耗散能量耗散大大自动自动全额全额小小3从从可可被被利利用用的的价价值

19、值来来看看，内内能能较较之之机机械械能能、电电能能等，是一种等，是一种的的能能量量由由此此可可知知，能能量量耗耗散散虽虽然然不不会会导导致能的致能的总总量量，却会，却会导导致能量品致能量品质质的的，实实际际上上是将能量从高度有用的形式降是将能量从高度有用的形式降级为级为不大可用的形式不大可用的形式低品质低品质减少减少降低降低考点精析考点精析1煤煤、石石油油、天天然然气气等等能能源源储储存存着着高高品品质质的的能能量量，在在利利用用它它们们的的时时候候，高高品品质质的的能能量量释释放放出出来来并并最最终终转转化化为为低品质的内能低品质的内能2能能量量虽虽然然不不会会减减少少但但能能源源会会越越来

20、来越越少少，所所以以要要节节约能源约能源命命题题规规律律根根据据热热力力学学第第一一定定律律UWQ，判判断断通通过做功和热传递改变物体内能或吸放热、做功的情况等过做功和热传递改变物体内能或吸放热、做功的情况等考考例例1(2009全全国国卷卷)如如图图，水水平平放放置置的的密密封封气气缸缸内内的的气气体体被被一一竖竖直直隔隔板板分分隔隔为为左左右右两两部部分分，隔隔板板可可在在气气缸缸内内无无摩摩擦擦滑滑动动，右右侧侧气气体体内内有有一一电电热热丝丝气气缸缸壁壁和和隔隔板板均均绝绝热热初初始始时时隔隔板板静静止止，左左右右两两边边气气体体温温度度相相等等现现给给电电热热丝丝提提供供一一微微弱弱电

21、电流流，通通电电一一段段时时间间后后切切断断电电源源当当缸缸内气体再次达平衡内气体再次达平衡时时，与初始状，与初始状态态相比相比()A右右边边气体温度升高，左气体温度升高，左边边气体温度不气体温度不变变B左右两左右两边边气体温度都升高气体温度都升高C左左边边气体气体压压强强增大增大D右右边边气体内能的增加量等于气体内能的增加量等于电热丝电热丝放出的放出的热热量量解解析析右右边边气气体体温温度度升升高高，体体积积增增大大，压压强强增增加加，左左边边气气体体体体积积减减小小，压压强强增增大大，温温度度也也升升高高，故故A项项错错误误，B、C项项正正确确；右右边边气气体体内内能能的的增增加加量量小小

22、于于电电热热丝丝放放出出的的热量，故热量，故D项错误项错误答案答案BC如如图图所所示示的的容容器器中中，A、B各各有有一一个个可可自自由由移移动动的的轻轻活活塞塞，活活塞塞下下是是水水，上上为为空空气气，大大气气压压恒恒定定，A、B底底部部由由带带有有阀阀门门K的的管管道道相相连连，整整个个装装置置与与外外界界绝绝热热开开始始A中中水水面面比比B中中高高，打打开开阀阀门门，使使A中中的的水水逐逐渐渐流流向向B中中，最最后达到平衡，在后达到平衡，在这这个个过过程中程中()A大气大气压压力力对对水做功，水的内能增加水做功，水的内能增加B水克服大气水克服大气压压力做功，水的内能减少力做功，水的内能减

23、少C大气大气压压力力对对水不做功，水的内能不水不做功，水的内能不变变D大气大气压压力力对对水不做功，水的内能增加水不做功，水的内能增加解析解析由于水的体积不变，故由于水的体积不变，故p0SAhAp0SBhB即即大大气气压压力力对对A做做的的正正功功与与B克克服服大大气气压压力力做做的的功功相相等等，故故大大气气压压力力不不做做功功，但但水水的的重重力力势势能能减减少少了了，它它转转化化为水的内能，故水的内能增加了为水的内能，故水的内能增加了答案答案D命命题题规规律律根根据据能能的的转转化化和和守守恒恒定定律律，确确定定物物体体内内能能的变化情况的变化情况考考例例2重重1000kg的的气气锤锤从

24、从2.5m高高处处落落下下，打打在在质质量量为为200kg的的铁铁块块上上，要要使使铁铁块块的的温温度度升升高高40以以上上，气气锤锤至至少少应应落落下下多多少少次次？设设气气锤锤撞撞击击铁铁块块时时做做的的功功有有60%用用来来使使铁铁块块温温度度升升高高，且且铁铁的的比比热热c0.11cal/(g)，g取取10m/s2.解解析析气气锤锤下下落落过过程程中中只只有有重重力力做做功功，机机械械能能守守恒恒，因而气锤撞击铁块时动能为因而气锤撞击铁块时动能为Ekmgh103102.5J2.5104J由动能定理知气锤撞击铁块所做的功为由动能定理知气锤撞击铁块所做的功为WEk02.5104J使铁块温度

25、升高的热量使铁块温度升高的热量(到到40)Qcmt0.1120010340(cal)3.696106J设设气气锤锤下下落落n次次才才能能使使铁铁块块温温度度升升高高40，由由能能的的转转化和守恒定律有：化和守恒定律有：nWQ故气锤至少要下落故气锤至少要下落247次次答案答案247如如图图所所示示PV图图中中，一一定定质质量量的的理理想想气气体体由由状状态态A经经过过ACB过过程程至至状状态态B，气气体体对对外外做做功功280J，吸吸收收热热量量410J；气气体体又又从从状状态态B经经BDA过过程程回回到到状状态态A，这这一一过过程程中中外外界界对对气体做功气体做功220J.求：求：(1)ACB

26、过过程程中中气气体体的的内内能能是是增增加加还还是是减减少少？变变化化量量是多少？是多少？(2)BDA过过程程中中气气体体是是吸吸热热还还是是放放热热？吸吸收收或或放放出出的的热热量是多少？量是多少？解析解析(1)ACB过程中过程中W1280J，Q1410J由热力学第一定律得由热力学第一定律得UBUAW1Q1130J故故ACB过程内能增加，气体内能的变化量为过程内能增加，气体内能的变化量为130J.(2)因因为为一一定定质质量量理理想想气气体体的的内内能能只只是是温温度度的的函函数数，BDA过程中气体内能变化量过程中气体内能变化量UAUB130J由题意知由题意知W2200J由由热热力力学学第第

27、一一定定律律得得UAUBW2Q2，代代入入数数值值解解得得Q2330J，即，即BDA过程中气体放热，放出热量过程中气体放热，放出热量330J.答案答案(1)增加增加130J(2)放放热热330J命命题题规规律律根根据据热热力力学学第第二二定定律律，判判断断有有关关说说法法是是否否正确正确考考例例3如如图图所所示示为为电电冰冰箱箱的的工工作作原原理理示示意意图图压压缩缩机机工工作作时时，强强迫迫制制冷冷剂剂在在冰冰箱箱内内外外的的管管道道中中不不断断循循环环，蒸蒸发发器器中中的的制制冷冷剂剂汽汽化化吸吸收收箱箱体体内内的的热热量量，经经过过冷冷凝凝器器时时制冷制冷剂剂液化，放出液化，放出热热量到

28、箱体外下列量到箱体外下列说说法中正确的是法中正确的是()A热热量可以自量可以自发发地从冰箱内地从冰箱内传传到冰箱外到冰箱外B电电冰冰箱箱的的制制冷冷系系统统能能够够不不断断地地把把冰冰箱箱内内的的热热量量传传到外界，是因到外界，是因为为其消耗了其消耗了电电能能C电电冰箱的工作原理不冰箱的工作原理不违违反反热热力学第一定律力学第一定律D电电冰箱的工作原理冰箱的工作原理违违反反热热力学第一定律力学第一定律解解析析由由热热力力学学第第二二定定律律可可知知，热热量量不不能能自自发发地地从从低低温温物物体体传传给给高高温温物物体体，除除非非有有外外界界的的影影响响或或帮帮助助电电冰冰箱箱把把热热量量从从

29、低低温温的的内内部部传传到到高高温温的的外外部部，需需要要压压缩缩机机的的帮帮助并消耗电能助并消耗电能答案答案BC下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A物体吸收物体吸收热热量，其温度一定升高量，其温度一定升高B热热量只能从高温物体向低温物体量只能从高温物体向低温物体传递传递C遵循遵循热热力学第一定律的力学第一定律的过过程一定能程一定能实现实现D做功和做功和热传递热传递是改是改变变物体内能的两种方式物体内能的两种方式解解析析由由热热力力学学第第一一定定律律可可知知，做做功功与与热热传传递递可可以以改改变变物物体体的的内内能能，D正正确确；只只知知道道物物体体吸吸收收热热量量时时，因因不不知知道道做做功功情情况况，故故无无法法确确定定其其内内能能变变化化情情况况，无无法法确确定定温温度度变变化化情情况况，A错错误误；遵遵循循热热力力学学第第一一定定律律的的过过程程，还还必必须须同同时时遵遵守守热热力力学学第第二二定定律律才才能能实实现现，C错错误误；通通过过外外界界做做功功，热热量量也也可可以以从从低低温温物物体体传传到到高高温温物物体体，如如电电冰冰箱箱，故故B错误错误答案答案D 请同学们认真完成课后强化作业