
熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體
不可能從單一熱庫吸收熱量,使之完全變
成功,而不產(chǎn)生其他影響
(2)若氣體膨脹,則氣體對(duì)外做功,W<0;若氣體被壓縮,體積減小,則外界對(duì)氣體做功,W>0。(3)若溫度升高,則內(nèi)能增大,ΔU>0;若溫度降低,則內(nèi)能減小,ΔU<0;若溫度不變,則內(nèi)能不變,ΔU=0。(4)最后根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,判斷Q的正負(fù),若Q>0,則氣體吸收熱量;若Q<0,則氣體放出熱量;若Q=0,則氣體既不吸熱也不放熱,屬于絕熱過程。
如圖所示,體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱汽缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞;汽缸內(nèi)密封有溫度為2.4T0、壓強(qiáng)為1.2p0的理想氣體。p0和T0分別為大氣的壓強(qiáng)和溫度,已知?dú)怏w內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U=aT,a為正的常量;汽缸內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的,求:(1)缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時(shí)的體積V1;(2)在活塞下降過程中,汽缸內(nèi)氣體放出的熱量Q。
思路點(diǎn)撥:解答此類問題首先是選好研究過程,然后找出該過程的三個(gè)狀態(tài)參量,根據(jù)溫度判斷內(nèi)能的變化,根據(jù)體積判斷做功情況。
答案:(1)0.5 V (2)0.5p0V+aT0
二、熱力學(xué)第二定律的理解及其應(yīng)用1.熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)按照熱傳遞的方向性表述:熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,這是熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述。(2)按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性表述:不可能從單一熱庫吸收熱量,使之完全變成功,而不產(chǎn)生其他影響,這是熱力學(xué)第二定律的開爾文表述。
2.熱力學(xué)第二定律的微觀意義(1)一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行。(2)用熵來表示熱力學(xué)第二定律:在任何自然過程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小。
3.對(duì)熵概念的理解(1)熵是反映系統(tǒng)無序程度的物理量,正如溫度反映物體內(nèi)分子平均動(dòng)能大小一樣。系統(tǒng)越混亂,無序程度越大,就稱這個(gè)系統(tǒng)的熵越大。(2)系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí),總是向著無序程度增加的方向發(fā)展,也就是說,系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí),總是由熱力學(xué)概率小的狀態(tài)向熱力學(xué)概率大的狀態(tài)進(jìn)行。從熵的意義上說,系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí)總是向著熵增加的方向發(fā)展。(3)任何宏觀物質(zhì)系統(tǒng)都有一定量的熵,熵也可以在系統(tǒng)的變化過程中增加或減少。在一切自發(fā)進(jìn)行的過程中,總熵必定不會(huì)減少。
(多選)如圖所示,為電冰箱的工作原理示意圖,壓縮機(jī)工作時(shí),強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán),在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量,經(jīng)過冷凝器時(shí)制冷劑液化,放出熱量到箱體外。
下列說法正確的是 ( )A.熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B.電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界,是因?yàn)槠湎牧穗娔蹸.電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律D.電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律解析:熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律,是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的具體表現(xiàn),適用于所有的熱學(xué)過程,故C正確,D錯(cuò)誤;再根據(jù)熱力學(xué)第二定律,熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,必須借助于其他系統(tǒng)做功,A錯(cuò)誤,B正確,故選B、C。
一、高考真題探析 (多選)[2020·全國卷Ⅲ·33(1)]如圖,一開口向上的導(dǎo)熱氣缸內(nèi)。用活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,活塞與氣缸壁間無摩擦?,F(xiàn)用外力作用在活塞上。使其緩慢下降。環(huán)境溫度保持不變,系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)。在活塞下降過程中( )A.氣體體積逐漸減小,內(nèi)能增加B.氣體壓強(qiáng)逐漸增大,內(nèi)能不變C.氣體壓強(qiáng)逐漸增大,放出熱量D.外界對(duì)氣體做功,氣體內(nèi)能不變E.外界對(duì)氣體做功,氣體吸收熱量
素養(yǎng)聚焦:本題重點(diǎn)考查熱力學(xué)第一定律與理想氣體狀態(tài)方程的綜合應(yīng)用,難度不大,但涉及知識(shí)點(diǎn)較多,綜合性強(qiáng),體現(xiàn)了新高考對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力的素養(yǎng)要求。
二、臨場真題練兵1.(2020·天津卷·5)水槍是孩子們喜愛的玩具,常見的氣壓式水槍儲(chǔ)水罐示意如圖。從儲(chǔ)水罐充氣口充入氣體,達(dá)到一定壓強(qiáng)后,關(guān)閉充氣口??蹌?dòng)扳機(jī)將閥門M打開,水即從槍口噴出。若在不斷噴出的過程中,罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變,則氣體( )A.壓強(qiáng)變大B.對(duì)外界做功C.對(duì)外界放熱D.分子平均動(dòng)能變大
解析:隨著水向外噴出,氣體的體積增大,由于溫度不變,根據(jù)PV=恒量可知?dú)怏w壓強(qiáng)減小,A錯(cuò)誤;由于氣體體積膨脹,對(duì)外界做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q氣體溫度不變,內(nèi)能不變,一定從外界吸收熱量,B正確,C錯(cuò)誤;溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,由于溫度不變,分子的平均動(dòng)能不變,D錯(cuò)誤。
2.[2020·全國卷Ⅱ·33(1)]下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述,違背熱力學(xué)第一定律的有______,不違背熱力學(xué)第一定律、但違背熱力學(xué)第二定律的有______。(填正確答案標(biāo)號(hào))A.汽車通過燃燒汽油獲得動(dòng)力并向空氣中散熱B.冷水倒入保溫杯后,冷水和杯子的溫度都變得更低C.某新型熱機(jī)工作時(shí)將從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為功,而不產(chǎn)生其他影響D.冰箱的制冷機(jī)工作時(shí)從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)
解析:A.燃燒汽油產(chǎn)生的內(nèi)能一方面向機(jī)械能轉(zhuǎn)化,同時(shí)熱傳遞向空氣轉(zhuǎn)移。既不違背熱力學(xué)第一定律,也不違背熱力學(xué)第二定律;B.冷水倒入保溫杯后,沒有對(duì)外做功,同時(shí)也沒有熱傳遞,內(nèi)能不可能減少,故違背熱力學(xué)第一定律;C.某新型熱機(jī)工作時(shí)將從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為功,必然產(chǎn)生其他影響故C選項(xiàng)違背熱力學(xué)第二定律;D.制冷機(jī)消耗電能工作時(shí)從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi),發(fā)生了內(nèi)能的轉(zhuǎn)移,同時(shí)對(duì)外界產(chǎn)生了影響。既不違背熱力學(xué)第一定律,也不違背熱力學(xué)第二定律。
這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)第五章 原子核綜合與測(cè)試教案配套ppt課件,共37頁。PPT課件主要包含了章末小結(jié),知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,電荷數(shù),質(zhì)量數(shù),萬有引力,電磁力,方法歸納提煉,進(jìn)考場練真題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)第二章 氣體、固體和液體綜合與測(cè)試課堂教學(xué)課件ppt,共58頁。PPT課件主要包含了章末小結(jié),知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,固體液體,無分子勢(shì)能,C常量,周期性,振動(dòng)與移動(dòng)相結(jié)合,方法歸納提煉,ACD,進(jìn)考場練真題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份2020-2021學(xué)年第一章 分子動(dòng)理論綜合與測(cè)試備課ppt課件,共35頁。PPT課件主要包含了章末小結(jié),知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,-10m,擴(kuò)散現(xiàn)象,布朗運(yùn)動(dòng),永不停息無規(guī)則,引力和斥力的合力,兩頭少,氣體溫度,分子數(shù)密度等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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