(新高考)高考物理一輪復(fù)習(xí)課件第14章第3講熱力學(xué)定律與能量守恒定律(含解析)-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

1.理解熱力學(xué)第一定律，知道改變內(nèi)能的兩種方式，并能用熱力學(xué)第一定律解決相關(guān)問題.2.理解熱力學(xué)第二定律，知道熱現(xiàn)象的方向性.3.知道第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn).
考點(diǎn)一　熱力學(xué)第一定律
考點(diǎn)二　熱力學(xué)第二定律
考點(diǎn)三　熱力學(xué)第一定律與圖象的綜合應(yīng)用
考點(diǎn)四　熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用
NEIRONGSUOYIN
1.改變物體內(nèi)能的兩種方式(1) ；(2)熱傳遞.2.熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的與外界對(duì)它所做的功的和.(2)表達(dá)式：ΔU＝ .
(3)表達(dá)式中的正、負(fù)號(hào)法則：
3.能量守恒定律(1)內(nèi)容能量既不會(huì)憑空，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式為其他形式，或者從一個(gè)物體到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量 .(2)條件性能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，某一種形式的能是否守恒是有條件的.(3)第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，它違背了 .
1.熱力學(xué)第一定律的理解(1)內(nèi)能的變化都要用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行綜合分析.(2)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對(duì)氣體做功，W為正.(3)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)Q＝0.(4)如果研究對(duì)象是理想氣體，因理想氣體忽略分子勢(shì)能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí)，主要體現(xiàn)在分子動(dòng)能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化.
2.三種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加；(2)若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加；(3)若過程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量.
例1　(2020·山東等級(jí)考模擬卷)如圖1所示，水平放置的封閉絕熱汽缸，被一鎖定的絕熱活塞分為體積相等的a、b兩部分.已知a部分氣體為1 ml氧氣，b部分氣體為2 ml氧氣，兩部分氣體溫度相等，均可視為理想氣體.解除鎖定，活塞滑動(dòng)一段距離后，兩部分氣體各自再次達(dá)到平衡態(tài)時(shí)，它們的體積分別為Va、Vb，溫度分別為Ta、Tb.下列說法正確的是A.Va>Vb，Ta>Tb B.Va>Vb，Tap0，打開閥門后密封氣體膨脹，對(duì)外界做正功，故C正確；
由p1V1＋p2V2＝p3V3可得：1 atm×1 L＋1 atm×0.2 L＝p3×9 L得p3＝ atmQ2，所以A→B過程中氣體吸收的熱量Q1大于B→C過程中氣體放出的熱量Q2，故C正確；
氣體做功W＝pΔV，A→B過程中體積變化的大小等于C→A過程中體積變化的大小，但圖象上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率越大，壓強(qiáng)越小，故A→B過程中氣體對(duì)外做的功大于C→A過程中外界對(duì)氣體做的功，故D錯(cuò)誤.
9.(2020·甘肅臨夏中學(xué)期末)在如圖6所示的坐標(biāo)系中，一定質(zhì)量的某種理想氣體先后發(fā)生以下兩種狀態(tài)變化過程：第一種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)B，外界對(duì)該氣體做功為6 J；第二種變化是從狀態(tài)A到狀態(tài)C，該氣體從外界吸
收的熱量為9 J.圖線AC的反向延長(zhǎng)線過坐標(biāo)原點(diǎn)O，B、C兩狀態(tài)的溫度相同，理想氣體的分子勢(shì)能為零.求：(1)從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程，該氣體外界做的功W1和其內(nèi)能的增量ΔU1；
解析　由題意知，從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程，氣體發(fā)生等容變化，該氣體對(duì)外界做的功W1＝0根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU1＝W1＋Q1得內(nèi)能的增量ΔU1＝Q1＝9 J.
(2)從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程，該氣體內(nèi)能的增量ΔU2及其從外界吸收的熱量Q2.
解析　從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程，體積減小，溫度升高，B、C兩狀態(tài)溫度相同，則該氣體內(nèi)能的增量ΔU2＝ΔU1＝9 J根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU2＝W2＋Q2則從外界吸收的熱量Q2＝ΔU2－W2＝3 J.
10.如圖7所示，一定質(zhì)量的理想氣體從A狀態(tài)經(jīng)過一系列的變化，最終回到A狀態(tài)，已知A狀態(tài)的溫度為27 ℃，求C狀態(tài)的溫度以及全過程中氣體吸收(或放出)的熱量.
答案　2 400 K　氣體放出的熱量為1.5×103 J
解析　氣體由A到B過程：初狀態(tài)：pA＝1×105 Pa，TA＝300 K，VA＝10 L末狀態(tài)：pB＝2×105 Pa，VB＝20 L
解得：TB＝1 200 K
解得：TC＝2 400 K整個(gè)過程中從A狀態(tài)回到A狀態(tài)，溫度不變，則ΔU＝Q＋W＝0
因?yàn)橥饨鐚?duì)氣體做的功在數(shù)值上等于四邊形ABCD圍成的面積，
則：Q＝－1.5×103 J，即氣體放出的熱量為1.5×103 J.
11.如圖8所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)等溫過程到狀態(tài)B.此過程中，氣體溫度t＝20 ℃，吸收的熱量Q＝360 J，已知A狀態(tài)的體積為1 L.(1)求此過程中氣體內(nèi)能的增量.
解析　從狀態(tài)A到狀態(tài)B，氣體的溫度不變，則內(nèi)能不變，即ΔU＝0.
(2)此過程中氣體是對(duì)外做功還是外界對(duì)氣體做功，做的功是多少？
答案　對(duì)外做功　360 J　
解析　氣體從A到B內(nèi)能不變，體積變大，氣體對(duì)外做功，根據(jù)ΔU＝W＋Q可知，W＝－360 J，即氣體對(duì)外做的功為360 J.
(3)若氣體先從狀態(tài)A經(jīng)等壓變化到狀態(tài)C，再經(jīng)等容變化到狀態(tài)B，則這個(gè)過程氣體吸收的熱量是多少？
解析　A狀態(tài)的體積是1 L，壓強(qiáng)為3×105 Pa，B狀態(tài)壓強(qiáng)為1×105 Pa，根據(jù)玻意耳定律有pAVA＝pBVB可得VB＝3 LWA→C→B＝－pAΔV＝－3×105×2×10－3 J＝－600 J由ΔU＝WA→C→B＋Q′知，氣體吸收的熱量為Q′＝600 J.
12.(2020·安徽省舒城中學(xué)期末)如圖9所示，絕熱汽缸倒扣放置，質(zhì)量為M的絕熱活塞在汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸間摩擦可忽略不計(jì)，活塞下部空間與外界連通，汽缸底部連接一U形細(xì)管(管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì)).初始時(shí)，封閉氣體溫度為T0，活塞距離汽缸底部為h0，細(xì)管內(nèi)兩側(cè)水銀柱存在高度差.已知水銀密度為ρ，大氣壓強(qiáng)為p0，汽缸橫截面積為S，重力加速度為g.(1)求U形細(xì)管內(nèi)兩側(cè)水銀柱的高度差；
解析　設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p，對(duì)活塞受力分析，根據(jù)平衡條件有p0S＝pS＋Mg，用水銀柱表達(dá)氣體的壓強(qiáng)為p＝p0－ρgΔh，
(2)通過加熱裝置緩慢提升氣體溫度使活塞下降Δh0，求此時(shí)的溫度；此加熱過程中，若氣體吸收的熱量為Q，求氣體內(nèi)能的變化.

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