(江苏专版)2019年高考物理总复习 第51讲 热力学第一定律能量守恒定律讲义.doc
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1、1第第 5151 讲讲 热力学第一定律热力学第一定律 能量守恒定律能量守恒定律考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求热力学第一定律、 能源与可持续发展14 年T12A(2)填空,考 查了热力学第一定 律公式UQW 的应用理解15 年T12A(2)填空,考 查了热力学第一定 律和内能理解16 年T12A(3)计算,考 查气体实验定律分析综合17 年T12A(1)选择,考 查了热力学第一定 律和气体状态变化 图理解弱项清单,等温过程认为是热传递为零的过程,热力学第一定律中各量的意义及正负号 的规定混乱,表达式出现不规范表述,对 PV 的含义不理解,对理想气体内能的概念不理 解将循环过程割
2、裂为若干个小过程增加错误知识整合1改变物体内能的方式:_和_从效果上看,两种方式是等效的但 是有本质的区别:_是其他形式的能向内能转化,_是内能在不同物体(或物 体的不同部分)间内能的转移2热力学第一定律 (1)内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它_和外界对它_的2和 (2)表达式:_其中U 是_,Q 是_,W 是 _ 3能量守恒定律 (1)内容:能量既不会_,也不会_,它只能从一种形式_为 其他形式,或者从一个物体_另一个物体,在_的过程中其总量不 变 (2)对能量守恒定律的理解及应用 自然界中能量的存在形式:物体运动具有动能、分子运动具有分子动能、电荷运动具 有电能、原子核内部的运动
3、具有原子能等,可见,在自然界中不同的能量形式与不同的运动 形式相对应 不同形式的能量之间可以相互转化,且这一转化过程是通过做功来完成的 某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等 某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等 在利用能量守恒定律解题时,要注意先搞清楚过程中有几种形式的能在转化或转移, 分析初、末状态,确定E增、E减各为多少,再由E增E减列式计算 第一类永动机不可能制成,因为第一类永动机的思想违背了_定律 4能源和可持续发展 (1)能源:能源就是向自然界提供能量转化的物质(矿物质能源、核物理能源、大气环流 能源、地理性能源)能源
4、是人类活动的物质基础从某种意义上讲,人类社会的发展离不 开优质能源的出现和先进能源技术的使用在当今世界,能源的发展、能源和环境,是全世 界、全人类共同关心的问题,也是我国社会经济发展的重要问题 (2)煤、石油等能源在使用后,最终都转化为内能,流散在周围的环境中分散在周围 环境中的内能不管数量有多么巨大,却再也不能驱动机器做功了,这样转化的过程叫做 _ (3)能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品,要重视利用能源时对环境的影响, 要重视开发新能源(如太阳能、生物质能、风能、水流能等),减少不可再生能源的应用 (4)能量守恒,但我们仍要节能,从而减少能源的消耗,尤其是不可再生能源的消耗 方法技巧
5、考点 1 热力学第一定律 1内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的 和2表达式:UWQ. 3W、Q、U 的“、”号法则物理量意义符号WQU 外界对物体做功物体吸收热量内能增加物体对外界做功物体放出热量内能减少4.判定物体内能变化的方法 (1)当做功和热传递两种过程同时发生时,内能的变化就要用热力学第一定律进行综合 分析 (2)做功情况看气体的体积:体积增大,气体对外做功,W 为负;体积缩小,外界对气 体做功,W 为正在等压变化时,气体对外做功或外界对气体做功均可以通过压强和体积变 化的乘积来求解3(3)与外界绝热,则不发生热传递,此时 Q0. (4)如果研究对
6、象是理想气体,则由于理想气体没有分子势能,所以当它的内能变化时, 主要体现在分子动能的变化上,从宏观上看就是温度发生了变化 【典型例题 1】 (17 年常州一模)(1)如图所示,理想气体作图示的循环,其中 23 过 程是绝热过程,31 过程是等温过程,则 23 过程中气体内能_(选填“增加” 、 “减小”或“不变”),31 过程中气体_(选填“吸热”或“放热”) (2)理想气体变化过程如图(1)问,若 23 过程中气体对外界做功 150 J,31 过程中 外界对气体做功 100 J,试问: 全过程气体对外做功为多少? 12 过程中气体吸收的热量为多少?【学习建议】 理解等温过程绝热过程的区别,
7、正确表达热力学第一定律公式及理解各 量的意义,理想气体内能由什么决定1.(17 年南京一模)如图所示,一定质量的理想气体从状态 A 经绝热过程 到达状态 B,再经等容过程到达状态 C,此过程的 p V 图象如图所示,图中虚线为等温 线在 BC 的过程中,气体吸收热量为 12 J则: (1)比较气体在 A 和 B 状态的内能 UA、UB的大小; (2)气体从 AB 过程中气体对外界做的功考点 2 气体状态变化与热力学第一定律 1若过程是绝热的,则 Q0,WU,外界对物体做的功等于物体内能的增加 2若过程中不做功,即 W0,则 QU,物体吸收的热量等于物体内能的增加 3若过程的始、末状态物体的内能
8、不变,即U0,则 WQ0 或 WQ,外界对物 体做的功等于物体放出的热量 4若过程为等压变化 (1)若气体的温度增加、体积增大(膨胀),则内能增加U0,气体对外做功 W0,并且 Q|W|. (2)若温度降低、体积缩小(压缩)则U0,由UWQ 可判 定出 QW.4【典型例题 2】 (17 年南通泰州一模)如图所示,在开口向上、竖直放置的薄壁圆柱形 容器内用质量 m2.0 kg的活塞密封一部分气体,活塞在容器内能自由滑动且保持水平,容 器的底面积 S100 cm2,开始时气体的温度 T1280 K,活塞到容器底的距离 h120.0 cm. 在气体从外界吸收 Q40 J热量的过程中,活塞缓慢上升的距
9、离h1.0 cm.已知大气压 强 p01.0105,重力加速度 g10 m/s2.求: (1)活塞停止上升时容器内气体的温度 T2; (2)密闭气体内能的增加量U.【典型例题 3】 (17 年扬州期末)如图所示,一定质量的理想气体从状态 A 变化到状态 B,再由状态 B 变化到状态 C.已知状态 A 的温度为 300 K. (1)求气体在状态 B 的温度; (2)由状态 B 变化到状态 C 的过程中,气体是吸热还是放热?简要说明理由2.(17 年苏北六市联考)(多选)一定质量的理想气体经历了如图 ABCDA 的 循环过程,其中 AB、CD 是两个等压过程,BC、DA 是两个绝热过程关于气体状态
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