2024年高考物理一轮复习(新人教版) 第15章 第3讲 热力学定律与能量守恒定律.docx
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1、第3讲热力学定律与能量守恒定律目标要求1.理解热力学第一定律,知道改变内能的两种方式,并能用热力学第一定律解决相关问题.2.理解热力学第二定律,知道热现象的方向性.3.知道第一类永动机和第二类永动机不可能制成考点一热力学第一定律能量守恒定律1改变物体内能的两种方式(1)做功;(2)传热2热力学第一定律(1)内容:一个热力学系统的内能变化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:UQW.(3)表达式中的正、负号法则:物理量W外界对物体做功物体对外界做功Q物体吸收热量物体放出热量U内能增加内能减少3.能量守恒定律(1)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
2、其他形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变(2)条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律,某一种形式的能是否守恒是有条件的(例如:机械能守恒)(3)第一类永动机是不可能制成的,它违背了能量守恒定律1做功和传热改变物体内能的实质是相同的()2绝热过程中,外界压缩气体做功20 J,气体的内能一定减少20 J()3物体吸收热量,同时对外做功,内能可能不变()1热力学第一定律的理解(1)内能的变化常用热力学第一定律进行分析(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(3)与外界绝热,则不发生传热,此时Q0.(4)如果研究
3、对象是理想气体,因理想气体忽略分子势能,所以当它的内能变化时,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2三种特殊情况(1)若过程是绝热的,则Q0,WU,外界(物体)对物体(外界)做的功等于物体内能的增加(减少);(2)若过程中不做功,即W0,则QU,物体吸收(放出)的热量等于物体内能的增加(减少);(3)若在过程的初、末状态,物体的内能不变,即U0,则WQ0或WQ,外界(物体)对物体(外界)做的功等于物体放出(吸收)的热量例1一定质量的理想气体在某一过程中,外界对气体做功7.0104 J,气体内能减少1.3105 J,则此过程()A气体从外界吸收热量2.0105 JB气体向外界放出
4、热量2.0105 JC气体从外界吸收热量6.0104 JD气体向外界放出热量6.0104 J答案B解析由热力学第一定律UWQ得QUW1.3105 J7.0104 J2.0105 J,即气体向外界放出热量2.0105 J,B正确例2(多选)(2021湖南卷15(1)改编)如图,两端开口、下端连通的导热汽缸,用两个轻质绝热活塞(截面积分别为S1和S2)封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦在左端活塞上缓慢加细沙,活塞从A下降h高度到B位置时,活塞上细沙的总质量为m.在此过程中,用外力F作用在右端活塞上,使活塞位置始终不变整个过程环境温度和大气压强p0保持不变,系统始终处于平衡状态,重力加速度
5、为g.下列说法正确的是()A整个过程,理想气体的分子平均动能保持不变B整个过程,理想气体的内能增大C整个过程,理想气体向外界释放的热量小于(p0S1hmgh)D左端活塞到达B位置时,外力F等于答案ACD解析根据汽缸导热且环境温度没有变,可知汽缸内的温度也保持不变,则整个过程,理想气体的分子平均动能保持不变,内能不变,A正确,B错误;由内能不变可知理想气体向外界释放的热量等于外界对理想气体做的功:QW0,且体积增大,气体对外界做功,即WpB;所以在达到平衡过程中外界对封闭气体做的功有WAWB,则根据UWQ,因为汽缸和活塞都是绝热的,即Q0,故有UAUB,即重新平衡后汽缸A内气体的内能大于汽缸B内
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