《（通用版）2022年高考物理一輪復習 第十三章 第77課時 熱力學定律（重點突破課）講義（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（通用版）2022年高考物理一輪復習 第十三章 第77課時 熱力學定律（重點突破課）講義（含解析）（5頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、（通用版）2022年高考物理一輪復習 第十三章 第77課時 熱力學定律（重點突破課）講義（含解析） 做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，因此用熱力學第一定律分析問題時要考慮全面。熱力學第一定律是能量守恒定律在熱學過程中的具體體現(xiàn)，將熱力學第一定律和氣體狀態(tài)變化的過程相結合的問題是難點。 1．內容：一個熱力學系統(tǒng)的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。 2．表達式：ΔU＝Q＋W。 3．符號法則 符號 W Q ΔU ＋ 外界對物體做功 物體吸收熱量 內能增加 － 物體對外界做功 物體放出熱量 內能減小 [考法細研] 考法1　熱力學第一定律的

2、理解　 [例1]　(多選)(2017·全國卷Ⅱ)如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側充有理想氣體，隔板右側與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，氣體會自發(fā)擴散至整個汽缸。待氣體達到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設整個系統(tǒng)不漏氣。下列說法正確的是(　　) A．氣體自發(fā)擴散前后內能相同 B．氣體在被壓縮的過程中內能增大 C．在自發(fā)擴散過程中，氣體對外界做功 D．氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功 E．氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動能不變 [解析]　抽開隔板，氣體自發(fā)擴散過程中，氣體對外界不做功，與外界沒有熱交換，因此氣體的內能不變，A項正確，C項錯誤

3、；氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功，D項正確；由于氣體與外界沒有熱交換，根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體在被壓縮的過程中內能增大，因此氣體的溫度升高，氣體分子的平均動能增大，B項正確，E項錯誤。 [答案]　ABD 熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變物體內能的方式是等效的，而且給出了內能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關系。 (1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做的功等于物體內能的增量。 (2)若過程中不做功，則W＝0，Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內能的增量。 (3)若過程的始、末狀態(tài)物體的內能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對物體做的

4、功等于物體放出的熱量。 做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，如果兩個過程同時發(fā)生，則內能的改變可由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q確定?！　? 考法2　熱力學第一定律與氣體變化過程的綜合　 [例2]　如圖所示，一定質量的理想氣體從A狀態(tài)經過一系列的變化，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(放)熱量的多少。 [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 由理想氣體狀態(tài)方程得：＝ 可得：TB＝1 200 K B到C過程為等容變化：＝ 可

5、得：TC＝2 400 K 整個過程中A溫度不變：ΔU＝Q＋W＝0 因為外界對氣體做功在數(shù)值上等于四邊形ABCD圍成的面積，即W＝×1×105×10×10－3J＋×2×105×10×10－3 J＝1.5×103 J 則：Q＝－1.5×103 J，即氣體放出熱量為1.5×103 J。 [答案]　2 400 K　氣體放出熱量為1.5×103 J 氣體實驗定律與熱力學定律綜合問題的解法 　　 [集訓沖關] 1.(多選)(2018·全國卷Ⅲ)如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p-V圖中從a到b的直線所示。在此過程中(　　) A．氣體溫度一直降低 B．氣體內能

6、一直增加 C．氣體一直對外做功 D．氣體一直從外界吸熱 E．氣體吸收的熱量一直全部用于對外做功 解析：選BCD　由理想氣體的狀態(tài)方程＝C知，從a到b氣體溫度一直升高，故A錯誤；一定量的理想氣體的內能由溫度決定，可知氣體內能一直增加，故B正確；氣體體積逐漸膨脹，一直對外做功，故C正確；根據(jù)熱力學第一定律可知，氣體一直從外界吸熱，吸收的熱量一部分用來對外做功，一部分用來增加氣體的內能，故D正確，E錯誤。 2．(滬科教材原題)關于系統(tǒng)的內能及其變化，下列說法中正確的是(　　) A．系統(tǒng)的溫度改變時，其內能必定改變 B．系統(tǒng)對外做功，其內能不一定改變；向系統(tǒng)傳遞熱量，其內能不一定改變

7、C．對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內能必定改變；系統(tǒng)向外傳出一定熱量，其內能必定改變 D．若系統(tǒng)與外界不發(fā)生熱交換，則系統(tǒng)的內能必定不改變 解析：選B　系統(tǒng)的溫度只能決定分子平均動能，而內能由分子動能和分子勢能共同決定，A錯誤；做功和熱傳遞都可以改變系統(tǒng)的內能，B正確，C、D錯誤。 3. (2019·吉林實驗中學模擬)如圖所示，圓柱形容器內用活塞封閉一定質量的理想氣體，已知容器橫截面積為S，活塞重為G，大氣壓強為p0。若活塞固定，封閉氣體溫度升高1 ℃，需吸收的熱量為Q1；若活塞不固定，仍使封閉氣體溫度升高1 ℃，需吸收的熱量為Q2。不計一切摩擦，在活塞不固定時，封閉氣體溫度升高1 ℃，活塞上升的高度

8、h應為多少？ 解析：活塞固定時，由熱力學第一定律，氣體增加的內能ΔU＝Q1 活塞不固定時，設外界對氣體做功為W，活塞上升的高度為h，則 ΔU＝Q2＋W＝Q2－(p0Sh＋Gh) 解得h＝。 答案： 考點二　熱力學第二定律 1．克勞修斯表述 熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。 2．開爾文表述 不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響，或表述為“第二類永動機是不可能制成的”。 3．熱力學第二定律的理解 兩種表述分別說明了熱傳遞過程和能量轉化過程的方向性。對定律中“自發(fā)地”“不產生其他影響”兩點的理解是關鍵。 [典例]　(多選)關于熱力學定律，下列說法

9、正確的是(　　) A．為了增加物體的內能，必須對物體做功或向它傳遞熱量 B．對某物體做功，必定會使該物體的內能增加 C．可以從單一熱庫吸收熱量，使之完全變?yōu)楣? D．不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體 E．功轉變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是不可逆過程 [解析]　為了增加物體的內能，必須對物體做功或向它傳遞熱量，選項A正確；對某物體做功，不一定會使該物體的內能增加，選項B錯誤；可以從單一熱庫吸收熱量，使之完全變?yōu)楣?，但會產生其他影響，選項C正確；可以使熱量從低溫物體傳向高溫物體，如空調制冷，選項D錯誤；功轉變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是不可逆過程，選項E正確。 [答案]　ACE 熱力學第二定律

10、說明即使是符合能量守恒定律的過程，也未必都能發(fā)生，如擴散、熱傳遞、摩擦生熱等過程均有不可逆性?！　? [集訓沖關] 1．(多選)(人教教材改編題)下列現(xiàn)象中能夠發(fā)生的是(　　) A．一杯熱茶在打開杯蓋后，茶會自動變得更熱 B．蒸汽機把蒸汽的內能全部轉化成機械能 C．桶中混濁的泥水在靜置一段時間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動分離 D．電冰箱通電后把箱內低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體 解析：選CD　根據(jù)熱力學第二定律知，A、B錯誤，D正確；泥、水分離是因為泥沙所受重力大于水的浮力，C正確。 2.如圖所示，一演示用的“永動機”轉輪由5根輕桿和轉軸構成，輕桿的末端裝有用形狀記

11、憶合金制成的葉片。輕推轉輪后，進入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動轉輪轉動，離開熱水后，葉片形狀迅速恢復，轉輪因此能較長時間轉動。下列說法正確的是(　　) A．轉輪依靠自身慣性轉動，不需要消耗外界能量 B．轉輪轉動所需能量來自形狀記憶合金自身 C．轉動的葉片不斷攪動熱水，水溫升高 D．葉片在熱水中吸收的熱量一定大于在空氣中釋放的熱量 解析：選D　根據(jù)熱力學第二定律知，A、B錯誤；葉片吸收熱水中的熱量一部分轉化為葉片轉動的機械能，一部分散失在空氣中，水溫不會升高，C錯誤，D正確。 3．(多選)(2019·通化模擬)根據(jù)熱學中的有關知識，判斷下列說法中正確的是(　　) A．機械能可以

12、全部轉化為內能，內能也可以全部用來做功轉化成機械能 B．自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的 C．盡管技術不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機卻可以使溫度降到－293 ℃ D．第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，隨著科技的進步和發(fā)展，第二類永動機可以被制造出來 E．空調既能制熱又能制冷，說明在非自發(fā)的條件下，熱量可以逆向傳遞 解析：選ABE　機械能可以全部轉化為內能，而內能也可以全部轉化為機械能，只是在這個過程中會引起其他變化，A正確；根據(jù)熱力學第二定律可知，自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的，B正確；盡管科技不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機也不能使溫度降到－293 ℃(低于絕對零度)，C錯誤；第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律，第二類永動機不可能被制造出來，D錯誤；根據(jù)熱力學第二定律可知，熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，但在非自發(fā)的條件下，熱量能從低溫物體傳遞到高溫物體，E正確。