2019_2020学年高中物理第4章热力学定律与能量守恒本章优化总结精练沪教版选修3_3.doc

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1、本章优化总结　热力学第一定律的应用1．热力学第一定律揭示了内能的增量(ΔU)，外界对物体做功(W)和外界向物体传递的热量(Q)之间的关系，即ΔU＝W＋Q，正确理解公式的意义及符号的含义是解决此类问题的保证．(1)外界对物体做功，W>0；物体对外界做功，W<0.(2)物体从外界吸热，Q>0；物体放出热量，Q<0.(3)ΔU>0，物体的内能增加；ΔU<0，物体的内能减少．2．解题思路：分析题干确定内能改变的手段(W、Q)→判断W、Q的符号→代入公式ΔU＝W＋Q→得出结论　如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和

2、D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环”．(1)该循环过程中，下列说法正确的是________．A．A→B过程中，外界对气体做功B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是________(选填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”)．若气体在A→B过程中吸收63kJ的热量，在C→D过程中放出38kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.4[解析]　(1)在A→B的过程中，气体体积增大，故气体

3、对外界做功，选项A错误；B→C的过程中，气体对外界做功，W＜0，且为绝热过程，Q＝0，根据ΔU＝Q＋W，知ΔU＜0，即气体内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，选项B错误；C→D的过程中，气体体积减小，单位体积内的分子数增多，故单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，选项C正确；D→A的过程为绝热压缩，故Q＝0，W＞0，根据ΔU＝Q＋W，ΔU＞0，即气体的内能增加，温度升高，所以气体分子的速率分布曲线发生变化，选项D错误．(2)从A→B、C→D的过程中气体做等温变化，理想气体的内能不变，内能减小的过程是B→C，内能增大的过程是D→A.气体完成一次循环时，内能变化ΔU＝0，热

4、传递的热量Q＝Q1－Q2＝(63－38)kJ＝25kJ，根据ΔU＝Q＋W，得W＝－Q＝－25kJ，即气体对外做功25kJ.[答案]　(1)C　(2)B→C　25　热力学第二定律及其应用1．分析问题的方法：掌握热力学第二定律时，要注意理解其本质，即热力学第二定律是对宏观自然过程进行方向的说明．凡是对这种宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述．本章对热力学第二定律的表述很多，这些不同形式的表述都是等价的．2．热力学第二定律的几种表现形式(1)热传递具有方向性：两个温度不同的物体接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体．要

5、实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化．(2)气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，绝不会自发地分开，成为两种不同的气体．(3)机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来．(4)气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地再从容器中流回，使容器变为真空．　关于热力学第二定律，下列表述正确的是(　　)A．不可能使热量从低温物体传递到高温物体B．

6、不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功C．第二类永动机是不可能制成的D．热力学第二定律是热力学第一定律的推论[解析]　如果有外界的帮助，可以使热量从低温物体传递到高温物体，也可以把热量全部用来做功，故A、B错误．热力学第一定律说明在任何过程中能量守恒，热力学第二定律却说明并非能量守恒过程均能实现．热力学第二定律是反映宏观自然过程进行的方向和条件的一个规律．它指出自然界中出现的过程是有方向性的，某些方向的过程可以实现，4而另一方向的过程则不能实现，在热力学中，第二定律和第一定律相辅相成，缺一不可．故D错误，C正确．[答案]　C　能量守恒定律1．能量守恒定律的内容：能量既不会凭空

7、产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变．能量守恒定律是自然界普遍适用的规律，不同形式的能可以相互转化，但总能量守恒．2．应用能量守恒定律解题的方法步骤(1)认清有多少种形式的能(例如动能、势能、内能、电能、化学能、光能等)在相互转化．(2)分别写出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式．(3)根据下列两种思路列出能量守恒方程：ΔE减＝ΔE增．①某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量与增