2017人教版高中物理选修（3-3）10.7《热力学定律》word学案

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1、学案7　章末总结一、热力学第一定律的综合应用热力学第一定律揭示了内能的增量(ΔU)与外界对物体做功(W)和物体从外界吸收热量(Q)之间的关系，即ΔU＝W＋Q，正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的关键．(1)外界对物体做功，W>0；物体对外做功，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．分析题干，确定内能改变的方式(W、Q)→判断W、Q的符号→代入公式ΔU＝W＋Q→得出结论例1　如图1所示，一定质量的理想气体从状态

2、A经等压过程到状态B.此过程中，气体压强p＝1.0×105Pa不变，吸收的热量Q＝7.0×102J，求此过程中气体内能的增量．图1解析　等压变化过程有＝，对外做的功W＝p(VB－VA)根据热力学第一定律有ΔU＝Q－W，代入数据解得ΔU＝5.0×102J.答案　5.0×102J针对训练1　如图2所示，p－V图中，一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420J，同时膨胀对外做功300J．当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200J，判断此过程中气体是吸热还是放

3、热，并求出热量变化的多少．图2答案　放热　320J解析　一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收的热量Q1大于气体膨胀对外做的功W1，气体内能增加，由热力学第一定律可知，气体内能的增加量为ΔU＝Q1－W1＝420J－300J＝120J气体由状态B经过程Ⅱ回到状态A时，气体内能将减少120J，而此过程中外界又压缩气体做了W2＝200J的功，因而气体必向外界放热，放出的热量为Q2＝ΔU′－W2＝(－120J)－200J＝－320J即此过程中气体放出的热量是320J.二、热力学第二定

4、律1．热力学第二定律的两种表述(1)按照热传递的方向性表述为：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，这是热力学第二定律的克劳修斯表述．(2)按照机械能与内能转化的方向性表述为：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．这是热力学第二定律的开尔文表述．2．热力学第二定律的微观意义(1)一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．(2)用熵来表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．3．分析此类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

5、力学第二定律是对宏观自然过程进行方向性的说明．凡是对这种宏观自然过程进行方向性的说明，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．例2　下列有关热力学第二定律的说法正确的是(　　)A．气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程B．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的C．空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性D．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小答案　B解析　与温度有关的一切热现象的宏观过程都

6、是不可逆的，A项错误；热量不能自发地由高温物体传到低温物体，空调机里的压缩机工作，消耗了电能，产生了其他影响，C项错误；一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵增大，D项错误．只有B项正确．针对训练2　热力学第二定律指出：内能与机械能的转化具有方向性．请结合熵的变化加以解释．答案　见解析解析　机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律，这是一种有序的运动．热运动是大量分子的无序运动，机械运动向热运动的转化，属于从有序向无序的转化，熵增加，符合热力学

7、规律，因此机械能可以全部转化为内能．反过程是熵减小，不符合熵增加原理，因此内能不能全部转化为机械能，而不引起其他变化.1．(热力学第一定律)在大气中，空气团竖直运动经过各气层的时间很短，因此，运动过程中空气团与周围空气热量交换极少，可看作绝热过程．潮湿空气团在山的迎风坡上升时，水汽凝结成云，到山顶后变得干燥，然后沿着背风坡下降时升温，气象上称这股干热的气流为焚风．空气团在山的迎风坡上升时温度降低，原因是空气团________(选填“对外放热”或“对外做功”)；设空气团的内能U与温度T满足U＝CT

8、(C为一常数)，空气团沿着背风坡下降过程中，外界对空气团做的功为W，则此过程中空气团升高的温度ΔT＝________.答案　对外做功　解析　空气团在山的迎风坡上升时温度降低，空气团内能减小，又绝热，根据热力学第一定律可知空气团对外做功；根据U＝CT得：ΔU＝CΔT①由根据热力学第一定律得：ΔU＝CΔT②Q＝0③①②③联立解得：ΔT＝2．(热力学第一定律)一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p－T图象如图4所示，下列判断正确的是(　　)图4A．过程ab中气体一