2017粤教版高中物理选修（3-3）第三章《热力学基础》word章末导学案

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1、学案7　章末总结一、热力学第一定律及其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)以及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，p－V图中，一定质量的理想气体由

2、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热，并求出热量变化的多少．图1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

3、功，因而气体必向外界放热，放出的热量为Q2＝ΔU′－W2＝(－120)J－200J＝－320J即此过程中气体放出的热量是320J.答案　放热　320J二、热力学第二定律及其应用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：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体，这是热力学第二定律的克劳修斯表述．(2)按照机械能和内能转化过程的方向性表述为：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．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实质(1)一切与热现象有关的自发的

4、宏观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

5、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，气体对外做功解析　与温度有关的一切热现象的宏观过程都是不可逆的，A项错误；热量不能自发地由低温物体传到高温物体，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，气体没有做功，D项错误．只有B项正确．答案　B针对训练　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

6、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，符合热力学规律，因此机械能可以全部转化为内能．反过程是熵值减小，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)如图2所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度内，A、B两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同

7、时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等，则(　　)图2A．A球吸收的热量较多B．B球吸收的热量较多C．两球吸收的热量一样多D．无法确定答案　B解析　两球初、末态温度分别相同，初、末态体积也相同，所以内能增量相同，但水银中的B球膨胀时对外做功多，所以吸热较多，故选B.2．(热力学第一定律的综合应用)一定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3所示，下列判断正确的是(　　)图3A．过程ab中气体一定吸热B．过程bc中气体既不吸热也不放热C．过程ca中外界对气体所做

8、的功等于气体所放的热D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同答案　BC解析　由p－T图像可知过程ab是等容变化，温度升高，内能增加，体积不变，由热力学第一定律可知过程ab一定吸热，选项A正确；过程bc温度不变，即内能不变，由于过程bc体积增大，所以气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，选项B错误；过程ca压强不变，温度降低，内能减少，体积减小，