專題物體的內(nèi)能能量守恒熱力學定律分子熱運動

1、專題二 物體的內(nèi)能·能量守恒·熱力學定律 考點聚焦 1分子熱運動的動能。溫度是物體分子熱運動平均動能的標志。物體的分子勢能。物體的內(nèi)能。 級要求2做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的二種方式。熱量，能量守恒定律。 級要求3熱力學第一定律。熱力學第二定律。永動機的不可能。絕對零度的不可達到。級要求4能源的開發(fā)和利用，環(huán)境保護。 級要求 基礎(chǔ)知識落實 r0rOEp1溫度是表示物體的 冷熱程度 ，是物體分子運動平均動能的 標志 。物體的溫度升高，表明它的分子熱運動 平均動能 增大。2分子勢能跟分子 間距 有關(guān)，如圖所示。 3物體內(nèi)能是 物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和 ，與物體的 溫度和體

2、積 以及物體的摩爾數(shù)有關(guān)。4改變物體內(nèi)能的方法有兩種： 熱傳遞和做功 。5熱力學第一定律關(guān)系式為 U =Q+W 。注意正負符號。第一類永動機是 不能 制成的。6熱力學第二定律一種表述是： 不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體而不引起其它變化 。這是按照熱傳導的方向性來表述的。 另一種表述是： 不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其它變化 。這是按照機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述的，它也可以表述為：第二類永動機是 不可能 制成的。知識點一、分子動能：1、分子的動能： （1）分子動能：組成物體的分子由于熱運動而具有的能叫做分子動能 大量分子的運動速率不盡相同，以中等速率者占多數(shù)

3、（統(tǒng)計學原理） 在研究熱現(xiàn)象時，有意義的不是一個分子的動能，而是大量分子動能的平均值 由于分子永不停息地做無規(guī)則運動，所以不論溫度高低，分子動能不會為零；（2）分子平均動能：物體里所有分子動能的平均值叫做分子熱運動的平均動能 平均動能是每個分子的動能而不是大量分子； 平均動能與物質(zhì)種類無關(guān)，只與分子質(zhì)量和平均速度（由溫度決定）有關(guān)； 平均動能相同的分子其速度可能不同；（3）物體所含分子的總動能由兩個因素決定： 分子的平均動能（由溫度決定） 物體所含分子數(shù)目；【釋例1】有甲、乙兩種氣體，如果甲氣體內(nèi)分子平均速率比乙氣體內(nèi)平均速率大，則 C A甲氣體溫度，一定高于乙氣體的溫度 B甲氣體溫度，一定低

4、于乙氣體的溫度 C甲氣體的溫度可能高于也可能低于乙氣體的溫度 D甲氣體的每個分子運動都比乙氣體每個分子運動的快【解析】A認為氣體分子平均速率大，溫度就高，這是對氣體溫度的微觀本質(zhì)的錯誤認識，氣體溫度是氣體分子平均動能的標志，而分子的平均動能不僅與分子的平均速率有關(guān)，還與分子的質(zhì)量有關(guān)本題涉及兩種不同氣體（即分子質(zhì)量不同），它們的分子質(zhì)量無法比較因而無法比較兩種氣體溫度的高低故A、B錯，C正確，速率的平均值大，并不一定每個分子速率都大，故D錯【點評】2溫度：（1） 宏觀含義：溫度是表示物體的冷熱程度（2） 微觀含義：（即從分子動理論的觀點來看）：溫度是物體分子熱運動的平均動能的標志，溫度越高，物

5、體分子熱運動的平均動能越大；溫度越高，分子運動越激烈。（3） 同一溫度下，不同物質(zhì)分子的平均動能都相同但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不一定相同所以分子熱運動的平均速率也不一定相同（4） 溫度反映的是大量分子平均動能的大小，不能反映個別分子的動能大小，同一溫度下，各個分子的動能不盡相同【釋例1】質(zhì)量相等的水、酒精和水銀，如果它們的溫度都是150C，那么 D A水分子的平均動能最大 B酒精分子的平均動能最大 C水銀分子的平均動能最大D三者分子的平均動能一樣大【解析】【點評】 溫度是大量分子的平均動能的標志，對個別分子來講，溫度無意義. 不同物質(zhì)的物體，如果溫度相同，則它們的分子平均動能相同，但它們的分子

6、平均速率不同. 分子的平均動能與物體機械運動的速率無關(guān).【釋例2】關(guān)于分子的動能與物體溫度的關(guān)系，下列說法正確的是 ACD A溫度升高，分子的平均動能一定增大 B溫度升高，每個分子的動能一定增大 C溫度降低，有些分子的動能有可能增大 D溫度降低，大多數(shù)分子的動能要減少【解析】【點評】知識點二、分子勢能：1分子勢能：由于分子間存在相互作用力，并由它們的相對位置決定的能叫做分子勢能2分子力做功跟分子勢能變化的關(guān)系（類同于重力做功與重力勢能變化的關(guān)系）r0rOEp··· 分子力做正功時，分子勢能減少，分子力做負功時，分子勢能增加3決定分子勢能的因素：（1）從宏觀上看：分

7、子勢能跟物體的體積有關(guān)（2）從微觀上看：分子勢能跟分子間距離r有關(guān) 一般選取兩分子間距離很大（r>10r0）時，分子勢能為零 在r>r0的條件下，分子力為引力，當兩分子逐漸靠近至r0過程中，分子力做正功，分子勢能減小 在r<r0的條件下，分子力為斥力，當兩分子間距離增大至r0過程中，分子力也做正功，分子勢能也減小 結(jié)論：當兩分子間距離r=r0時，分子勢能最小（且為負值）【釋例1】關(guān)于分子勢能以下說法正確的是 B A分子勢能只由分子引力決定B分子勢能跟物體的體積有關(guān)C物體體積增大時，分子勢能一定增加D物體體積減小時，分子勢能一定減小【解析】【點評】【變式】用r表示兩分子間的距離

8、，EP表示分子勢能，當r=r0時引力等于斥力，設兩分子相距大于十倍的r0時，EP=0，則 AB A當r>r0時，EP隨r的增大而增加 B當r<r0時，Ep隨r的減小而增加 C當r<r0時，EP不隨r變化D當r>r0時，EP=0【解析】【點評】知識點三、物體的內(nèi)能：1物體的內(nèi)能：物體中所有分子做熱運動的分子動能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能也叫做物體的熱力學能2任何物體都具有內(nèi)能因為一切物體都是由不停地做無規(guī)則熱運動并且相互作用著的分子所組成3決定物體內(nèi)能的因素：（1）從宏觀上看：物體內(nèi)能的大小由物體的摩爾數(shù)、溫度和體積三個因素決定（2）從微觀上看：物體內(nèi)能的大小由組成物

9、體的分子總數(shù)，分子熱運動的平均動能和分子間的距離三個因素決定【釋例1】一定質(zhì)量的00C的冰熔解成00C的水，其總的分子動能EK，分子熱能EP，以及內(nèi)能E的變化是 C AEK、EP、E均變大 BEK、EP、E均變小CEK不變、EP變大、E變大DEK不變、EP變小、E變小選題目的：理解內(nèi)能、勢能、動能的相互影響【解析】冰熔解成水時，溫度和質(zhì)量沒變，所以Ek不變，又冰在熔解過程中要吸熱，內(nèi)能E增加，EP必定增加 4、改變內(nèi)能的兩種方式：（1）做功可以改變物體的內(nèi)能： 外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加 物體對外界做功，物體的內(nèi)能減少 做功使物體內(nèi)能發(fā)生改變的時候，內(nèi)能的改變就用功數(shù)值來量度外界對物體做多

10、少功，物體的內(nèi)能就增加多少；物體對外界做多少功，物體的內(nèi)能就減少多少（2）熱傳遞可改變物體的內(nèi)能： 熱傳遞：沒有做功而使內(nèi)能改變的物理過程叫做熱傳遞 熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的時候，內(nèi)能的改變是用熱量來量度的物體吸收了多少熱量，物體的內(nèi)能就增加多少；物體放出了多少熱量，物體的內(nèi)能就減少多少 熱傳遞的三種方式：對流、傳導、輻射。（3）做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的（4）做功和熱傳遞在本質(zhì)上是不同的 做功使物體的內(nèi)能改變，是其他形式的能量和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化（不同形式能量間的轉(zhuǎn)化） 熱傳遞使物體的內(nèi)能改變，是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移（同種形式能量的轉(zhuǎn)移）【釋例1】（1994全國卷·3）金屬

11、制成的氣缸中裝有柴油與空氣的混合物，有可能使氣缸中柴油達到燃點的過程是 A A迅速向里推活塞 B迅速向外拉活塞 C緩慢向里推活塞 D緩慢向外技活塞選題目的：做功快慢對內(nèi)能的影響【解析】物體內(nèi)能的改變有兩種方式，做功和熱傳遞，而且兩者是等效的迅速向里推活塞，外界對氣體做功，而且沒來得及進行充分熱交換，內(nèi)能增加溫度升高，如果達到燃點即點燃，故A正確迅速向外拉活塞氣體對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，故B錯緩慢向里推活塞，外界對氣體做功，但由于緩慢推，可充分進行熱交換無法確定溫度情況，故C錯同理D錯 外界做功時，如果物體同時向外傳熱，則其內(nèi)能有可能不發(fā)生變化，金屬制成的氣缸是題中的一個隱含條件，金屬是熱

12、的良導體，缸內(nèi)氣體與外界可發(fā)生熱交換，緩慢向里推活塞，外界雖然做功，但金屬氣缸也會向外傳熱，氣體溫度雖會升高一些，但達不到柴油的燃點，只有迅速向里推活塞，金屬氣缸還來不及向外傳熱，氣體內(nèi)能急劇增加，溫度升高，才有可能使缸內(nèi)柴油達到燃點 【點評】【釋例2】如圖所示的實驗裝置中，把浸有乙醚的一小塊棉花放在厚玻璃筒內(nèi)底部，當很快向下壓活塞時，由于被壓縮的氣體驟然變熱，溫度升高達到乙醚的燃點，使浸有乙醚的棉花燃燒起來，此實驗的目的是要說明對物體( B )A、做功可以增加物體的熱量B、做功可以改變物體的內(nèi)能C、做功一定會升高物體的溫度D、做功一定可以使物態(tài)發(fā)生變化【解析】【點評】【釋例3】（2007廣東

13、物理·10）如圖所示為焦耳實驗裝置圖，用絕熱性能良好的材料將容器包好，重物下落帶動葉片攪拌容器里的水，引起水溫升高。關(guān)于這個實驗，下列說法正確的是（ AC ）水絕熱壁重物重物攪拌葉片A這個裝置可測定熱功當量B做功增加了水的熱量C做功增加了水的內(nèi)能D功和熱量是完全等價的，無區(qū)別【解析】【點評】5、內(nèi)能與熱量的區(qū)別： 內(nèi)能是一個狀態(tài)量，一個物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)能，而熱量是一個過程量，它表示由于熱傳遞而引起的變化過程中轉(zhuǎn)移的能量，即內(nèi)能的改變量如果沒有熱傳遞，就無所謂熱量，但此時物體仍有確定的內(nèi)能例如，我們只能說“某物體在某溫度時具有多少內(nèi)能”而不能說“某物體在某溫度時具有多少熱量

14、”【釋例1】關(guān)于物體內(nèi)能，下列說法中正確的是 AC A手感到冷時，搓搓手就會感到暖和些，這是利用做功改變物體的內(nèi)能 B將物體舉高或使它們的速度增大，是利用做功來使物體的內(nèi)能增大 C陽光照曬衣服，衣服的溫度升高，是利用熱傳遞來改變物體的內(nèi)能D用打氣筒打氣，簡內(nèi)氣體變熱，是利用熱傳遞來改變物體的內(nèi)能【解析】【點評】【變式一】下面關(guān)于物體內(nèi)能改變的說法中正確的是 B A、物體對外做功，其內(nèi)能必定改變 B、物體對外做功，其內(nèi)能不一定改變 C、物體吸收熱量，其內(nèi)能必增加 D、外界對物體做功，物體同時吸收熱量，其內(nèi)能必增加 【解析】【點評】【變式二】對于熱量、功和內(nèi)能三個物理量，下列各種說法中正確的是 A

15、 A熱量和功由過程決定，而內(nèi)能由狀態(tài)決定 B熱量、功和內(nèi)能的物理意義相同 C熱量和功都可以作為內(nèi)能的量度D內(nèi)能大物體含有的熱量多【解析】【點評】6、物體的內(nèi)能跟機械能的區(qū)別：（1）能量的形式不同：物體的內(nèi)能和物體的機械能分別跟兩種不同的運動形式相對應，內(nèi)能是由于組成物體的大量分子的熱運動及分子間的相對位置而使物體具有的能而機械能是由于整個物體的機械運動及其與它物體間相對位置而使物體具有的能（2）決定能量的因素不同：內(nèi)能只與（給定）物體的溫度和體積有關(guān)，而與整個物體的運動速度路物體的相對位置無關(guān)機械能只與物體的運動速度和跟其他物體的相對位置有關(guān)，與物體的溫度體積無關(guān)（3）一個具有機械能的物體，同

16、時也具有內(nèi)能；一個具有內(nèi)能的物體不一定具有機械能【釋例1】關(guān)于內(nèi)能和機械能下列說法正確的是（ BD ）A、機械能大的物體內(nèi)能一定很大 B、物體的機械能損失時內(nèi)能可能增加C、物體的內(nèi)能損失時機械能必然減少 D、物體的機械能為零而內(nèi)能不可為零【解析】機械能和內(nèi)能是兩種不同形式的能。物體的機械能可為零，但物體的內(nèi)能不可是零。物體的機械能損失時內(nèi)能可能增加。物體的內(nèi)能損失時機械能可能增加也可能減少。但兩者之間沒有直接的聯(lián)系。所以答案B、D正確。【點評】此題要求學生正確理解內(nèi)能和機械能兩種不同形式的能的區(qū)別。7、內(nèi)能、熱能、熱量、溫度、機械能的區(qū)別：（1）內(nèi)能-物體內(nèi)所有分子的動能和勢能之和.（2）熱能

17、-是物體內(nèi)能的不確切的說法.（3）熱量-在熱傳遞中用來度量物體內(nèi)能變化的多少. 熱量不表示內(nèi)能的多少,僅表示內(nèi)能的改變量.（4）溫度-物體分子平均動能的標志;指示著熱傳遞的方向.（5）機械能-物體整體動能與勢能的總和.知識點四、熱力學第一定律·能量守恒定律：（一）熱力學第一定律：1、改變物體內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞在一般情況下，如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程。2、熱力學第一定律內(nèi)容：物體內(nèi)能的增量U等于外界對物體做的功W和物體吸收的熱量Q的總和.3、表達式：U = W + Q4、符號法則：物體內(nèi)能增加時，U為正，物體內(nèi)能減少時，U為負；外界對物體做功時，W為正，物體對

18、外界做功時，W為負；物體吸收熱量時，Q為正，物體放出熱量時，Q為負5、幾種特殊情況：（1）物體與外界沒有熱交換時（絕熱過程）Q=0外界對物體做多少功，它的內(nèi)能就增加多少，反之物體對外界做功多少，它的內(nèi)能就減少多少， W = DU （2）物體與外界間沒有做功時，物體從外界吸收多少熱量，它的內(nèi)能就增加多少；物體向外界放出多少熱量，它的內(nèi)能就減少多少， Q = DU （3）若過程中始、末物體內(nèi)能不變， DU =0，則W+Q=0或W=-Q外界對物體做的功等于物體放出的熱量6、熱力學第一定律是反映機械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化和守恒的具體表現(xiàn)形式;【釋例1】空氣壓縮機在一次壓縮中，活塞對空氣做了2×105

19、J的功，同時空氣的內(nèi)能增加了1.5×105J，則它從外界吸收了熱量還是放出了熱量？ 傳遞的熱量是多少？【解析】放熱；放出了5×104J熱量【點評】【變式一】（2008江蘇物理·12）(1)空氣壓縮機在一次壓縮過程中，活塞對氣缸中的氣體做功為2.0×105J，同時氣體的內(nèi)能增加了1.5×l05J。試問：此壓縮過程中，氣體 (填“吸收”或“放出”)的熱量等于 J【解析】放出；5×104J【點評】【釋例2】在溫度均勻的液體中，一個小氣泡由液體的底層緩慢地升至液面，上升過程中氣泡的體積不斷增大，則氣泡在浮起過程中（ ）A、放出熱量 B、吸收熱

20、量 C、無吸熱也不放熱 D、無法判斷【解析】【點評】【釋例2】十七世紀七十年代，英國賽斯特城的主教約翰·維爾金斯設計了一種磁力“永動機”，其結(jié)構(gòu)如圖所示：在斜面頂端放一塊強磁鐵M，斜面上、下端各有一個小孔P、Q，斜面下有一個連接兩小孔的彎曲軌道。維爾金斯認為：如果在斜坡底放一個鐵球，那么在磁鐵的引力作用下，鐵球會沿斜面向上運動，當球運動到P孔時，它會漏下，再沿著彎曲軌道返回到Q，由于這時球具有速度可以對外做功。然后又被磁鐵吸引回到上端，到P處又漏下 對于這個設計，下列判斷中正確的是（ D ）PQM軌道A滿足能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，所以可行B不滿足熱力學第二定律，所以不可行C不滿足機械能守

21、恒定律，所以不可行D不滿足能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，所以不可行【解析】【點評】（二）能量守恒定律：1、物質(zhì)的不同運動形式對應不同形式的能，如機械能、內(nèi)能等；2、各種形式的能在一定條件下可以轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中，能的總量守恒。3、能量守恒定律：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變3、能量守恒定律的歷史意義4、能的轉(zhuǎn)化和守恒是自然界的普遍規(guī)律，違背該定律的永動機是永遠無法實現(xiàn)的。它是沒有條件的。5、理解：（1）某種形式的能減小，一定存在其他形式的能增加，且減小量和增加量一定相等。（2）某個物體的能減小，

22、一定存在其他物體的能量增加，且減小量和增加量一定相等。6、第一類永動機：（1）、永動機-不需要任何能量而能永遠運動的裝置。（2）、第一類永動機：人們把設想中的不消耗能量的機器叫做第一類永動機（3）、第一類永動機的設想由于違背了能量守恒定律，所以不可能制成 19世紀自然科學三大發(fā)現(xiàn)1、細胞學說:主要內(nèi)容是：細胞是動、植物有機體的基本結(jié)構(gòu)單位，也是生命活動的基本單位。這樣，就論證了整個生物界在結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性，細胞把生物界的所有物種都聯(lián)系起來了，生物彼此之間存在著親緣關(guān)系。這是對生物進化論的一個巨大的支持。細胞學說的建立有力地推動了生物學的發(fā)展，為辯證唯物論提供了重要的自然科學依據(jù)，恩格斯對此評價很

23、高，把細胞學說譽為19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一。2、生物進化論:1859年，英國生物學家和生物進化論的奠基者達爾文，在其巨著物種起源中提出了生物進化的自然選擇學說。該學說的要點是群體中的個體具有性狀差異，這些個體對其所處的環(huán)境具有不同的適應性；由于空間和食物有限，個體間存在生存競爭，結(jié)果，具有有利性狀的個體得以生存并通過繁殖傳遞給后代，具有不利性狀的個體會逐漸被淘汰(達爾文把自然界這種留優(yōu)汰劣的過程稱為自然選擇)；由于自然選擇的長期作用，分布在不同地區(qū)的同一物種就可能出現(xiàn)性狀分歧和導致新物種的形成。3、能量守恒和轉(zhuǎn)化定律:能量守恒和轉(zhuǎn)化定律，是19世紀自然科學的一塊重要理論基石。能量守恒的意

24、義首要的是建立物質(zhì)運動變化過程中的某種物理量間的等量關(guān)系。對此，我們無需知道物質(zhì)間實際的相互作用過程，也無需知道物質(zhì)運動變化過程中的能量間的轉(zhuǎn)化途徑，只要建立和物質(zhì)運動狀態(tài)相對應的能量與物理量間的關(guān)系，就可以對物質(zhì)運動變化過程中得初狀態(tài)和終狀態(tài)間建立一種等量關(guān)系，這樣便于對物質(zhì)運動變化過程的量求解。【釋例1】指出下列物理現(xiàn)象中，能量轉(zhuǎn)化情況：（1）兩小球相碰后，粘合在一起而靜止，是 能轉(zhuǎn)化為 能。（2）燃料在氣缸內(nèi)燃燒，氣缸內(nèi)氣體推動活塞運動，是_能轉(zhuǎn)化為_能。（3）給電熱水器內(nèi)的電阻絲通電，使水的溫度升高，是_能轉(zhuǎn)化為_能。（4）汽車緊急制動后在地面上滑行直到靜止的過程，是_能轉(zhuǎn)化為_能。（

25、5）跳傘運動員打開降落傘后，勻速下降階段是_能轉(zhuǎn)化為_能。【解析】【點評】【釋例2】下列說法正確的是 CD A、第二類永動機與第一類永動機一樣違背了能量守恒定律B、自然界中的能量是守恒的，所以能量永不枯竭，不必節(jié)約能源C、自然界中有的能量便于利用，有的不便于利用D、不可能讓熱量由低溫物體傳遞給高溫物體而不引起其它任何變化【解析】【點評】理想氣體【釋例3】（2004兩廣物理·8）如圖所示，密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞,活塞的上部封閉著氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計，置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部。另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時彈簧的彈性勢能為EP

26、(彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零)，現(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運動，經(jīng)過多次往復運動后活塞靜止，氣體達到平衡態(tài)，經(jīng)過此過程 D A、EP全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能B、EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能C、EP全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能D、EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能【解析】由于氣缸和活塞密閉絕熱,那么氣體與外界就無熱交換。活塞與器壁的摩擦忽略不計，則也沒有摩擦生熱的問題。最初彈簧的彈性勢能比較大，繩突然斷開,彈簧推動活塞向上運動,經(jīng)過多次往復運動后活塞靜止,氣體達到平衡態(tài)，說明彈簧的長度比斷開前長，活塞上升

27、，重力勢能增大?；钊兄亓Γ瑲怏w對活塞有向下的壓力，所以最終彈簧還是要被壓縮，有彈性勢能。彈簧形變量減小，氣體體積較小，內(nèi)能增加。選D。【點評】該題如果去分析中間的運動過程，問題將變得很復雜，用功能關(guān)系或能量守恒，問題一目了然。要有這種撥開烏云見太陽的結(jié)果，沒有理解上的深度是不可能的。AB【釋例4】（2007天津理綜·20）A、B兩裝置，均由一支一端封閉，一端開口且?guī)в胁Ａ莸墓軤钊萜骱退y槽組成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他條件都相同。將兩管抽成真空后，開口向下豎直插入水銀槽中（插入過程沒有空氣進入管內(nèi)），水銀柱上升至圖示位置停止。假設這一過程水銀與外界沒有熱交換，則下列說法正

28、確的是（ B ）AA中水銀的內(nèi)能增量大于B中水銀的內(nèi)能增量BB中水銀的內(nèi)能增量大于A中水銀的內(nèi)能增量CA和B中水銀體積保持不變，故內(nèi)能增量相同DA和B中水銀溫度始終相同，故內(nèi)能增量相同【解析】【點評】【釋例5】在某密閉隔熱的房間內(nèi)有一電冰箱，現(xiàn)接通電源使電冰箱開始工作，并打開電冰箱的門，則過段時間后室內(nèi)的溫度將（ ）A、降低 B、不變 C、升高 D、無法判斷【解析】【點評】【釋例6】第一類永動機是不可能制成的，這是因為第一類永動機 （ ）A不符合機械能守恒定律 B違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒定律C沒有合理的設計方案 D找不到合適的材料【解析】【點評】知識點五、熱力學第二定律·熱傳導過程的方向

29、性： 熱傳導過程的方向性 1、不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化.2、熱傳導過程是有方向的，這個過程可以向一個方向自發(fā)地進行，但是向相反方向不能自發(fā)地進行，要實現(xiàn)相反方向的過程，必須借助外界的幫助，因而產(chǎn)生其他影響或引起其他變化。【釋例1】熱傳導的方向性是指（ ）A熱量只能從高溫物體傳遞到低溫物體，而不能從低溫物體傳遞到高溫物體B熱量只能從低溫物體傳遞到高溫物體，而不能從高溫物體傳遞到低溫物體C熱量既能從高溫物體傳遞到低溫物體，又可以從低溫物體傳遞到高溫物體D熱量會自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，而不會自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體【解析】【點評】【釋例2】關(guān)于熱傳遞的下列

30、說法中正確的是 AB A、熱傳遞是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移 B、熱量總是從溫度高的物體傳給溫度低的物體而不引起其它變化 C、熱量總是從內(nèi)能多的物體傳給內(nèi)能少的物體 D、吸收熱量的物體溫度必上升【解析】【點評】 熱力學第二定律 1、一種表述是：按熱傳遞的方向性來表述(克勞修斯): 不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其它變化。（1）內(nèi)能可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體；（2）內(nèi)能可以從低溫物體傳到高溫物體，但要引起其它變化，如電冰箱、空調(diào)等，但要引起其它變化。2、另一種表述是：按機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來表述（開爾文): 不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化?；虻诙?/p>

31、類永動機是不可能制成的，即熱力學過程具有方向性。（1）機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；（2）內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能；（3）“不引起其它變化”是指熱機將獲得的內(nèi)能全部用來做功，而不向別處傳遞內(nèi)能，或不跟其它形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化；3、兩種表述是等價的：可以從一種表述導出另一種表述，兩種表述都稱為熱力學第二定律4、熱力學第二定律的意義：提示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，是獨立于熱力學第一定律的一個重要自然規(guī)律【釋例1】（2004天津理綜·15）下列說法正確的是 D A、熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體B、外界對物體做功，物體的內(nèi)能必定增加 C、第二類永動機不可能制成，是因為違反了能量守恒定律

32、D、不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化【解析】熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，但要引起其它變化，如冰箱制冷要消耗電能。A錯。 物體的內(nèi)能的改變由做功和熱傳遞兩種方式共同決定，如果物體放出的能量大于外界對物體做功，物體內(nèi)能減小，B錯。 第二類永動機不可能制成，是因為違反了熱傳導的方向性。C錯?！军c評】【釋例2】一種冷暖兩用空調(diào)銘牌標注有如下指標：輸入功率1kW，制冷能力1.2×104kJ/h，制熱能力1.3×104kJ/h，這樣，該空調(diào)在制熱時，每消耗1J的電能，將放出約3J的熱量。下列說法正確的是（ CD ）20090422A此數(shù)據(jù)違反了能量守恒

33、定律，所以銘牌標注的指標有錯誤B空調(diào)不論是制熱還是制冷都是將熱量從高溫物體傳給低溫物體，所以不違反熱力學第二定律C空調(diào)不論是制熱還是制冷都是將熱量從低溫物體傳給高溫物體，而且不違反熱力學第二定律D空調(diào)制熱時放出的熱量，一部分由電能轉(zhuǎn)化而來的，另一部分則是從室外吸收的【解析】【點評】 第二類永動機 1第二類永動機：人們把想象中能夠從單一熱源吸收熱量，全部用來做功而不引起其他變化的熱機叫做第二類永動機2第二類永動機不可能制成： 表示機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性盡管機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機械能，同時不引起其他變化3第一類永動機和第二類永動機： 它們都不可能制成，第一類永動

34、機的設想違反了能量守恒定律；第二類永動機的設想雖不違反能量守恒定律，但違背了跟熱現(xiàn)象相聯(lián)系的宏觀過程具有方向性的自然規(guī)律 【釋例1】關(guān)于第二類永動機，下列說法正確的是（AD ） A沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機叫做第二類永動機 B第二類永動機違反了能量守恒定律，所以不可能制成 C第二類永動機不可能制成，說明機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能 D第二類永動機不可能制成，說明機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機械能，同時不引起其他變化【解析】根據(jù)第二類永動機的定義可知A正確，第二類永動機不違反能量守恒定律，

35、但是違反第二定律，所以B選項錯誤.機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能在引起其他變化時是可能全部轉(zhuǎn)化為機械能的，所以C錯誤，D選項正確.【點評】第二類永動機：能從單一熱源吸收熱量全部用來做功而不引起其他變化的機械。如果這一類永動機能夠制成，它就可以從外界諸如空氣、海洋、土壤等單一熱源中不斷地吸取能量，而對外做功。眾所周知在空氣和海洋中內(nèi)能是取之不盡的，這樣的話飛機不用帶油箱，輪船不用帶燃料。人們?yōu)榇俗龀隽嗽S多努力，做了大量的嘗試，但是第二類永動機始終還是沒能制成。伴隨著一次次的失敗，終于認識到第二類永動機是不可能制成的。這個結(jié)論是開爾文首先提出來的。 能量耗散 1能量耗散：流散的內(nèi)能無法重新收集起來

36、加以利用的現(xiàn)象叫做能量耗散2能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性【釋例1】下列對能量耗散理解正確的是（ ） A、能量耗散說明能量在不停減少 B、能量耗散遵循能量守恒 C、能量耗散說明能量不能憑空產(chǎn)生，但可憑空消失 D、能量耗散從能量轉(zhuǎn)化角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性【解析】【點評】【釋例2】下列說法正確的是（ BC ）A一個盛有一定質(zhì)量氣體的密閉容器，當容器做自由落體運動處于完全失重狀態(tài)時，氣體對容器底部的壓力為零B對于一定種類的大量氣體分子，在一定溫度時，處于一定速率范圍內(nèi)的分子數(shù)所占的百分比是確定的C能量的耗散是從能量的轉(zhuǎn)化角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性

37、D只要有足夠高的技術(shù)條件，絕對零度是可以達到的【解析】【點評】【釋例3】（2007廣東理科）下述做法能改善空氣質(zhì)量的是（ B ） A以煤等燃料作為主要生活燃料B利用太陽能、風能和氫能等能源替代化石能源C鼓勵私人購買和使用汽車代替公交車D限制使用電動車知識點六、熱力學第三定律：1、內(nèi)容：絕對零度不可達到：2、理解：T=t（數(shù)值上）【釋例1】1997年諾貝爾物理學獎授與朱棣文等三人,以表彰他們在激光冷卻和捕獲原子的方法上所作出的貢獻。目前已應用激光將原子的溫度冷卻到10-12k的數(shù)量級,已經(jīng)非常接近0k,下列關(guān)于”0k”說法中正確的是( D)A、0k即00C，隨著科學的發(fā)展是可以達到的B、0k即0

38、0C，只能無限接近，但不可能達到C、0k即絕對零度，隨著科學的發(fā)展是可以達到的D、0k即絕對零度，只能無限接近,但不可能達到【解析】【點評】1題型關(guān)于內(nèi)能的理解及應用： 方法指導 解題示范 一、分子動能：【例題2】質(zhì)量相同的氫氣和氧氣，溫度相同，下列說法正確的是 C A每個氧分子的動能都比每個氫分子的動能大B每個氫分子的速率都比每個氧分子的速率大C兩種氣體分子平均動能一定相等D兩種氣體分子的平均速率一定相等選題目的：理解不同的物質(zhì)的分子動能情況【解析】因為溫度相同，所以兩種氣體分子平均動能一定相等，但具體到每一個分子，其動能有大在小，無法比較，A錯氫分子質(zhì)量比氧分子質(zhì)量小，氫分子的平均速率一定

39、比氧分子的平均速率大，D錯氫氣中有運動速率很小的分子，氧氣中有運動速率很大的分子，B錯。【點評】【例題3】質(zhì)量、溫度均相等的一杯水和一個鋼球相比較，下列說法正確的是 BD A它們的內(nèi)能一定相等 B它們的分子平均動能一定相等 C它們的分子平均速率一定相等 D把鋼球浸沒在水中，它們的內(nèi)能一定不改變選題目的：理解溫度是物體平均動能的量度【解析】因為它們的溫度相同，分子平均動能一定相等，質(zhì)量相等的水和銅分子數(shù)不同，它們的物態(tài)也不相同，故它們的內(nèi)能不一定相等；水分子和銅分子質(zhì)量不相等，它們的分子平均動能又相等，故它們的分子平均速率一定不相等；它們的溫度相等，相互間不會發(fā)生熱傳遞，此時又不存在外界對它們做

40、功或它們對外界做功，它們的內(nèi)能一定不會改變?！军c評】二、分子勢能：【例題1】（關(guān)于分子勢能與體積的關(guān)系）對于分子間勢能與體積的關(guān)系，下列說法中正確的是 ACD A、物體體積不變，分子勢能不改變B、物體體積增大，分子間勢能必增大C、物體體積增大，分子間勢能可能增大D、物體體積減小，分子間勢能可能增大【解析】熟知分子勢能與分子間距離的復雜關(guān)系，消除分子勢能越大，體積越大的誤解，才能正確解答本題【點評】【例題2】關(guān)于分子間的相互作用力及分子勢能，下列說法中正確的是 AC A分子間不論分子距離遠近，只要有引力一定有斥力B分子間距離越小，引力越小，斥力越大C分子間顯示斥力時，距離越小，分子勢能越大D分子

41、間顯示引力時，距離越大，分子勢能越小選題目的：分子間距與分子勢能的關(guān)系【解析】分子間的引力和斥力是同時存在的，且隨分子間距離的增大而減小，減小而增大，（B）錯當分子間顯示斥力時，距離越小，越要克服分子做功，分子勢能越大，當分子間顯示引力時，距離越大，也要克服分子力做功，分子勢能也越大，（D）錯?！军c評】【例題3】兩個分子甲和乙相距較遠（此時它們之間的分子力可忽略），設甲固定不動，乙逐漸靠近甲，直到不能再靠近為止的整個過程中 A分子力總是對乙做正功 B乙總是克服分子力做功C先是乙克服分子力做功；然后分子力對乙做正功D先是分子力對乙做正功；然后乙克服分子力做功選題目的：理解分子力隨其間距變化情況【

42、解析】在乙分子逐漸向甲分子靠攏的過程中，r>r0時，分子力表現(xiàn)為引力，此時分子對乙做正功，r<r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，阻礙乙分子靠攏，此時分子力做負功，即乙克服分子力做功所以，正確選項（D）【點評】【例題4】有兩個分子，用r表示它們之間的距離，當r=r0時，兩分子間的斥力和引力相等，使兩分子從相距很遠處（r>r0）逐漸靠近，直至不能靠近為止（r<r0）。在整個過程中兩分子間相互作用的勢能 A一直增加 B一直減小 C先增加后減小 D先減小后增加【解析】根據(jù)動和能的關(guān)系，分子勢能的變化是和分子力和功相聯(lián)系的分子力對分子做正功，分子勢能減?。环肿涌朔肿恿ψ龉?，分子勢能增加

43、當r=r0時，分子間引力和斥力相等，表現(xiàn)分子力等于零；當r>r0時，分子引力大于斥力，表現(xiàn)出的分子力為引力；當r<r0時分子引力小于斥力，表現(xiàn)出分子力為斥力，在兩分子從rr0處靠近，直至r<r0為止的整個過程中，當r>r0時分子力做正功，使分子勢能減少，當r<r0時，則分子克服分子力做功，分子勢能增加，不難看出，當r=r0時分子勢能最小。正確選項為D【點評】【例題5】若已知分子勢能增大，則在這個過程中 A一定克服分子力做功 B分子力一定減小 C分子間距離的變化情況無法確定 D以上說法都不正確【解析】分子勢能增大，說明分子力一定做負功，或者說一定克服分子力做功，所以

44、選項A正確我們知道，當r>r0時，分子勢能增大說明r增大，分子力減??；當r<r0時，分子勢能增大說明r減小，分子力增大，因題目未說明初始狀態(tài)分子間的距離r是大于、小于或等于r0，所以對分子力和分子距離的變化情況無法確定，選項C正確，B和D錯誤【點評】【例題6】如圖，甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于X軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示，F(xiàn)0為斥力，F(xiàn)0為引力，a、b、c、d為x軸上四個特定的位置，現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則（ BC ）A、乙分子由a到b做加速運動，由b到c做減速運動B、乙分子由a到c做加速運動，到達c時速度最大C、乙分子由a到b的過程

45、中，兩分子相互間的分子勢能一直減少D、乙分子由b到d的過程中，兩分子間的分子勢能一直增加【解析】【點評】【例題7】（2003江蘇高考·3）如圖，甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于x 軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示，F(xiàn) > 0為斥力，F(xiàn) < 0為引力，a、b、c、d 為x 軸上四個特定的位置，現(xiàn)把乙分子從a 處由靜止釋放，則 （ BC ） A乙分子從a 到b 做加速運動，由b 到c 做減速運動 B乙分子由a 到c 做加速運動，到達c 時速度最大 C乙分子由a 到b 的過程中，兩分子間的分子勢能一直減少 D乙分子由b 到d 的過程中，兩分子間的

46、分子勢能一直增加【解析】【點評】【例題8】（2005江蘇物理·7）下列關(guān)于分子力和分子勢能的說法中，正確的是（ C ）A、當分子力表現(xiàn)為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而增大B、當分子力表現(xiàn)為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而減小C、當分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大D、當分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而減小【解析】【點評】【例題9】（2007江蘇物理·1）分子動理論較好地解釋了物質(zhì)的宏觀熱力學性質(zhì)。據(jù)此可判斷下列說法中錯誤的是（ B ）A、 顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停的作無規(guī)則

47、運動，這反映了液體分子運動的無規(guī)則性B、 分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大，一定先減小后增大C、 分子勢能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大D、 在真空、高溫條件下，可以利用分子擴散向半導體材料摻入其它元素【解析】【點評】r2rOEpr1··【例題10】（2010全國理綜1·19）右圖為兩分子系統(tǒng)的勢能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線。下列說法正確的是（ BC ）A當r大于r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為引力B當r小于r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力C當r等于r2時，分子間的作用力為零D在r由r1變到r2的過程中，分子間的作用力做負功【解析】分子間距等于r0時

48、分子勢能最小，即r0= r2。當r小于r1時分子力表現(xiàn)為斥力；當r大于r1小于r2時分子力表現(xiàn)為斥力；當r大于r2時分子力表現(xiàn)為引力，A錯BC對。在r由r1變到r2的過程中，分子斥力做正功分子勢能減小，D錯誤。【命題意圖與考點定位】分子間距于分子力、分子勢能的關(guān)系?！军c評】【例題10】如圖所示，甲分子固定在坐標原點O，乙分子沿x軸運動，兩分子間的分子勢能Ep與兩分子間距離的變化關(guān)系如圖中曲線所示。圖中分子勢能的最小值為-E0。若兩分子所具有的總能量為0。則下列說法中正確的是( BD )A.乙分子在P點(x=x2)時，加速度最大B.乙分子在P點(x=x2)時，其動能為E0C.乙分子在Q點(x=x

49、1)時，處于平衡狀態(tài)D.乙分子的運動范圍為xx1【解析】【點評】三、物體內(nèi)能：【例題1】下列說法正確的有 D A某氣體的溫度是00C，則該氣體中每一個分子的溫度也是00CB運動快的分子溫度較高，運動慢的分子溫度較低C如果一摩爾物質(zhì)的內(nèi)能為E，則每個分子的內(nèi)能為E/NA（NA為阿伏伽德羅常數(shù)）D以上說法均不對選題目的：理解溫度與內(nèi)能的聯(lián)系【解析】溫度是物體內(nèi)所有分子熱運動的宏觀表現(xiàn)，內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動能和勢能的總和，對單個分子或少數(shù)分子，溫度和內(nèi)能均無意義 【點評】【例題2】已知某物體的溫度升高了，那么下列哪些說法是正確的 C A該物體內(nèi)所有分子的動能都增大了B該物體內(nèi)所有分子的勢能都增大了

50、C該物體內(nèi)分子平均動能增大了D該物體熱量增多了選題目的：理解溫度與物體內(nèi)能的關(guān)系【解析】物體內(nèi)分子運動速率各不相同，有的快，有的慢，溫度升高了，分子平均動能增大，只反映分子運動的整體表現(xiàn)，并不是所有分子的動能都增加了分子勢能只與分子間距離有關(guān)與溫度無關(guān)A、B均錯分子動能和分子勢能的改變，只會引起內(nèi)能的變化，熱量只有在熱傳遞過程中才有意義，故D也錯【點評】【例題3】關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是 BC A相同質(zhì)量的兩種物體，升高相同的溫度，內(nèi)能增量一定相同 B一定量00C的水結(jié)成00C的冰，內(nèi)能一定減少 C一定量氣體體積增大，但既不吸熱也不放熱，內(nèi)能一定減少 D一定量氣體吸收熱量而保持體積不變

51、，內(nèi)能一定減少【解析】內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的動能和相互作用的勢能之和相同質(zhì)量的兩種物體，分子數(shù)不同，初始溫度及分子間相互作用都不盡相同，升高相同的溫度時，內(nèi)能增量不一定相同，選項A不正確 0的水結(jié)成0的冰，既放出熱量，又增大體積對外做功，因此，其內(nèi)能一定減少，選項B正確 一定量氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程，對外做功，氣體的內(nèi)能一定減少，選項C正確。 一定量氣體吸收熱量而體積不變，氣體不對外做功，內(nèi)能一定增加而不可能減少，選項D錯誤 【點評】【例題4】鍋爐中盛有1500kg的水，當對其加熱使其內(nèi)能增加1.26 ×107J時，溫度將上升多少？水的比熱容c= 4.2 ×103J/(kg·k) 【解析】水吸收的熱量全部用來增加它的內(nèi)能： Q=cmt【點評】【例題5】如圖所示，直立的絕熱容器中間有一導熱隔板，容器的上部裝有某種氣體1mol，容器的下部裝有2mol同種