高中物理粵教版3第三章熱力學(xué)基礎(chǔ) 章末復(fù)習(xí)課

章末復(fù)習(xí)課【知識(shí)體系】[答案填寫(xiě)]①內(nèi)能②ΔU＝W③內(nèi)能④等效⑤ΔU＝Q＋W⑥能量守恒定律⑦自發(fā)地⑧單一熱源⑨增大⑩無(wú)序程度?熱力學(xué)第二定律主題1熱力學(xué)第一定律1．熱力學(xué)第一定律．ΔU＝W＋Q.正確理解公式的意義及符號(hào)含義是解決本類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵．(1)外界對(duì)物體做功，W>0；物體對(duì)外做功，W<0.(2)物體從外界吸熱，Q>0；物體放出熱量，Q<0.(3)ΔU>0，物體的內(nèi)能增加；ΔU<0，物體的內(nèi)能減少．分析題干，確定內(nèi)能改變的方式(W，Q)→判斷W，Q的符號(hào)→代入公式ΔU＝W＋Q→得出結(jié)論eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(ΔU>0，則內(nèi)能增加|ΔU|；,ΔU<0，則內(nèi)能減少|(zhì)ΔU|.))2．做功、熱傳遞與內(nèi)能變化的關(guān)系．(1)存在溫度差是發(fā)生熱傳遞的必要條件，熱量是物體熱傳遞過(guò)程中物體內(nèi)能的改變量，熱量與物體內(nèi)能的多少、溫度的高低無(wú)關(guān)．(2)機(jī)械能是描述物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量，而內(nèi)能是描述物體內(nèi)部狀態(tài)的量．兩者沒(méi)有直接關(guān)系，但可以相互轉(zhuǎn)化．(3)理想氣體其內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，體積變大，氣體對(duì)外做功；體積減小，外界對(duì)氣體做功．做功的多少可以根據(jù)公式W＝P·ΔV進(jìn)行計(jì)算．【典例1】某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時(shí)車(chē)胎內(nèi)的氣壓高于清晨時(shí)的，且車(chē)胎體積增大．若這段時(shí)間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，那么下列說(shuō)法正確的是()A．外界對(duì)胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能減小B．外界對(duì)胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大C．胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減小D．胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能增大解析：對(duì)車(chē)胎內(nèi)的理想氣體分析知，因?yàn)槭抢硐霘怏w，分子勢(shì)能認(rèn)為是0，內(nèi)能只看分子動(dòng)能；中午溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，故內(nèi)能增大，體積增大，胎內(nèi)氣體對(duì)外做功，故選D.答案：D針對(duì)訓(xùn)練1．(多選)如圖所示，水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在氣缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng)，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲．氣缸壁和隔板均絕熱．初始時(shí)隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等．現(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時(shí)間后切斷電源．當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時(shí)，與初始狀態(tài)相比()A．右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變B．左右兩邊氣體溫度都升高C．左邊氣體壓強(qiáng)增大D．右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量解析：當(dāng)電熱絲通電后，右邊的氣體溫度升高，氣體膨脹，將隔板向左推，對(duì)左邊的氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，內(nèi)能增加，氣體的溫度升高．根據(jù)氣體實(shí)驗(yàn)定律左邊的氣體壓強(qiáng)增大，B、C正確．右邊氣體內(nèi)能的增加值為電熱絲發(fā)出的熱量減去對(duì)左邊的氣體所做的功，D錯(cuò)．答案：BC主題2熱力學(xué)第二定律1．熱力學(xué)第二定律的兩種表述．(1)熱傳導(dǎo)具有方向性：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體．(2)機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不產(chǎn)生其他影響．2．熱力學(xué)第二定律的微觀解釋?zhuān)磺凶匀贿^(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行，即在任何自然過(guò)程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減少．應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意把握“方向性”和“熵增加原理”來(lái)正確分析和判定．第一類(lèi)“永動(dòng)機(jī)”：是指設(shè)想中的既不消耗能量又能源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器．它違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因此，不可能實(shí)現(xiàn)．第二類(lèi)“永動(dòng)機(jī)”：是指設(shè)想中的效率達(dá)到100%的熱機(jī)．第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)雖沒(méi)有違背能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，但違背了熱力學(xué)第二定律，因此也是不可能實(shí)現(xiàn)的．3．分析問(wèn)題的方法．(1)掌握熱力學(xué)第二定律時(shí)，要注意理解其本質(zhì)，即熱力學(xué)第二定律是對(duì)宏觀自然過(guò)程進(jìn)行方向的說(shuō)明．凡是對(duì)這種宏觀自然過(guò)程進(jìn)行方向的說(shuō)明，都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述．本章對(duì)熱力學(xué)第二定律的表述很多，但這些不同形式的表述都是等價(jià)的．(2)自然過(guò)程：自然過(guò)程是指沒(méi)有外來(lái)干擾自然進(jìn)行的過(guò)程．(3)熱傳導(dǎo)具有方向性：兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí)，熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，而低溫物體不可能自發(fā)地將熱量傳給高溫物體．要實(shí)現(xiàn)低溫物體向高溫物體傳遞熱量，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．(4)氣體的擴(kuò)散現(xiàn)象具有方向性：兩種不同的氣體可以自發(fā)地進(jìn)入對(duì)方，最后成為均勻的混合氣體，但這種均勻的混合氣體絕不會(huì)自發(fā)地分開(kāi)，成為兩種不同的氣體．(5)機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性：物體在水平面上運(yùn)動(dòng)，因摩擦而逐漸停止下來(lái)，但絕不可能出現(xiàn)物體吸收原來(lái)傳遞出去的熱量后，自發(fā)地在地面上重新運(yùn)動(dòng)起來(lái)．(6)氣體向真空膨脹具有方向性：氣體可自發(fā)地向真空容器膨脹，但絕不可能出現(xiàn)氣體自發(fā)地從容器中流出，容器內(nèi)變?yōu)檎婵眨镜淅?】(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體B．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也能從低溫物體傳到高溫物體C．機(jī)械功可以全部轉(zhuǎn)化為熱量，但熱量不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械功D．機(jī)械功可以全部轉(zhuǎn)化為熱量，熱量也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械功解析：由熱傳遞產(chǎn)生的條件可知熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，當(dāng)外界對(duì)系統(tǒng)做功時(shí)，可以使系統(tǒng)從低溫物體吸收熱量傳到高溫物體，但不是自發(fā)的，所以A錯(cuò)誤，B正確；運(yùn)動(dòng)物體克服摩擦力做功，最終停止，這個(gè)過(guò)程機(jī)械功全轉(zhuǎn)化為熱量．在溫度不變的膨脹過(guò)程中，系統(tǒng)吸熱全用于對(duì)外做功，所以C錯(cuò)誤，D正確．答案：BD針對(duì)訓(xùn)練2．(多選)下面關(guān)于熱力學(xué)第二定律微觀意義的說(shuō)法中正確的是()A．從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律B．一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性減小的方向進(jìn)行C．有的自然過(guò)程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行，有的自然過(guò)程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性減小的方向進(jìn)行D．在任何自然過(guò)程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小解析：系統(tǒng)的熱力學(xué)過(guò)程就是大量分子無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，從微觀角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，所以A對(duì)；熱力學(xué)第二定律的微觀意義是“一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行”，所以B、C均錯(cuò)；D項(xiàng)是在引入熵之后對(duì)熱力學(xué)第二定律微觀意義的描述，D對(duì)．答案：AD統(tǒng)攬考情本章考查多以選擇題的形式出現(xiàn)，主要考查熱力學(xué)第一定律，改變內(nèi)能的途徑：做功和熱傳遞，并結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程進(jìn)行考查．對(duì)熱力學(xué)第二定律主要以一個(gè)選項(xiàng)的形式出現(xiàn)，主要是熱力學(xué)第二定律的兩種表述及其微觀意義．真題例析(2023·課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷)(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其p-T圖象如圖所示，下列判斷正確的是()A．過(guò)程ab中氣體一定吸熱B．過(guò)程bc中氣體既不吸熱也不放熱C．過(guò)程ca中外界氣體所做的功等于氣體所放的熱D．a(chǎn)、b和c三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小E．b和c兩個(gè)狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同解析：在ab段體積不變則W＝0，但溫度升高物體內(nèi)能增大即ΔU>0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，則吸熱，故A正確．過(guò)程bc中溫度不變則內(nèi)能不變即ΔU＝0，但體積增大，氣體對(duì)外做功W<0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，Q>0，故吸熱，則B錯(cuò)．過(guò)程ca中溫度減小即ΔU<0，體積減小外界對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，兩者不會(huì)相等，放出的熱量多，故C錯(cuò)．a(chǎn)、b和c三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài)a的溫度最小，故分子的平均動(dòng)能最小，則D正確．b和c兩個(gè)狀態(tài)中溫度相同分子平均動(dòng)能相等，但體積增大分子密集程度變小造成撞擊次數(shù)減小，故E正確．答案：ADE針對(duì)訓(xùn)練(多選)關(guān)于一定量的氣體，下列說(shuō)法正確的是()A．氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積，而不是該氣體所有分子體積之和B．只要能減弱氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低C．在完全失重的情況下，氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)為零D．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加E．氣體在等壓膨脹過(guò)程中溫度一定升高解析：氣體的分子間距很大，故氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積，而不是該氣體所有分子體積之和，A正確；溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，溫度降低，分子的熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度降低，B正確；在完全失重的情況下，氣體分子仍在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，對(duì)容器壁的壓強(qiáng)一定不為零，C錯(cuò)誤；氣體從外界吸收熱量的同時(shí)，有可能對(duì)外做功，其內(nèi)能不一定增加，D錯(cuò)誤；由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝k可知，等壓膨脹過(guò)程中的溫度一定升高，E正確．答案：ABE1．如圖，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)過(guò)ab過(guò)程到達(dá)狀態(tài)b或者經(jīng)過(guò)ac過(guò)程到達(dá)狀態(tài)c.設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為T(mén)b和Tc，在過(guò)程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac則()A．Tb>Tc，Qab>Qac B．Tb>Tc，Qab<QacC．Tb＝Tc，Qab>Qac D．Tb＝Tc，Qab<Qac解析：由理想氣體狀態(tài)方程在bc兩點(diǎn)：eq\f(2p0V0,Tc)＝eq\f(p02V0,Tb)，則Tb＝Tc，過(guò)程ab和過(guò)程ac內(nèi)能的增量相同且ΔU>0.過(guò)程ab體積增大則對(duì)外做功，即W<0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，則吸收的熱量Qab＝ΔU＋|W|，過(guò)程ac體積不變W＝0，則ΔU＝Qac，則C正確．答案：C2．某未密閉房間內(nèi)的空氣溫度與室外的相同，現(xiàn)對(duì)該室內(nèi)空氣緩慢加熱，當(dāng)室內(nèi)空氣溫度高于室外空氣溫度時(shí)()A．室內(nèi)空氣的壓強(qiáng)比室外的小B．室內(nèi)空氣分子的平均動(dòng)能比室外的大C．室內(nèi)空氣的密度比室外的大D．室內(nèi)空氣對(duì)室外空氣做了負(fù)功解析：由于房間是未密封的，它與外界是相通的，故室內(nèi)的空氣壓強(qiáng)與室外的空氣壓強(qiáng)相等，A錯(cuò)誤；由于室內(nèi)的空氣溫度高于室外的空氣溫度，而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，故室內(nèi)空氣分子的平均動(dòng)能比室外的大，B正確；室內(nèi)空氣的密度小于室外空氣的密度，C錯(cuò)誤；室內(nèi)的空氣會(huì)向室外膨脹，所以室內(nèi)的空氣對(duì)室外空氣做正功，D錯(cuò)誤．答案：B3．(多選)如圖為某同學(xué)設(shè)計(jì)的噴水裝置，內(nèi)部裝有2L水，上部密封1atm的空氣0.5L，保持閥門(mén)關(guān)閉，再充入1atm的空氣0.1L，設(shè)在所有過(guò)程中空氣可看成理想氣體，A．充氣后，密封氣體壓強(qiáng)增加B．充氣后，密封氣體的分子平均動(dòng)能增加C．打開(kāi)閥門(mén)后，密封氣體對(duì)外界做正功D．打開(kāi)閥門(mén)后，不再充氣也能把水噴光答案：AC4．如圖，內(nèi)壁光滑、導(dǎo)熱良好的氣缸中用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體．當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，缸內(nèi)氣體()A．內(nèi)能增加B．對(duì)外做功C．壓強(qiáng)增大D．分子間的引力和斥力都增大解析：對(duì)活塞：p＝p0＋eq\f(mg,S)，知壓強(qiáng)不變；由等壓變化規(guī)律：溫度升高體積增大，體積增大則對(duì)外做功；導(dǎo)熱良好則溫度不變，內(nèi)能便不變；對(duì)理想氣體不