热力学定律 能量守恒定律

1、第2节 热力学定律 能量守恒定律1. 物体内能的变变化(1)改变变内能的两种方式做功：当做功使物体的内能发发生改变变的时时候，外界对对 物体做了多少功，物体内能就 多少；物体对对外界 做了多少功，物体内能就 多少热传递热传递 ：当热传递热传递 使物体的内能发发生改变变的时时候， 物体吸收了多少热热量，物体内能就 多少；物体放 出了多少热热量，物体内能就 多少一、 热力学第一定律和能量守恒定律增加 减少增加 减少(2)两种改变变方式间间的关系两者在 上是等效的两者的本质质区别别：做功是其他形式的能和内能的相 互 ，热传递热传递 是内能的 2热热力学第一定律(1)内容：一个热热力学系统统的内能增量等于外界向它传传 递递的热热量与外界对对它所做的功的和(2)公式：U .改变变物体的内能转转化转转移WQ3能量守恒定律内容：能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，它只 能从一种形式 为为另一种形式，或者从一个物体到另一个物体，在能的转转化或转转移过过程中其不变变二、 热力学第二定律1. 热热力学第二定律的两种表述表述一(按照热传导热传导 的方向性来表述)：热热量不可能自发发 地从 物体传传到 物体表述二

2、(按照机械能与内能转转化过过程的方向性来表述)：不 可能从单单一热热源吸收热热量，全部对对外做功，而不产产生其 他影响它也可以表述为为：第二类类永动动机是不可能制成 的产产生消失 转转化转转移总总量低温高温这这两种表述是等效的，即可以从一种表述导导出另一 种表述2热热力学第二定律的实质实质 ：揭示了大量分子参与 的宏观过观过 程的 ，使人们认识们认识 到自然界中进进 行的涉及热现热现 象的宏观过观过 程都具有方向性3热热力学过过程方向性的实实例方向性科目三考试 http:/ 科目3实际道路考 试技巧、视频教程科目四考试 http:/ 科目四模拟考试题 C1 科目四仿真考试4. 热热力学第一定律和热热力学第二定律的关系热热力学第一定律是和热现热现 象有关的物理过过程中能量守恒的特殊表达形式，而第二定律指出了能量转转化与守恒能否实现实现 的条件和过过程的方向，指出了一切变变化过过程的自然发发展是不可逆的，除非靠外界影响，所以二者既相互联联系又相互补补充 5. 两类类永动动机的比较较第一类类永动动机第二类类永动动机不需要任何动动力或燃料 ，却能不断地对对外做功 的机器从单单一热热源吸收热热量

3、， 全部对对外做功，而不产产 生其他影响的机器 违违背能量守恒，不可能 制成不违违背能量守恒，违违背 热热力学第二定律，不可 能制成三、热力学第三定律绝对绝对 零度绝对绝对 零度热热力学第三定律：不可能通过过有限的过过程把一个物体冷 却到 ( 不可能达到)题型一：热力学第一定律的理解及应用例1 (1)密闭闭有空气的薄塑料瓶因降温而变变扁，关 于此过过程中瓶内空气(不计计分子势势能)说说法正确的是 ( )A内能增大，放出热热量B内能减小，吸收热热量C内能增大，对对外界做功D. 内能减小，外界对对其做功(2)一定质质量的气体，在从一个状态态变变化到另一个状 态态的过过程中，吸收热热量280 J，并对对外做功120 J， 试问试问 ：这这些气体的内能发发生了怎样样的变变化？如果这这些气体又返回原来的状态态，并放出了240 J热热 量，那么在返回的过过程中是气体对对外界做功，还还是外 界对对气体做功？做功多少？【思路点拨】明白温度是分子平均动能的标志，弄清 热力学第一定律的符号法则和符号的含义是解题的关 键【答案】(1)D (2) 增加了160 J 外界对气体做功 80 J【方法与知识感悟】1

4、.热力学第一定律中的符号规 定及意义： 2温度、内能、热量、功之间的区别概 念温度内能热量功含 义表示物体的冷 热程度，是物 体分子平均动 能大小的标志 ，它是大量分 子热运动的集 体表现，对个 别分子来说没 有意义物体内所有 分子动能和 势能的总和 ，它是由大 量分子的热 运动和分子 的相对位置 所决定的能是热传递过 程中内能的 改变量，热 量用来量度 热传递过程 中内能转移 的多少做功过程是 机械能和其 他形式的能( 包括内能)之 间的转化关 系温度和内能是状态量，热量和功则是过程量热传递的前 提条件是存在温差，传递的是热量而不是温度，实质上是 内能的转移题型二：对热力学第二定律的理解例2 下列说说法正确的是( )A机械能全部变变成内能是不可能的B第二类类永动动机不可能制成功的原因是因为为能 量既不会凭空产产生，也不会凭空消失，只能从一 个物体转转移到另一个物体，或者从一种形式转转 化成另一种形式C根据热热力学第二定律可知，热热量不可能从低 温物体传传到高温物体D从单单一热热源吸收的热热量全部变变成功是可能 的【解析】机械能可以完全转变为内能，比如运动的 物体因为摩擦而停下来，A错

5、误；第二类永动机不 违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，B 错误；由热力学第二定律的内容可知，C错误；只 有D是正确的该情形可以实现，但要引起其他变 化【答案】D1(2012福建)关于热热力学定律和分子动动理论论，下列 说说法正确的是( )A一定量气体吸收热热量，其内能一定增大B不可能使热热量由低温物体传递传递 到高温物体C若两分子间间距离增大，分子势势能一定增大D若两分子间间距离减小，分子间间引力和斥力都增大D【解析】由热力学第一定律UWQ知，一定量 气体吸收热量内能不一定增大，例如气体对外做功 ，且WQ，那么内能将会减少，故A项错误；热力 学第二定律的一种表述为：不可能使热量由低温物 体传递到高温物体，而不引起其他变化，关键理解 “而不引起其他变化”，如果“引起其他变化”，完全 可以实现将热量从低温物体传递到高温物体，故B 项错误；当rr0时，分子力表现为斥力，当分子间 距增大时，分子势能减小，故C项错误；根据分子 引力、斥力随分子间距的变化规律知，D项正确2空气压缩压缩 机在一次压缩过压缩过 程中，活塞对对气缸中的 气体做功为为2.0105 J，同时时气体的内能增加了1.5

6、105 J试问试问 ：此压缩过压缩过 程中，气体 (填“吸收”或 “放出”)的热热量等于 J.放出 5104【解析】由热力学第一定律WQU，得QU W5104 J，说明气体放出热量5104 J.3(1)图图a、b是潮汐发电发电 示意图图涨涨潮时时开闸闸，水由 通道进进入海湾水库库蓄水，待水面升至最高点时时关闭闸闭闸 门门(见图见图 a)当落潮时时，开闸闸放水发电发电 (见图见图 b)设设海湾 水库库面积为积为 5.0108 m2，平均潮差为为3.0 m，一天涨涨落潮 两次，发电发电 的平均能量转转化率为为10%，则则一天内发电发电 的平均功率约为约为 (海水取1.0103 kg/m3，g取10 m/s2)( )BA2.6104 kW B5.2104 kWC2.6105 kW D5.2105 kW(2)下图为图为 双水库库潮汐电电站原理示意图图两个水库库之 间间始终终保持着水位差，可以全天发电发电 涨涨潮时时，闸闸 门门的开关情况是 ；落潮时闸门时闸门 的开关情 况是从能量的角度说说，该电该电 站是将海水的转转化为为水轮轮机的动动能，再推动发电动发电 机 发电发电 A关B开B关A开重力势

7、势能【巩固基础】1关于物体的内能的变变化，以下说说法中正确的是( )A物体放出热热量，内能一定减小B物体对对外做功，内能一定减小C物体吸收热热量，同时对时对 外做功，内能可能不变变D物体放出热热量，同时对时对 外做功，内能可能不变变C【解析】物体内能的变化与外界对物体做功(或物体对外界做功)、物体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关物体放出热量，但外界有可能对其做功，故内能有可能不减 小，A错误；同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减小，B错误；若物体吸收的热量与对外做功相等，则内能不变，C正确；而放热与对外做功都是使物体内能减小，D错误2对对于热热量、功和内能三个物理量，下列各种说说 法中正确的是( )A热热量和功是由过过程决定的，而内能是由物体的 状态态决定的B物体的内能越大，热热量越多C热热量和功都可以作为为内能的量度D内能大的物体含的热热量一定多A【解析】热量和功是过程量，内能是状态量它们 具有不同的物理意义，热量只有在涉及到能量传递 时才有意义因此说某个物体的热量多少是错误的 热量和功都可量度内能改变的多少，而不能量度 内能的多少选项A正确*3.下列关于热热学现

8、现象和热热学规规律的说说法中，不正确的 是( )A观观察液体中悬悬浮的小颗颗粒，温度越高，布朗运动动越 剧剧烈，说说明温度越高，液体分子的无规则规则 运动动越剧剧烈B分子间间同时时存在着引力和斥力，分子间间引力随分子 间间距离的增大而增大，而分子间间斥力随距离的增大而 减小C随着科学技术术的发发展，使得物体的温度达到绝对绝对 零 度是可能的D一定质质量的气体温度由T1升高到T2，在这这个过过程中 ，如果气体体积积膨胀胀并对对外界做功，则则气体分子平均 动动能可能减少E100 的水变变成100 的水蒸气，其分子之间间的势势 能增加BCD【解析】由于分子间引力和斥力都随分子间距离的增 大而减小，所以B错；绝对零度是不能达到的，C错； 由于气体分子平均动能只与温度有关，温度升高，气 体分子平均动能增大，D错；100 的水变成100 的 水蒸气的过程中分子力做了负功，说明分子势能增加 了，故E正确4下列说说法正确的是( )A布朗运动动是悬悬浮在液体中固体颗颗粒的分子无 规则规则 运动动的反映B没有摩擦的理想热热机可以把吸收的能量全部转转 化为为机械能C知道某物质质的摩尔质质量和密度可求出阿伏加德 罗罗常数D内能不同的物体，它们们分子热热运动动的平均动动 能可能相同D【解析】布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动 ，他反映的是液体分子无规则的运动，所以A错误；没有摩擦的理想热机不经过做功是不可能把吸收的能量 全部转化为机械能的，B错误；摩尔质量必须和分子的 质量结合才能求出阿伏加德罗常数，C错；温度是分子平均动能的标志，只要温度相同分子的平均动能就相 同，物体的内能是势能和动能的总和，所以D正确【提升能力】5如图图是密闭闭的气缸，外力推动动活塞P压缩压缩 气体，对对缸内气体做功800 J，同时时气体向外界放热热200 J，缸内气体的( )A温度升高，内能增加600 JB温度升高，内能减少200 JC温度降低，内能增加600 JD温度降低，内能减少200 JA【解析】根据热力学第一定律，气体内能增量UWQ 800 J200 J600 J，对于一定质量的理想气体，内能 增加温度必然升高，故A选项正确*6.如图图所示，导热导热 性能良好的气缸内用活塞封闭闭着 一定质质量、常温常压压的理

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