1、章末总结,第十章 热力学定律,内容索引,知识网络 梳理知识 构建网络,题型探究 重点难点 各个击破,达标检测 检测评价 达标过关,知识网络,热力学定律,内能,功和内能：在绝热情况下， 是内能变化的量度 热量和内能：只发生热传递时，热量是 变化的量度 做功和热传递在改变内能上是 的,内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和 表达式：U _ 能量守恒定律 第一类永动机不能制成的原因：违背_,热力学第一定律,功,能量守恒定律,内能,等价,W,Q,热力学定律,*热力学第二定律,克劳修斯表述：_ 开尔文表述：_微观解释：一切自发过程总是沿着分子热运动的 增大的方向进行
2、熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会_ 第二类永动机不能制成的原因：违背了_,热量不能自发地从低温物体传到高温物体,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,无序性,减小,热力学第二定律,热力学定律,能源与可持续发展,能量耗散 环境污染 开发新能源,题型探究,热力学第一定律揭示了内能的增量(U)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UWQ，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，W0；物体对外做功，W0；物体放出热量，Q0；,一、热力学第一定律的理解,(3)U0，物体的内能增加；U0，物体的内能减少.
3、 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UWQ得出结论,U0，则内能增加U；,U0，则内能减少|U|.,例1 气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收了120 J的热量，它的内能的变化是 A.减小20 J B.增大20 J C.减小220 J D.增大220 J,解析 由热力学第一定律得：UWQ100 J120 J20 J，则气体内能增大了20 J，故选B.,答案,解析,例2 一定质量的理想气体经历如图1所示ABCDA循环过程，该过程每个状态视为平衡态.已知A状态的温度为27 .求：,二、热力学第一定律与气体实验定律的结合,图1,(1)气体处于B状态时的温度；,答案
4、127 ,解析 由题图得VA3 L TA(27273) K300 K VB4 L A到B等压变化，由盖吕萨克定律得： 代入数据解得：TB400 K 即t127 ,答案,解析,(2)一次循环过程气体与外界的热交换为多少？是吸热还是放热？,答案 25 J 吸热,解析 从A状态又回到A状态，温度不变，所以内能不变. A到B气体对外做功W1pAV100 J C到D外界对气体做功W2pCV75 J 外界对气体做的总功WW2W125 J 由热力学第一定律UWQ 解得：Q25 J Q为正，表示吸热.,答案,解析,针对训练 如图2所示，pV图中，一定质量的理想气体 由状态A经过程变至状态B时，从外界吸收热量4
5、20 J， 同时膨胀对外做功300 J.当气体从状态B经过程回到状态 A时，外界压缩气体做功200 J，求此过程气体吸收或放出 的热量是多少？,图2,答案 放出的热量是320 J,答案,解析,解析 气体由状态A经过程变至状态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UQ1W1420 J300 J120 J 气体由状态B经过程回到状态A时，气体内能将减少120 J，而此过程中外界又压缩气体做了W2200 J的功，因而气体必向外界放热，放出的热量为Q2W2U200 J(120 J)320 J.,例3 把一定质量的理想气体用活塞封闭在
6、可导热的汽缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿汽缸无摩擦地滑动，汽缸整体放在冰水混合物中.取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上.沙子倒完时，活塞下降了 .再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上.外界的压强和温度始终保持不变，求第二次沙子倒完时活塞距汽缸底部的高度.在第二次倒沙子的过程中外界对气体做功145 J，则此过程中封闭气体吸热还是放热，热量是多少？,答案,解析,答案 0.6h 放热 145 J,解析 设大气和活塞对气体的总压强为p0，加一小盒沙子对气体产生的压强为p，由玻意耳定律得p0h(p0p) 由式得p p0 再加一小盒沙子后，气体的压强变为p02p. 设第二次加沙子后，活
7、塞距汽缸底部的高度为h， 由玻意耳定律得p0h(p02p)h 联立式解得h0.6h 气体等温压缩，内能不变，即U0，外界对气体做功，故气体一定放出热量；根据热力学第一定律UWQ，得QW145 J.,达标检测,1.(热力学第一定律的理解)(2017江苏省级联考)如图3 所示，理想气体做图示的循环，其中23过程是绝热 过程，31过程是等温过程，则23过程中气体内能 _(填“增加”“减小”或“不变”)，31过程中 气体_(填“吸热”或“放热”).,答案,解析,图3,减小,放热,解析 23过程是绝热过程，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律知内能减小；31过程是等温过程，内能不变，体积减小，外界
8、对气体做功，由热力学第一定律知气体向外放热.,1,2,3,4,2.(热力学第一定律的综合应用)在空气中，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，水汽凝结成云雨，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UCT(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T_.,答案,解析,对外做功,1,2,3,4,解析 空气团在山
9、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UCT得：UCT 根据热力学第一定律得：UWQ Q0 联立解得T,1,2,3,4,3.(热力学第一定律的综合应用)如图4所示，内壁光滑 的导热汽缸水平放置，一定质量的理想气体被封闭在 汽缸内，外界大气压强为p0、热力学温度为T0.现对汽 缸缓慢加热，体积由V1增大为V2，此过程气体吸收热 量Q1；然后固定活塞，停止加热，封闭气体的温度逐渐降低至与外界大气温度相同.求：,(1)刚停止加热时封闭气体的热力学温度T；,图4,答案 见解析,解析 由盖吕萨克定律有 解得,1,2,3,4,答案,解析,(2)停止加热
10、后，封闭气体向外传递的热量Q2.,答案,解析,解析 设加热过程封闭气体增加的内能为U，则有 UQ1p0(V2V1) UQ2 解得：Q2Q1p0(V2V1),答案 见解析,1,2,3,4,4.(热力学第一定律的综合应用)一定质量的理想气体从状态 A变化到状态B再变化到状态C，其状态变化过程的pV 图象如图5所示.已知该气体在状态A时的温度为27 ，求：,答案,解析,解析 对于理想气体，AB是等容变化，由查理定律得 即TB TA100 K，所以tBTB273 173 ，BC是等压过程，由盖吕萨克定律 得TCTB300 K，所以tC27 .,答案 173 27 ,(1)该气体在状态B、C时的温度；,图5,1,2,3,4,(2)该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量.,答案,解析,解析 状态A、C温度相等，U0，AC的过程中，由热力学第一定律UQW得QW，在整个过程中，气体在B到C过程对外做功，所以WpV11052103 J200 J，故Q200 J，即气体从外界吸热200 J.,答案 200 J,1,2,3,4,
