1、第第2 2节热力学定律节热力学定律(dngl)(dngl)能量守恒定律能量守恒定律(dngl)(dngl)第一页，共41页。1.物体内能的变化物体内能的变化(1)改变内能的两种方式改变内能的两种方式(fngsh)做功：当做功使物体的内能发生改变的时候，外界对物体做功：当做功使物体的内能发生改变的时候，外界对物体做了多少功，物体内能就做了多少功，物体内能就 多少；物体对外界做了多少多少；物体对外界做了多少功，物体内能就功，物体内能就 多少多少热传递：当热传递使物体的内能发生改变的时候，物体吸热传递：当热传递使物体的内能发生改变的时候，物体吸收了多少热量，物体内能就收了多少热量，物体内能就 多少；
2、物体放出了多少热多少；物体放出了多少热量，物体内能就量，物体内能就 多少多少一、一、热力学第一定律热力学第一定律(dngl)和能量守恒定律和能量守恒定律(dngl)增加增加(zngji)减少减少增加增加减少减少第二页，共41页。(2)两种改变方式间的关系两种改变方式间的关系两者在两者在 上是等效的上是等效的两者的本质区别：做功是其他形式的能和内能的相两者的本质区别：做功是其他形式的能和内能的相互互 ，热传递是内能的，热传递是内能的 2热力学第一定律热力学第一定律(1)内容：一个内容：一个(y)热力学系统的内能增量等于外界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向它传递的
3、热量与外界对它所做的功的和(2)公式：公式：U .改变改变(gibin)物体的内能物体的内能转化转化(zhunhu)转移转移WQ第三页，共41页。第四页，共41页。3能量守恒定律能量守恒定律内容：能量既不会凭空内容：能量既不会凭空 ，也不会凭空，也不会凭空 ，它只能从，它只能从一种形式一种形式 为另一种形式，或者从一个物体为另一种形式，或者从一个物体 到另一个物体，在能的转化或转移过程中其到另一个物体，在能的转化或转移过程中其 不变不变二、二、热力学第二定律热力学第二定律1.热力学第二定律的两种表述热力学第二定律的两种表述表述一表述一(按照热传导的方向性来表述按照热传导的方向性来表述)：热量不
4、可能自发地从：热量不可能自发地从 物体传到物体传到 物体物体表述二表述二(按照机械能与内能按照机械能与内能(ni nn)转化过程的方向性来表述转化过程的方向性来表述)：不可能从单一热源吸收热量，全部对外做功，而不产生其他影不可能从单一热源吸收热量，全部对外做功，而不产生其他影响它也可以表述为：第二类永动机是不可能制成的响它也可以表述为：第二类永动机是不可能制成的产生产生(chnshng)消失消失(xiosh)转化转化转移转移总量总量低温低温高温高温第五页，共41页。这两种表述是等效的，即可以从一种表述导出另一种表这两种表述是等效的，即可以从一种表述导出另一种表述述2热力学第二定律的实质：揭示了
5、大量分子参与的宏观热力学第二定律的实质：揭示了大量分子参与的宏观过程的过程的 ，使人们认识，使人们认识(rn shi)到自然界中进行的到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性涉及热现象的宏观过程都具有方向性3热力学过程方向性的实例热力学过程方向性的实例方向性方向性 1212123 0 0 0Q，那么内能将会减少，故，那么内能将会减少，故A项错误；热力学第二项错误；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，关键理解高温物体，而不引起其他变化，关键理解“而不引起而不引起其他变化其他变化”，如果，如果“引
6、起其他变化引起其他变化”，完全可以实现，完全可以实现将热量从低温物体传递到高温物体，故将热量从低温物体传递到高温物体，故B项错误；当项错误；当rr0时，分子力表现为斥力，当分子间距增大时，分时，分子力表现为斥力，当分子间距增大时，分子势能子势能(shnng)减小，故减小，故C项错误；根据分子引力、项错误；根据分子引力、斥力随分子间距的变化规律知，斥力随分子间距的变化规律知，D项正确项正确第十八页，共41页。2空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为功为2.0105 J，同时气体的内能增加，同时气体的内能增加(zngji)了了1.510
7、5 J试问：此压缩过程中，气体试问：此压缩过程中，气体 (填填“吸收吸收”或或“放放出出”)的热量等于的热量等于 J.放出放出(fn ch)5104【解析【解析(ji x)】由热力学第一定律】由热力学第一定律WQU，得，得QUW5104 J，说明气体放出热量，说明气体放出热量5104 J.第十九页，共41页。3(1)图图a、b是潮汐发电示意图涨潮时开闸，水由通道是潮汐发电示意图涨潮时开闸，水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门(见图见图a)当落潮时，开闸放水发电当落潮时，开闸放水发电(见图见图b)设海湾水库面积为设海湾水库面积为5.01
8、08 m2，平均潮差为，平均潮差为3.0 m，一天，一天(y tin)涨落潮两次，涨落潮两次，发电的平均能量转化率为发电的平均能量转化率为10%，则一天，则一天(y tin)内发电的平内发电的平均功率约为均功率约为(海水取海水取1.0103 kg/m3，g取取10 m/s2)()BA2.6104 kW B5.2104 kWC2.6105 kW D5.2105 kW第二十页，共41页。(2)下图为双水库潮汐电站原理示意图两个水库之间始下图为双水库潮汐电站原理示意图两个水库之间始终保持着水位差，可以全天发电涨潮时，闸门的开关终保持着水位差，可以全天发电涨潮时，闸门的开关情况是情况是 ；落潮时闸门的
9、开关情况是；落潮时闸门的开关情况是 从能量的角度说，该电站是将海水的从能量的角度说，该电站是将海水的 转化转化(zhunhu)为水轮机的动能，再推动为水轮机的动能，再推动发电机发电发电机发电A关关B开开B关关A开开重力势能重力势能(zhn l sh nn)第二十一页，共41页。第二十二页，共41页。第二十三页，共41页。【巩固【巩固(gngg)基础】基础】1关于物体关于物体(wt)的内能的变化，以下说法中正确的的内能的变化，以下说法中正确的是是()A物体物体(wt)放出热量，内能一定减小放出热量，内能一定减小B物体物体(wt)对外做功，内能一定减小对外做功，内能一定减小C物体物体(wt)吸收热
10、量，同时对外做功，内能可能吸收热量，同时对外做功，内能可能不变不变D物体物体(wt)放出热量，同时对外做功，内能可能放出热量，同时对外做功，内能可能不变不变C第二十四页，共41页。【解析】物体内能的变化与外界对物体做功【解析】物体内能的变化与外界对物体做功(或物体对外界做功或物体对外界做功)、物体从外界吸热物体从外界吸热(或向外界放热或向外界放热)两种因素有关物体放出两种因素有关物体放出(fn ch)热量，但外界有可能对其做功，故内能有可能不减小，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，理，物体对外做功的同时有可能吸
11、热，故内能不一定减小，B错误；错误；若物体吸收的热量与对外做功相等，则内能不变，若物体吸收的热量与对外做功相等，则内能不变，C正确；而放热正确；而放热与对外做功都是使物体内能减小，与对外做功都是使物体内能减小，D错误错误第二十五页，共41页。2对于热量、功和内能三个物理量，下列对于热量、功和内能三个物理量，下列(xili)各各种说法中正确的是种说法中正确的是()A热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的状态决定的B物体的内能越大，热量越多物体的内能越大，热量越多C热量和功都可以作为内能的量度热量和功都可以作为内能的量度D内能大的物体含的热量一定
12、多内能大的物体含的热量一定多A【解析】热量和功是过程量，内能是状态量它们具有不【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量度内能改变(gibin)的多少，而不能量度内能的多的多少，而不能量度内能的多少选项少选项A正确正确第二十六页，共41页。*3.下列关于热学现象和热学规律的说法中，不正确的是下列关于热学现象和热学规律的说法中，不正确的是()A观察液体中悬浮的小颗粒，温度越高，布朗运动越剧烈，说
13、明温度越高，液体分观察液体中悬浮的小颗粒，温度越高，布朗运动越剧烈，说明温度越高，液体分子的无规则运动越剧烈子的无规则运动越剧烈B分子间同时存在着引力和斥力，分子间引力随分子间距离的增大而增大，而分子分子间同时存在着引力和斥力，分子间引力随分子间距离的增大而增大，而分子间斥力随距离的增大而减小间斥力随距离的增大而减小C随着科学技术的发展，使得物体的温度达到绝对零度是可能的随着科学技术的发展，使得物体的温度达到绝对零度是可能的D一定质量的气体温度由一定质量的气体温度由T1升高到升高到T2，在这个过程中，如果气体体积，在这个过程中，如果气体体积(tj)膨胀并对膨胀并对外界做功，则气体分子平均动能可
14、能减少外界做功，则气体分子平均动能可能减少E100 的水变成的水变成100 的水蒸气，其分子之间的势能增加的水蒸气，其分子之间的势能增加BCD第二十七页，共41页。【解析】由于分子间引力和斥力都随分子间距离的增大而【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，所以减小，所以B错；绝对零度是不能达到的，错；绝对零度是不能达到的，C错；由于气体错；由于气体分子平均动能分子平均动能(dngnng)只与温度有关，温度升高，气体只与温度有关，温度升高，气体分子平均动能分子平均动能(dngnng)增大，增大，D错；错；100 的水变成的水变成100 的水蒸气的过程中分子力做了负功，说明分子势能增
15、加的水蒸气的过程中分子力做了负功，说明分子势能增加了，故了，故E正确正确第二十八页，共41页。4下列说法正确的是下列说法正确的是()A布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映动的反映B没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能机械能C知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数数D内能内能(ni nn)不同的物体，它们分子热运动的平均不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同动能可能相同D第二十九页，共41页。【解析】布朗运动是悬浮在液体中
16、固体小颗粒的运动，他反映【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，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错误；摩尔质量必须和分子的质量结合才能(cinng)求出阿伏求出阿伏加德罗常数，加德罗常数，C错；温度是分子平均动能的标志，只要温度相错；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，同分子的平均动能就相同，物体的内能是势能和动
17、能的总和，所以所以D正确正确第三十页，共41页。【提升【提升(tshng)能力】能力】5如图是密闭的气缸，外力如图是密闭的气缸，外力推动活塞推动活塞(husi)P压缩气体，对缸内压缩气体，对缸内气体做功气体做功800 J，同时气体向，同时气体向外界放热外界放热200 J，缸内气体的，缸内气体的()A温度升高，内能增加温度升高，内能增加600 JB温度升高，内能减少温度升高，内能减少200 JC温度降低，内能增加温度降低，内能增加600 JD温度降低，内能减少温度降低，内能减少200 JA【解析】根据热力学第一定律，气体内能增量【解析】根据热力学第一定律，气体内能增量UWQ800 J200 J6
18、00 J，对于一定质量的理想气体，内能增加，对于一定质量的理想气体，内能增加(zngji)温度必然升高，故温度必然升高，故A选项正确选项正确第三十一页，共41页。*6.如图所示，导热性能良好的气缸内用活塞封闭着一定质量、常温常压的理想气体，气缸如图所示，导热性能良好的气缸内用活塞封闭着一定质量、常温常压的理想气体，气缸放在水平地面上，一条细绳一端连接在活放在水平地面上，一条细绳一端连接在活塞上，另一端通过两个光滑的塞上，另一端通过两个光滑的定滑轮后连接在一个可施加拉定滑轮后连接在一个可施加拉力的传感器上，传感器由计算力的传感器上，传感器由计算机控制机控制(kngzh)，开始时活塞和气缸均，开始
19、时活塞和气缸均静止现通过计算机对活塞施加拉力，让活塞缓慢向上移动，但活塞始终没有从气缸中拉出，静止现通过计算机对活塞施加拉力，让活塞缓慢向上移动，但活塞始终没有从气缸中拉出，周围环境温度不变则在拉动活塞的过程中，下列说法正确的是周围环境温度不变则在拉动活塞的过程中，下列说法正确的是()A气缸内气体的分子平均动能不变气缸内气体的分子平均动能不变B气缸内气体对活塞单位时间内碰撞的次数先减小后不变气缸内气体对活塞单位时间内碰撞的次数先减小后不变ABD第三十二页，共41页。C气缸对地面的压力先不变后逐渐减小到零气缸对地面的压力先不变后逐渐减小到零D气缸内气体对外做功，气体从外界吸收热量，气缸内气体对外
20、做功，气体从外界吸收热量，但内能但内能(ni nn)保持不变保持不变E气缸内气体从外界吸收热量，内能气缸内气体从外界吸收热量，内能(ni nn)增增加加【解析】由于气缸导热，缓慢拉动活塞时缸内气体温度不【解析】由于气缸导热，缓慢拉动活塞时缸内气体温度不变，气体分子平均动能不变，变，气体分子平均动能不变，A对；活塞上移时，气体体对；活塞上移时，气体体积开始增大，温度不变而压强减小，当绳的拉力增大到等积开始增大，温度不变而压强减小，当绳的拉力增大到等于于(dngy)气缸与活塞的总重力时，气缸离开地面上升，气缸与活塞的总重力时，气缸离开地面上升，此时气体体积不变，压强不变，因此气缸内气体对活塞单此时
21、气体体积不变，压强不变，因此气缸内气体对活塞单位时间内碰撞的次数先减少后不变，位时间内碰撞的次数先减少后不变，B对；气缸对地面的对；气缸对地面的压力先减小后为零，压力先减小后为零，C错；拉力对活塞做功，而气体由于错；拉力对活塞做功，而气体由于体积增大而对外做功，但其内能保持不变，因此吸热，体积增大而对外做功，但其内能保持不变，因此吸热，D对，对，E错错第三十三页，共41页。7(2011重庆重庆)某汽车后备箱内安某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要装有撑起箱盖的装置，它主要由气缸和活塞组成开箱时，密由气缸和活塞组成开箱时，密闭于气缸内的压缩气体膨胀，将闭于气缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，
22、如图所示在此过程中，若缸内气体与外箱盖顶起，如图所示在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体()A对外做正功，分子的平均动能对外做正功，分子的平均动能(dngnng)减小减小B对外做正功，内能增大对外做正功，内能增大C对外做负功，分子的平均动能对外做负功，分子的平均动能(dngnng)增大增大 D对外做负功，内能减小对外做负功，内能减小A第三十四页，共41页。【解析】由于缸内气体与外界无热交换【解析】由于缸内气体与外界无热交换Q0，气缸内，气缸内的压缩气体膨胀对外做功的压缩气体膨胀对外做功W0，由热力学第一定律可，由
23、热力学第一定律可知气体内能减少，而题中忽略气体分子间相互作用即不知气体内能减少，而题中忽略气体分子间相互作用即不计分子势能，故分子动能减小，分子平均计分子势能，故分子动能减小，分子平均(pngjn)动能动能亦减小，亦减小，A正确正确第三十五页，共41页。*8图为电冰箱的工作原理图为电冰箱的工作原理示意图压缩机工作时，强示意图压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环在蒸发器中制中不断循环在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化(yhu)，放出热量到箱体外下列说法正确的是，放出热量到箱体外下列说法
24、正确的是()A热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能外界，是因为其消耗了电能C电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D电冰箱的工作原理违反热力学第二定律电冰箱的工作原理违反热力学第二定律BC第三十六页，共41页。【解析】热力学第一定律是热现象中内能与其他形式【解析】热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热现象，故适用于所
25、有的热现象，故C正确，正确，D错误；由热力学第错误；由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传给高温物二定律可知，热量不能自发地从低温物体传给高温物体，除非有外界的影响或帮助体，除非有外界的影响或帮助(bngzh)电冰箱把热电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助(bngzh)并消耗电能，故应选并消耗电能，故应选B、C.第三十七页，共41页。*9.以下说法中正确的是以下说法中正确的是()A分子间的距离增大时，分子间的引力增大、斥力减小分子间的距离增大时，分子间的引力增大、斥力减小B物体的温度升高时，其中的每个分子的动能都将增大
26、物体的温度升高时，其中的每个分子的动能都将增大C物体吸热时，它的内能不一定增加物体吸热时，它的内能不一定增加(zngji)D热量可以由低温物体传到高温物体热量可以由低温物体传到高温物体E物体对外界做功，它的内能可能增加物体对外界做功，它的内能可能增加(zngji)CDE【解析】分子间距增大时，分子间的引力与斥力都减小；【解析】分子间距增大时，分子间的引力与斥力都减小；由于由于(yuy)分子运动的无规则性，温度升高时，不是每个分子运动的无规则性，温度升高时，不是每个分子的动能都增加；物体吸热的同时对外做功，且做的功分子的动能都增加；物体吸热的同时对外做功，且做的功等于吸的热，则它的内能不变；通过
27、做功，热量可以从低等于吸的热，则它的内能不变；通过做功，热量可以从低温物体传到高温物体；物体对外做功时又吸热，且吸收的温物体传到高温物体；物体对外做功时又吸热，且吸收的热多于对外做的功，它的内能将增加热多于对外做的功，它的内能将增加第三十八页，共41页。10用气筒给自行车打气用气筒给自行车打气(d q)，每次对活塞加，每次对活塞加75 N的压力，活塞行程为的压力，活塞行程为40 cm，每压一次，被压缩气体，每压一次，被压缩气体的内能都增加的内能都增加8.5 J，则此过程中被压缩气体是，则此过程中被压缩气体是 热热(填填“吸吸”或或“放放”)，传递的热量是，传递的热量是 J.放放21.5【解析】
28、打气一次做功【解析】打气一次做功WFL750.4 J30 J，而气体的，而气体的内能增加了内能增加了8.5 J，由热力学第一，由热力学第一(dy)定律，气体向外放热定律，气体向外放热Q30 J8.5 J21.5 J.第三十九页，共41页。11热力学第二定律常见的表述有两种：第一种表述：不可热力学第二定律常见的表述有两种：第一种表述：不可能使热量由低温物体能使热量由低温物体(wt)传递到高温物体传递到高温物体(wt)，而不引起，而不引起其他变化；第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它其他变化；第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化全部用来做功，而不引起其他变
29、化图甲是根据热力学第二定律的第图甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对一种表述画出的示意图：外界对致冷机做功，使热量从低温物体致冷机做功，使热量从低温物体(wt)传递到高温物体传递到高温物体(wt)，请你根据第，请你根据第二种表述完成示意图乙根据你的理解，热力学第二定律的二种表述完成示意图乙根据你的理解，热力学第二定律的实质是什么？实质是什么？一切与热现象有关的宏观一切与热现象有关的宏观(hnggun)过程都具过程都具有方向性有方向性【再上台阶【再上台阶(tiji)】第四十页，共41页。【解析】根据热力学第二定律的第二种表述：不可能从单【解析】根据热力学第二定律的第二种表述：不可能从单一热源吸收热量，全部对外做功，而不产生其他影响热一热源吸收热量，全部对外做功，而不产生其他影响热机工作过程是从高温机工作过程是从高温(gown)物体吸收热量，一部分用来物体吸收热量，一部分用来对外界做功转化为机械能，一部分传给低温物体流程图对外界做功转化为机械能，一部分传给低温物体流程图如答案所示如答案所示第四十一页，共41页。
