2021人教版选修第十章《热力学定律》word复习学案

------------------------- 天才是百分之一的灵感加百分之九十九的勤劳------------------------------第十章热力学定律章末复习课【知识系统】[ 答案填写 ] ①无②Δ＝③p V ④温度差⑤做功⑥Δ ＝⑦ ＋⑧U W U Q W Q不行能⑨自觉的⑩单调? 100% ? 增大? 低质量主题 1热力学第必定律1．做功与热传达的差别与联系．做功和热传达是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体的内能上是等效的，但它们的实质不一样．做功是其余形式的能和内能之间的转变，热传达则是物体间内能的转移．2．热力学第必定律．U＝ W＋ Q.正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的重点．(1)外界对物体做功， W>0；物体对外做功， W<0；(2)物体从外界吸热， Q>0；物体放出热量， Q<0；(3)U>0，物体的内能增添；U<0，物体的内能减少．剖析题干，确立内能改变的方式( W，Q) →判断W，Q的符号→代入公式U＝ W＋ Q→得出结论：------------------------- 天才是百分之一的灵感加百分之九十九的勤劳 ------------------------------U >0，则内能增添 |U | ；<0，则内能减少 ||.UU【例 1】 (2016 ·全国Ⅱ卷 )( 多项选择 ) 必定量的理想气体从状态 a 开始，经历等温或等压 过程、 bc 、 、da 回到原状态，其- 图象如下图，此中对角线 ac 的延伸线过原点ab cdp TO . 以下判断正确的选项是 ________．A ．气体在 a 、 c 两状态的体积相等B ．气体在状态 a 时的内能大于它在状态c 时的内能C ．在过程 cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D ．在过程 da 中气体从外界汲取的热量小于气体对外界做的功E ．在过程 bc 中外界对气体做的功等于在过程 da 中气体对外界做的功分析： 由理想状态方程知 ca 为等容线，体积相等则 A 正确； a 、c 两状态 a 的温度大于c 的温度，则 a 的内能大于 c 的内能故 B 正确；由热力学第必定律 U ＝ W ＋ Q 知， cd 过程温 度不变 ( 内能不变 ) ，则 ＝－ ，故 C 错误；da 过程温度高升内能增大，则汲取的热量大于Q W对外做的功，故 D 错误； bc 过程温度降低量和 da 过程温度的高升量同样则内能的变化量相同，由热力学第必定律知E 正确．答案： ABE针对训练1．(2015 ·重庆卷 ) 某驾驶员发现中正午车胎内的气压高于清早时的，且车胎体积增大． 若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么以下正确的选项是( )A ．外界对胎内气体做功，气体内能减小B ．外界对胎内气体做功，气体内能增大C ．胎内气体对外界做功，内能减小D ．胎内气体对外界做功，内能增大分析： 对车胎内的理想气体剖析知，由于是理想气体分子势能以为是0，内能只看分子动能，正午温度高升，分子均匀动能增大故内能增大，体积增大为气体对外做功，应选D.答案： D主题 2热力学第二定律1．热力学第二定律的两种表述：(1) 依据热传达的方向性表述为：热量不可以自觉地从低温物体传到高温物体，这是热力学第二定律的克劳修斯表述．(2) 依据机械能与内能转变的方向性表述为：不行能从单调热库汲取热量，使之完整变成功，而不产生其余影响．这是热力学第二定律的开尔文表述．2．热力学第二定律的微观意义：(1)全部自然过程老是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．(2)用熵来表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．3．在整个自然界中，不论有无生命，全部宏观的自觉过程都拥有单向性，都是不行逆过程．如河水向下游流，重物向着落，房子由新到旧直至坍毁，人要从婴儿到老年直至死亡等．【例 2】( 多项选择 ) 依据热力学定律，以下说法正确的选项是()A．电冰箱的工作过程表示，热量能够从低温物体向高温物体传达B．空调机在制冷过程中，从室内汲取的热量少于向室外放出的热量C．科技的进步能够使内燃机成为单调的热源热机D．对能源的过分耗费使自然界的能量不停减少，形成“能源危机”分析：在外界帮助的状况下，热量能够从低温物体向高温物体传达， A 对；空调在制冷时，把室内的热量向室外开释，需要耗费电能，同时产生热量，因此向室外放出的热量大于从室内汲取的热量， B 对；依据热力学第二定律，可知内燃机不行能成为单调热源的热机，C 错；由于自然界的能量是守恒的，能源的耗费其实不会使自然界的总能量减少，D 错．答案： AB针对训练2． ( 多项选择 ) 以下对于热现象的描绘正确的选项是()A．据热力学定律，热机的效率不行能达到100%B．做功和热传达都是经过能量转变的方式改变系统内能的C．温度是描绘热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热均衡时两系统温度同样D．物体由大批分子构成，其单个分子的运动是无规则的，大批分子的运动也是无规律的分析：依据热力学第二定律可知，热机的效率不行能达到100%，故 A 正确；做功是通过能量转变的方式改变系统内能的，热传达是经过能量转移的方式改变系统内能的，故 B 错误；依据热力学第二定律，温度是描绘热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度同样，故 C 正确；物体由大批分子构成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动是有规律的，故D错误．答案： AC统揽考情金戈铁制卷本章考察多以选择题的形式出现， 主要考察热力学第必定律， 改变内能的门路： 做功和热传达，并联合理想气体状态方程进行考察．对热力学第二定律主要以一个选项的形式出现，主假如热力学第二定律的两种表述及其微观意义．真题例析(2016 ·全国Ⅰ卷 )( 多项选择 ) 对于热力学定律，以下说法正确的选项是__________．A ．气体吸热后温度必定高升B ．对气体做功能够改变其内能C ．理想气体等压膨胀过程必定放热D ．热量不行能自觉地从低温物体传到高温物体E ．假如两个系统分别与状态确立的第三个系统达到热均衡，那么这两个系统相互之间也必然达到热均衡分析： 气体内能的改变U ＝Q ＋ W ，故对气体做功可改变气体内能， B 选项正确；气体 吸热为 Q ，但不确立外界做功 W 的状况，故不可以确立气体温度变化， A 选项错误；理想气体等压膨胀， W<0，由理想气体状态方程pV p 不变， V 增大，气体温度高升，内能增大，＝ ，TC由 U ＝ Q ＋W ，气体过程中必定吸热， C 选项错误；由热力学第二定律， D 选项正确；依据均衡性质， E 选项正确．答案： BDE针对训练( 多项选择 ) 必定量的理想气体从状态a 开始，经历三个过程 、 、 回到原状态， 其p-Tab bc ca 图象如下图，以下判断正确的选项是 ()A ．过程 ab 中气体必定吸热B ．过程 bc 中气体既不吸热也不放热C ．过程 ca 中外界气体所做的功等于气体所放的热D ． a 、b 和 c 三个状态中，状态a 分子的均匀动能最小E ． b 和 c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内遇到气体分子撞击的次数不一样分析： 在 ab 段体积不变则W ＝ 0，但温度高升物体内能增大即U>0，由热力学第必定律U ＝ W ＋Q ，则吸热，故 A 正确．过程 bc 中温度不变则内能不变即 U ＝ 0，但体积增大，气体对外做功 W<0，由热力学第必定律U ＝ W ＋ Q ， Q >0 故吸热则 B 错．过程 ca 中温度减小即 U <0，体积减小外界对气体做功， 由热力学第必定律U ＝ W ＋ Q ，二者不会相等， 放出的热量多故 C 错． a 、 b 和 c 三个状态中，状态a 的温度最小，故分子的均匀动能最小，则 D------------------------- 天才是百分之一的灵感加百分之九十九的勤劳 ------------------------------正确． b 和 c 两个状态中温度同样分子均匀动能相等，但体积增大分子密集程度变小造成撞击次数减小，故 E 正确．答案： ADE1. 如图，必定质量的理想气体， 由状态 a 经过 ab 过程抵达状态 b 或许经过 ac 过程抵达状态 . 设气体在状态 b 和状态 c 的温度分别为 T 和 T ，在过程 ab 和 ac 中汲取的热量分别b c为Q 和Q ，则()abacA ． T b >T c ，Q ab >Q acB ． T b >T c ， Q ab<Q ac C ．T ＝T ，Q >QD ．T ＝T ，Q <Qbcabacbc ab ac2 0p 02 0分析： 由理想气体状态方程在 p VVbcbc 两点： T c＝T b ，则 T ＝ T ，过程 ab 和过程 ac 内 能的增量同样且U >0. 过程 ab 体积增大则对外做功， 即 W <0，由热力学第必定律 U ＝W ＋ Q ， 则汲取的热量 Q ＝ U ＋| W | ，过程 ac 体积不变 W ＝0，则 U ＝Q ，则 C 正确．abac答案： C2.(2016 ·海南卷 )( 多项选择 ) 必定量的理想气体从状态 M 能够经历过程 1 或许过程 2 抵达状态 N ，其 p-V 图象如下图．在过程1 中，气体一直与外界无热量互换；在过程2 中，气体先经历等容变化再经历等压变化．对于这两个过程，以下说法正确的选项是 _______．A ．气体经历过程 1，其温度降低B ．气体经历过程 1，其内能减小C ．气体在过程 2 中向来对外放热D ．气体在过程 2 中向来对外做功E ．气体经历过程 1 的内能改变量与经历过程2 的同样分析： 气体经历过程 1，压强减小体积变大，膨胀对外做功，内能减小，故温度降低，pV选项 A 、 B 正确；气体在过程 2 中，依据理想气体状态方程T ＝ C ，刚开始时气体体积不变，金戈铁制卷-------------------------天才是百分之一的灵感加百分之九十九的勤劳------------------------------压强减小，则温度降低，对外放热；而后压强不变，体积变大，膨胀对外做功，温度高升吸热，故 C、D 错误；不论是经过过程 1 仍是经过过程2，初、末状态同样，故内能改变量相同，选项 E 正确．答案： ABE3． (2016 ·全国Ⅲ卷 )( 多项选择 ) 对于气体的内能，以下说法正确的选项是________．A．质量和温度都同样的气体，内能必定同样B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C．气体被压缩时，内能可能不变D．必定量的某种理想气体的内能只与温度相关E．必定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能必定增添分析：温度同样，分子均匀动能同样，质量固然同样但两种气体分子个数不必定同样，则内能不必定同样，故A、 B 错误；理想气体的内能只与温度相关，等压膨胀温度必高升，故 D、 E 正确；由热力学第必定律知，外界对气体做功但可能放热故内能可能不变，则 C 正确．答案： CDE4.( 多项选择）如下图，内壁圆滑、导热优秀的气缸顶用活塞封闭有必定质量的理想气体. 当环境温度高升时，缸内气体(）A. 内能增添B. 对外做功C. 压强增大D. 分子间的引力和斥力都增大mg分析：对活塞： p＝ p0＋S知：压强不变；由等压变化规律：温度高升体积增大，体积增大则对外做功；导热优秀则温度与环境温度同样，增大，内能增大；对理想气体不考虑分子间的互相作使劲. 应选 AB.答案： AB5．压缩过程中，两个阀门均封闭．若此过程中，气室中的气体与外界无热量互换，内能增添了 3.4 × 104 J，则该气体的分子均匀动能________( 填“增添”“减少”或“不变”) ，活塞对该气体所做的功________( 填“大于”“小于”或“等于”)3.4 × 104 J.金戈铁制卷-------------------------天才是百分之一的灵感加百分之九十九的勤劳------------------------------分析：无热互换即Q＝0，内能增添了 3. 4 × 104 J ，由热力学第必定律知外界对气体做功：U＝ W.对理想气体不考虑分子势能，内能增添则分子均匀动能增添．答案：增添等于金戈铁制卷。

第十章热力学定律功和内能热和内能[目标定位] 1.知道做功可以改变物体的内能.2.知道热传递与内能变化的关系.3.知道热传递和做功对改变物体内能的等效结果．考点一、功和内能关系的理解1．内能(1)微观：所有分子的动能和势能之和．(2)宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量．(3)状态量．2．功和内能变化的关系做功可以改变系统的内能，功是系统内能转化的量度，在绝热过程中：(1)外界对系统做功，系统内能增加，即ΔU＝U2－U1＝W；(2)系统对外界做功，系统内能减少，即W＝ΔU.3．内能与机械能的区别和联系(1)区别：内能与机械能是两个不同的概念．(2)联系：在一定条件下可以相互转化，且总量保持不变．例1如图1所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气，以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中( )图1A．E甲不变，E乙减小 B．E甲不变，E乙增大 C．E甲增大，E乙不变D．E甲增大，E乙减小例2下列关于系统的内能的说法正确的是( )A．系统的内能是由系统的状态决定的B．分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的C．做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能D．气体在大气中绝热膨胀时对外做了功，但气体的内能不变题组一做功与内能的变化1．用下述方法改变物体的内能，属于做功的方式是( )A．用锤子打铁时，铁块发热B．用磨刀石磨刀时，刀发热C．双手互搓，手发热D．用天然气烧水2．在给自行车轮胎打气时，会发现胎内空气温度升高，这是因为( )A．胎内气体压强不断增大，而容积不变B．轮胎从外界吸热C．外界空气温度本来就高于胎内气体温度D．打气时，外界不断地对胎内气体做功3．一定质量的气体封闭在绝热的汽缸内，当用活塞压缩气体时，一定增大的物理量有(不计气体分子势能)( )A．气体体积B．气体分子密度C．气体内能D．气体分子的平均动能4．如图1所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动．设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( )图1A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小5．如图2所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中( )图2A．气体对外界做功，温度降低，内能减少B．气体对外界做功，温度不变，内能不变C．气体不做功，温度不变，内能不变D．气体不做功，温度不变，内能减少6．在下述各种现象中，不是由做功引起系统温度变化的是( )A．在阳光照射下，水的温度升高B．用铁锤不断锤打铅块，铅块温度会升高C．在炉火上烧水，水的温度升高D．电视机工作一段时间，其内部元件温度升高7．一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程．设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中( )A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少考点二、热和内能1．传热和内能变化的关系系统在单纯传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q.2．区分三组概念(1)内能与热量：内能是状态量，可以说系统具有多少内能而不能说传递多少内能；热量是过程量，不能说系统具有多少热量，只能说传递了多少热量．(2)热量与温度热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志．虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是能量，不是温度．(3)热量与功热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量与一定量的功相当，功是能量变化的量度，但它们之间有着本质的区别．例3一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则( )A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能减少量不等于铁块内能的增加量C．达到热平衡时，铜块的温度T＝D．达到热平衡时，两者的温度相等例4若对物体做1 200 J的功，可使物体温度升高3 ℃，改用传热的方式，使物体温度同样升高3 ℃，那么物体应吸收 J的热量，如果对该物体做3 000 J的功，物体的温度升高5 ℃，表明该过程中，物体应(填“吸收”或“放出”)热量 J.题组二传热与内能的变化1．下列关于内能与热量的说法中，正确的是( )A．马铃薯所含热量高B．内能越大的物体热量也越多C．热量自发地从内能大的物体流向内能小的物体D．热量自发地从温度高的物体流向温度低的物体2．在一个完全真空的绝热容器中放入两个物体，它们之间没有发生热传递，这是因为( )A．两物体没有接触B．两物体的温度相同C．真空容器不能发生热对流D．两物体具有相同的内能题组三综合应用1．如图所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度处，A、B两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高到同一值，两球膨胀后，体积相等，则( )A．A球吸收的热量较多B．B球吸收的热量较多C．两球吸收的热量一样多D．无法确定2．在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法中正确的是( )A．一定是物体放出了50 J的热量B．一定是物体吸收了50 J的热量C．一定是物体分子动能增加了50 JD．物体的分子平均动能可能不变3．如图所示的容器中，A、B中各有一个可自由移动的活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定，A、B的底部由带阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．打开阀门前，A中水面比B中水面高，打开阀门后，A中的水逐渐向B中流，最后达到同一高度，在这个过程中( )A．大气压力对水做功，水的内能增加B．水克服大气压力做功，水的内能减少C．大气压力对水不做功，水的内能不变D．大气压力对水不做功，水的内能增加4．某同学做了一个小实验；先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图5所示．这是因为烧瓶里的气体吸收了水的，温度，体积．图5(2)若只对一定质量的理想气体做1 500 J的功，可使其温度升高5 K．若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5 K，那么气体吸收 J的热量．如果对该气体做了2 000 J的功，使其温度升高了5 K，表明在该过程中，气体还(选填“吸收”或“放出”)热量.5．关于热传递，下列说法中正确的是( )A．热传递的实质是温度的传递B．物体间存在着温度差，才能发生热传递C．热传递可以在任何情况下进行D．物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量6．对于热量、功和内能，三者的说法正确的是( )A．热量、功、内能三者的物理意义等同B．热量、功都可以作为物体内能的量度C．热量、功、内能的单位不相同D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的热力学第一定律能量守恒定律[目标定位] 1.理解热力学第一定律，并掌握其表达式.2.能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题.3.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律.4.知道第一类永动机是不可能制成的．考点一、热力学第一定律1．对热力学第一定律的理解(1)对ΔU＝W＋Q的理解：做功和热传递都可以改变内能，如果系统跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么外界对系统所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于系统内能的增加ΔU，即ΔU＝Q＋W.(2)对ΔU、Q、W符号的规定①功W：外界对系统做功，W>0，即W为正值；系统对外界做功，W<0，即W为负值．②热量Q：系统吸热为正，Q>0；系统放热为负，Q<0.③内能变化：系统内能增加，ΔU>0，即ΔU为正值；系统内能减少，ΔU<0，即ΔU为负值．2．判断是否做功的方法一般情况下外界对系统做功与否，需看系统的体积是否变化．(1)若系统体积增大，表明系统对外界做功，W<0；(2)若系统体积变小，表明外界对系统做功，W>0.例1空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105 J的功，同时空气的内能增加了1.5×105 J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？题组一热力学第一定律的应用1．关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是( )A．吸热的物体，其内能一定增加B．体积膨胀的物体，其内能一定减少C．放热的物体，其内能也可能增加D．绝热压缩的物体，其内能一定增加2．下列过程可能发生的是( )A．物体吸收热量，对外做功，同时内能增加B．物体吸收热量，对外做功，同时内能减少C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加3．如图1所示是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的( )图1A．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 J4．给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( )A．从外界吸热B．对外界做负功C．分子平均动能减小D．内能增加5．一定量的气体从外界吸收了2.6×105 J的热量，内能增加了4.2×105 J.(1)是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？(2)如果气体吸收的热量仍为2.6×105 J不变，但是内能增加了1.6×105 J，计算结果W＝－1.0×105 J，是负值，怎样解释这个结果？(3)在热力学第一定律ΔU＝W＋Q中，W、Q和ΔU为正值、负值各代表什么物理意义？6．关于内能的变化，以下说法正确的是( )A．物体吸收热量，内能一定增大B．物体对外做功，内能一定减少C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变7.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是( )A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 JB．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 JC．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 JD．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J二、能量守恒定律1．不同形式的能量之间可以相互转化(1)各种运动形式都有对应的能，如机械运动对应机械能，分子热运动对应内能等．(2)不同形式的能量之间可以相互转化，如“摩擦生热”机械能转化为内能，“电炉取热”电能转化为内能等．2．能量守恒定律及意义各种不同形式的能之间相互转化或转移时能量的总量保持不变．意义：一切物理过程都适用，比机械能守恒定律更普遍，是19世纪自然科学的三大发现之一．3．第一类永动机是不可能制成的(1)不消耗能量而能源源不断地对外做功的机器，叫第一类永动机．因为第一类永动机违背了能量守恒定律，所以无一例外地归于失败．(2)永动机给我们的启示人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律．(3)第一类永动机：人们把设想的不消耗能量的机器称为第一类永动机．(4)第一类永动机由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成．例2如图1所示，直立容器内部被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，加热气体，并使两部分气体混合均匀，设此过程中气体吸热为Q，气体内能的增量为ΔU，则( )图1A．ΔU＝Q B．ΔU<QC．ΔU>Q D．无法比较题组二能量守恒定律1．一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出．对于这一过程，下列说法中正确的是( )A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B．子弹减少的动能等于木块增加的动能C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和2．汽车关闭发动机后，沿斜面匀速下滑的过程中( )A．汽车的机械能守恒B．汽车的动能和势能相互转化C．汽车的机械能转化成内能，汽车的总能量减少D．汽车的机械能逐渐转化为内能，汽车的总能量守恒3．一物体获得一定初速度后，沿着一粗糙斜面上滑，在上滑过程中，物体和斜面组成的系统( )A．机械能守恒B．总能量守恒C．机械能和内能增加D．机械能减少，内能增加4．如图2所示为冲击摆实验装置，一子弹水平射入沙箱后与沙箱合为一体，共同摆起一定的高度，则下面有关能量的转化的说法中正确的是( )图2A．子弹的动能转变成沙箱和子弹的内能B．子弹的动能转变成沙箱和子弹的热能C．子弹的动能转变成沙箱和子弹的动能D．子弹动能的一部分转变成沙箱和子弹的内能，另一部分动能转变成沙箱和子弹的机械能5．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是( )A．机械能守恒B．能量正在消失C．只有动能和重力势能的相互转化D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒考点三、气体实验定律和热力学第一定律的综合应用气体实验定律和热力学第一定律的结合点是温度和体积．注意三种特殊过程的特点：1．等温过程：内能不变，ΔU＝02．等容过程：体积不变，W＝03．绝热过程：Q＝0例3如图2所示，倒悬的导热汽缸中封闭着一定质量的理想气体，轻质活塞可无摩擦地上下移动，活塞的横截面积为S，活塞的下面吊着一个重为G的物体，大气压强恒为p0，起初环境的热力学温度为T0时，活塞到汽缸底面的距离为L.当环境温度逐渐升高，导致活塞缓慢下降，该过程中活塞下降了0.1L，汽缸中的气体吸收的热量为Q.求：图2(1)汽缸内部气体内能的增量ΔU；(2)最终的环境温度T.题组三气体实验定律与热力学第一定律的结合1．如图3所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降过程中，筒内空气体积减小，空气一定( )图3A．从外界吸热 B．内能增大 C．向外界放热 D．内能减小2．如图4所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中平行于横坐标轴，平行于纵坐标轴，的延长线过原点，以下说法正确的是( )图4A．从状态d到c，气体不吸热也不放热B．从状态c到b，气体放热C．从状态a到d，气体对外做功D．从状态b到a，气体吸热3．如图3所示，两个截面积都为S的圆柱形容器，右边容器高为H，上端封闭，左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的质量为M的活塞．两容器由装有阀门的极细管道相连，容器、活塞和细管都是绝热的．开始时阀门关闭，左边容器中装有理想气体，平衡时活塞到容器底的距离为H，右边容器内为真空．现将阀门缓慢打开，活塞便缓慢下降，直至系统达到新的平衡，此时理想气体的温度增加为原来的1.4倍，已知外界大气压强为p0，求此过程中气体内能的增加量．图3题组四综合应用4．如图5所示，一定质量的理想气体从状态A先后经过等压、等容和等温过程完成一个循环，A、B、C状态参量如图所示，气体在状态A的温度为27 ℃，求：图5(1)气体在状态B的温度；(2)气体从A→B→C状态变化过程中与外界交换的总热量Q.5．如图6所示，导热材料制成的截面积相等、长度均为45 的汽缸A、B通过带有阀门的管道连接．初始时阀门关闭，厚度不计的光滑活塞C位于B内左侧，在A内充满压强＝2.8×105的理想气体，B内充满压强＝1.4×105的理想气体，忽略连接汽缸的管道体积，室温不变，现打开阀门，求：图6(1)平衡后活塞向右移动的距离和B中气体的压强；(2)自打开阀门到平衡，B内气体是吸热还是放热(简要说明理由)．6．如图7是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为22 ，现用竖直向下的外力F 压缩气体，使封闭的空气柱长度为2 ，人对活塞做功100 J，大气压强为p0＝1×105，不计活塞的重力．问：图7(1)若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大？(2)若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20 J，则气体的内能增加多少？(活塞的横截面积S＝1 2)热力学第二定律[目标定位] 1.通过自然界中客观过程的方向性，了解热力学第二定律.2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质.3.了解什么是第二类永动机，知道为什么它不能制成.考点一、宏观过程的方向性1．热传导具有方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，结果使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高．2．气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开，成为两种不同的气体．3．机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来．4．气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，容器变为真空．5．在整个自然界中，无论有生命的还是无生命的，所有的宏观自发过程都具有单向性，都有一定的方向性，都是一种不可逆过程．例1下列说法正确的是( )A．热量能自发地从高温物体传给低温物体B．热量不能从低温物体传到高温物体C．热传递是有方向性的D．气体向真空中膨胀的过程是有方向性的题组一宏观过程的方向性1．关于热传导的方向性，下列说法正确的是( )A．热量能自发地由高温物体传给低温物体B．热量能自发地由低温物体传给高温物体C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体D．热量不可能从低温物体传给高温物体2．下列说法中正确的是( )A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B．一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D．一切物理过程都不可能自发地进行3．以下说法正确的是( )A．热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体B．空调等设备就是利用了热传导的方向性C．无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传递给高温物体D．热量能自发地传递的条件是必须存在温度差4.下列哪个过程具有方向性( )A．热传导过程B．机械能向内能的转化过程C．气体的扩散过程D．气体向真空中的膨胀考点二、热力学第二定律的两种表述和热机1．克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．理解：克劳修斯表述是按热传导的方向性表述的．热量可以由低温物体传到高温物体但不能是自发的，如：冰箱、空调．2．开尔文表述：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．理解：开尔文表述是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的．不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做的结果，一定伴随着其他变化或影响．3.热机的效率η：热机输出的机械功与燃料产生的热量的比值，用公式表示为η＝.热机的效率不可能达到100%.4.第二类永动机：只有单一热源，从单一热源吸收热量，可以全部用来做功的热机叫第二类永动机，它不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，所以不能实现．例2根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是( )A．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B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中，而不引起其他变化D．不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化例3第二类永动机不可能制成的原因是( )A．违背了能量守恒定律B．热量总是从高温物体传递到低温物体C．机械能不能全部转化为内能D．内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化题组二热力学第二定律的理解1．关于热力学定律和分子动理论，下列说法中正确的是( )A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大2．用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象的正确说法是( )A．这一实验不违背热力学第二定律B．在实验过程中，热水温度降低，冷水温度升高C．在实验过程中，热水的内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能3．图2为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内、外的管道中不断循环．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，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( )图2A．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二定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第二定律4．关于空调机，下列说法正确的是( )A．制冷空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体B．制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体C．冷暖空调机工作时，热量既可以从低温物体传到高温物体，也可以从高温物体传到低温物体D．冷暖空调机工作时，热量只能从低温物体传到高温物体5．根据热力学第二定律，下列判断正确的是( )A．电流的能不可能全部变为内能。

功和内能热和内能热力学第一定律能量守恒定律课前导学一、功和内能1．在焦耳的许多实验中，有两个最具有代表性：一个实验是让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升；另一个实验是通过电流的热效应给水加热．焦耳的这两个实验说明了什么问题？焦耳的实验（1）绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换，它不从外界吸热，也不向外界。

（2）实验结论：要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的量只由过程始末两个状态决定，而与做功的方式(填“有关”或“无关”)。

2．如图所示，在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，压下活塞，观察棉花的变化。

（1）你能看到什么现象？实验现象说明了什么？（2）图中用力按压活塞时为什么一定要迅速？3．如图所示，小孩沿滑梯下滑时屁股通常会感到发热，这是为什么？功和内能（1）内能微观：所有分子的动能和势能之和。

宏观：只依赖于热力学系统的物理量。

（2）功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增加量，即。

（3）ΔU＝W适用条件是过程。

在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能；系统对外界做功，系统的内能。

二、热和内能1．用铁锤反复敲击铁棒，铁棒的温度会升高，把铁棒放在碳火上烧，铁棒的温度也会升高，这说明了什么问题？2．如图所示是热传递的三种方式——传导、对流和辐射（1）这三种方式在传递能量时有什么共同点？（2）热传递和做功都可以改变物体的内能，这两种方式在改变物体内能时本质上又有什么不同？3．热传递(1)条件：物体的不同。

(2)热传递：热量总是从物体向物体传递。

4．热和内能(1)热量：它是在单纯的传热过程中系统变化的量度。

(2)表达式：。

(3)热传递与做功在改变系统内能上的异同①做功和热传递都能引起系统的改变。

②做功时是内能与其他形式能的；热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的。

三、热力学第一定律1．如图所示，快速推动活塞对汽缸内气体做功10 J，气体内能改变了多少？若保持气体体积不变，外界对汽缸传递10 J的热量，气体内能改变了多少？改变内能的两种方式：与。

第4讲热力学第二定律[目标定位] 1.通过自然界中客观过程的方向性，了解热力学第二定律.2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质.3.了解什么是第二类永动机，知道为什么它不能制成.一、热力学第二定律1．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．如物体间的传热、气体的膨胀、扩散……都有特定的方向性．2．反映宏观自然过程方向性的定律就是热力学第二定律．二、热力学第二定律的两种表述1．克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．2．开尔文表述：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．三、热机1．热机的效率η：热机输出的机械功与燃料产生的热量的比值，用公式表示为η＝W Q.热机的效率不可能达到100%.2．第二类永动机：只有单一热源，从单一热源吸收热量，可以全部用来做功的热机叫第二类永动机，它不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，所以不能实现．一、宏观过程的方向性1．热传导具有方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，结果使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高．2．气体的扩散现象具有方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开，成为两种不同的气体．3．机械能和内能的转化过程具有方向性：物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来．4．气体向真空膨胀具有方向性：气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，容器变为真空．5．在整个自然界中，无论有生命的还是无生命的，所有的宏观自发过程都具有单向性，都有一定的方向性，都是一种不可逆过程．例1下列说法正确的是()A．热量能自发地从高温物体传给低温物体B．热量不能从低温物体传到高温物体C．热传递是有方向性的D．气体向真空中膨胀的过程是有方向性的答案ACD解析如果是自发地进行，热量只能从高温物体传到低温物体，但这并不是说热量不能从低温物体传到高温物体，只是不能自发地进行，在外界条件的帮助下，热量也能从低温物体传到高温物体，A、C对，B错；气体向真空中膨胀的过程也是不可逆，具有方向性的，D对．借题发挥两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这个过程是自发进行的，不需要任何外界的影响或者帮助，有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能，其实自然界中所有的热现象都是具有单向性的．二、热力学第二定律和第二类永动机1．克劳修斯表述是按热传导的方向性表述的．热量可以由低温物体传到高温物体但不能是自发的，如：冰箱、空调．2．开尔文表述是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的．不是不能从单一热库吸收热量而对外做功，而是这样做的结果，一定伴随着其他变化或影响．3．这两种表述看似毫无联系，其实是等价的，可以从一种表述导出另一种表述．4．热力学第二定律揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．5．第二类永动机不可能制成，它也是热力学第二定律的一种表述形式．虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，但大量的事实证明，在任何情况下热机都不可能只有一个热源，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热源．例2根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是()A．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B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中，而不引起其他变化D．不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化答案AD解析热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要转化为机械能必须借助外部的帮助，即会引起其他变化，A选项正确，B选项错误；热传递过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要引起其他变化(外界对系统做功)，故C选项错误，D选项正确．借题发挥(1)一切物理过程均遵守能量守恒定律，但遵守能量守恒定律的物理过程不一定均能实现．(2)热力学第二定律的关键在于“自发性”和“方向性”．例3第二类永动机不可能制成的原因是()A．违背了能量守恒定律B．热量总是从高温物体传递到低温物体C．机械能不能全部转化为内能D．内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化答案D解析第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，所以不可能制成．宏观过程的方向性1．下列哪个过程具有方向性()A．热传导过程B．机械能向内能的转化过程C．气体的扩散过程D．气体向真空中的膨胀答案ABCD解析这四个过程都是与热现象有关的宏观过程，根据热力学第二定律可知，它们都是不可逆的，具有方向性．热力学第二定律和第二类永动机2．根据热力学第二定律，下列判断正确的是()A．电流的能不可能全部变为内能B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体答案BCD解析根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能可全部变为内能(由焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电流的能，而不产生其他影响．机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能．在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体．3．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是()A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C．两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律答案B解析热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系，是能量守恒定律在热学中的具体体现．热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，相互补充，并不矛盾，故选项C、D错误，选项B正确；内能在一定条件下可以全部转化为机械能，热量也可以由低温物体传递到高温物体，但是要引起其他变化，如电冰箱制冷机工作还要消耗电能，故选项A错误．4．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是()A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的C．第二类永动机遵从能量守恒定律，故能制成D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105J，同时空气向外界放出热量1.5×105J，则空气的内能增加了5×104J答案D解析由热力学第二定律知，B、C错；绝对零度不可能达到，A错；由热力学第一定律知D 正确.(时间：60分钟)题组一宏观过程的方向性1．关于热传导的方向性，下列说法正确的是()A．热量能自发地由高温物体传给低温物体B．热量能自发地由低温物体传给高温物体C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体D．热量不可能从低温物体传给高温物体答案AC解析在有外力做功的情况下，热量可以从低温物体传给高温物体，但热量只能自发地从高温物体传给低温物体．2．下列说法中正确的是()A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B．一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行D．一切物理过程都不可能自发地进行答案AC解析能量转移和转化的过程都是具有方向性的，A对；第二类永动机不违背能量守恒定律，但是不能实现，B错；在热传递的过程中，能量可以自发地从高温物体传到低温物体，但其逆过程不可能自发地进行，C对，D错．3．以下说法正确的是()A．热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体B．空调等设备就是利用了热传导的方向性C．无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传递给高温物体D．热量能自发地传递的条件是必须存在温度差答案D解析热传导具有方向性，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体，但不能自发地进行，故A错；空调等可以将热量由低温物体传到高温物体，但消耗了电能，故B、C错．题组二热力学第二定律的理解4．关于热力学定律和分子动理论，下列说法中正确的是()A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大答案B解析由热力学第二定律可知，A错误，B正确；由分子间作用力与分子间距的关系可知，C 项错误；温度升高时，物体中分子平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都增大，故D项错误．5．用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图1所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象的正确说法是()图1A．这一实验不违背热力学第二定律B．在实验过程中，热水温度降低，冷水温度升高C．在实验过程中，热水的内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能答案AB解析自然界中的任何自然现象或过程都不违反热力学定律，本实验现象也不违反热力学第二定律，A正确；整个过程中能量守恒且热传递有方向性，B正确；在实验过程中，热水中的内能除转化为电能外，还升高金属丝的温度，内能不能全部转化为电能；电能除转化为冷水的内能外，还升高金属丝的温度，电能不能全部转化为冷水的内能，C、D错误．6．图2为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内、外的管道中不断循环．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，放出热量到箱体外．下列说法正确的是()图2A．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二定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第二定律答案BC解析根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，要想使热量从低温物体传到高温物体必须借助于其他系统做功，A错误，B正确．电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律，C正确，D错误．故选B、C.7．关于空调机，下列说法正确的是()A．制冷空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体B．制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体C．冷暖空调机工作时，热量既可以从低温物体传到高温物体，也可以从高温物体传到低温物体D．冷暖空调机工作时，热量只能从低温物体传到高温物体答案AD 解析空调机工作时，热量可以从低温物体传到高温物体，因为这里有外界做功．题组三综合应用8．下列说法中正确的是()A．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功B．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化C．热机的效率不可能大于1，但可能等于1D．热机的效率必定小于1答案D 解析开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功，但必然要产生其他变化，比如气体等温膨胀，气体内能完全转化为功，但气体体积增大了，A 错误；开尔文表述指出，热机不可能只有单一热库，但未必就是两个热库，可以具有两个以上热库，B 错误；由η＝Q 1－Q 2Q 1可知，只要Q 2≠0，η≠1，如果Q 2＝0，则低温热库不存在，违背了开尔文表述，故C 错误，D 正确．9．如图3所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是()图3A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量答案D解析轻推转轮后，叶片开始转动，由能量守恒定律可知，叶片在热水中吸收的热量一部分释放到空气中，另一部分使叶片在热水中膨胀做功，所以叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，D 正确．10．关于热力学定律，下列说法正确的是()A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D．不可能使热量从低温物体传向高温物体E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程答案ACE解析由ΔU＝W＋Q可知做功和热传递是改变内能的两种途径．它们具有等效性，故A正确，B错误；由热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量，使之全部变为功，但会产生其他影响，故C正确；热量只是不能自发的从低温物体传向高温物体，则D错误；一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，则E正确．11．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传递到高温物体，而不引起其他变化；第二种表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．图4甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述完成示意图乙．根据你的理解，热力学第二定律的实质是_____________________________________________________________________________________________________________________________________.图4答案见解析解析示意图如图所示．一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性．。

2020-2021学年高中物理第十章热力学定律1 功和内能教案新人教版选修3-3年级：姓名：功和内能知识与技能1．记住什么是绝热过程。

2．从热力学的角度记住内能的概念。

3．理解并掌握做功与内能改变的数量关系。

4．记住内能和功的单位是相同的。

过程与方法从焦耳的实验理解功与内能变化的关系情感、态度与价值观通过焦耳实验了解功与内能变化关系的得来，学习科学家探究过程的艰辛教学重点、难点绝热过程中的功与内能的关系教学过程：知识回顾1、（机械）功的两个不可缺少的因素是什么？电流做功与哪些因素有关？2、什么叫内能？内能与哪些因素有关？3、质量、温度相同的物体，内能必定相等。

对吗？物体的内能与温度和体积的关系温度变时分子动能变，体积变时分子势能变，因此物体的内能决定于它的温度和体积，但是这句话却不能作为判断两物体内能大小的依据。

如两物体温度和体积均相同，而内能却没有确定的关系。

再如，0O C的冰熔化成0O C水体积减小，不能就此认为其势能也减小，而应该从改变内能的方式上分析,冰熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不变，所增加的只是分子的势能。

新课教学：一、焦耳的实验1818年12月24日焦耳出生于英国曼彻斯特，起初研究电学和磁学。

1840年在英国皇家学会上宣布了电流通过导体产生热量的定律，即焦耳定律。

焦耳测量了热与机械功之间的当量关系——热功当量，为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。

1、绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫绝热过程。

焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验2、焦耳二个代表性实验(1)焦耳热功当量实验装置—机械功实验结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。

（2）焦耳热功当量实验装置—电功实验结论：只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的。

从焦耳的实验中可以得出什么结论？1、在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关。

第3节热力学第一定律能量守恒定律教学目标1.理解热力学第一定律，掌握它的表达式并能进行有关计算．2.理解能量守恒定律，会用能量守恒的观点分析、解决有关问题．新知探寻一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式：做功和传热．2．热力学第一定律(1)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．(2)表达式：ΔU＝Q＋W．1．(1)外界对系统做功，系统的内能一定增加. ()(2)系统内能增加，一定是系统从外界吸收热量．()(3)系统从外界吸收热量5 J，内能可能增加5 J．()(4)系统内能减少，一定是系统对外界做功．()提示：(1)×(2)×(3)√(4)×二、能量守恒定律1.内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．2.意义(1)各种形式的能可以相互转化．(2)各种互不相关的物理现象可以用能量守恒定律联系在一起．2．(1)石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了．()(2)用太阳灶烧水是太阳能转化为内能．()提示：(1)×(2)√三、永动机不可能制成1.第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器．2.第一类永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律．有一种所谓“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去．这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？提示：这不是永动机．是通过手臂的摆动获得能量．课堂重要知识点热力学第一定律的理解和应用1．对公式ΔU＝Q＋W中ΔU、Q、W符号的规定符号Q W ΔU＋物体吸收热量外界对物体做功内能增加－物体放出热量物体对外界做功内能减少2.(1)若过程是绝热的，即Q＝0，则ΔU＝W，物体内能的增加量等于外界对物体做的功．(2)若过程中不做功，即W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量等于物体从外界吸收的热量．(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体吸收的热量等于物体对外界做的功)．3．判断是否做功的方法：一般情况下看物体的体积是否变化．(1)若物体体积增大，表明物体对外界做功，W<0.(2)若物体体积减小，表明外界对物体做功，W>0.命题视角1用热力学第一定律定性分析密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)() A．内能减小，外界对其做功B．内能减小，吸收热量C．内能增大，对外界做功D．内能增大，放出热量[解析]密闭有空气的薄塑料瓶降温说明气体的内能减小，薄塑料瓶变扁说明外界对气体做功；由热力学第一定律可知，气体在变化过程中放出热量，所以选项A正确．[答案] A命题视角2用热力学第一定律进行定量计算如图所示是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功500 J，同时气体向外界放热100 J，缸内气体的()A．温度升高，内能增加400 JB．温度升高，内能减少400 JC．温度降低，内能增加600 JD．温度降低，内能减少600 J[解析]由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q＝500 J＋(－100 J)＝400 J，即缸内气体内能增加400 J，气体温度升高，故选项A对，B、C、D错．[答案] A应用热力学第一定律解决问题的关键(1)要明确研究的对象是哪个物体或者说是哪个热力学系统．(2)应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据，对结果的正、负也同样依照符号法则来解释其意义．命题视角3热力学第一定律与气体实验定律的综合应用如图所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时()A．气体内能一定增加B．气体压强变大C．气体对外界做功D．气体对外界放热[思路点拨](1)一定质量理想气体的内能由温度决定．(2)由pV＝C判断压强变化．(3)根据体积变化判断做功情况．(4)由热力学第一定律判断吸热还是放热．[解析]由题图可知，理想气体的变化为等温膨胀，气体压强减小，故气体的内能不变，气体对外做功；由热力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量．综上可知，C对，A、B、D错．[答案] C【通关练习】1．下列说法正确的是( ) A ．物体放出热量，其内能一定减小 B ．物体对外做功，其内能一定减小C ．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D ．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变解析：选C ．根据热力学第一定律(公式ΔU ＝Q ＋W )可知，做功和热传递都可以改变物体的内能，当外界对物体做的功大于物体放出的热量或物体吸收的热量大于物体对外做的功时，物体的内能增加，选项A 、B 错误，选项C 正确；物体放出热量同时对外做功，则Q ＋W <0，内能减小，选项D 错误．2．如图，一定质量的理想气体，由状态a 经过ab 过程到达状态b 或者经过ac 过程到达状态c .设气体在状态b 和状态c 的温度分别为T b 和T c ，在过程ab 和ac 中吸收的热量分别为Q ab 和Q ac ，则( )A ．T b >T c ，Q ab >Q acB ．T b >T c ，Q ab <Q acC ．T b ＝T c ，Q ab >Q acD ．T b ＝T c ，Q ab <Q ac解析：选C ．由理想气体状态方程可知p a V a T a ＝p c V c T c ＝p b V bT b ，即2p 0·V 0T c ＝p 0·2V 0T b，得T c ＝T b ，则气体在b 、c 状态内能相等，因a 到b 和a 到c 的ΔU 相同；而a 到c 过程中气体体积不变，W ＝0，a 到b 过程中气体膨胀对外做功，W ＜0，根据热力学第一定律：ΔU ＝Q ＋W 可知a 到b 的吸热Q ab 大于a 到c 的吸热Q ac ，即Q ab ＞Q ac .选项C 正确．3．(多选)一定量的理想气体从状态a 开始，经历等温或等压过程ab 、bc 、cd 、da 回到原状态，其p －T 图象如图所示，其中对角线ac 的延长线过原点O .下列判断正确的是( )A ．气体在a 、c 两状态的体积相等B ．气体在状态a 时的内能大于它在状态c 时的内能C ．在过程cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D ．在过程da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E ．在过程bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功解析：选ABE.由pVT ＝k 可知，p －T 图象中过原点的一条倾斜的直线是等容线，A 项正确；气体从状态c 到状态d 的过程温度不变，内能不变，从状态d 到状态a 的过程温度升高，内能增加，B 项正确；由于过程cd 中气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体向外放出的热量等于外界对气体做的功，C 项错误；在过程da 中气体内能增加，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，D 项错误；过程bc 中，外界对气体做的功W bc ＝p b (V b －V c )＝p b V b －p c V c ，过程da 中气体对外界做的功W da ＝p d (V a －V d )＝p a V a －p d V d ，由于p b V b ＝p a V a ，p c V c ＝p d V d ，因此过程bc 中外界对气体做的功与过程da 中气体对外界做的功相等，E 项正确．能量守恒定律的理解和应用1．能量的存在形式及相互转化(1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、原子能等．(2)各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化．例如，利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能．2．能量守恒的两种表达(1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等． (2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．3．第一类永动机失败的原因分析：如果没有外界供给热量而对外做功，由ΔU＝W＋Q 知，系统内能将减小．若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外界能量供给的情况下是不可能的．如图所示，直立容器的内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B 的密度大．抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合．设在此过程中气体吸热Q，气体内能的增量为ΔE，则()A．ΔE＝Q B．ΔE<QC．ΔE>Q D．ΔE＝0[思路点拨]先分析系统中哪些形式的能量发生变化，再由能量守恒定律判断．[解析]抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀分布，其重心升高，重力势能增加．由能量守恒定律知，增加的重力势能由内能转化而来，所以内能的增量小于吸收的热量，故选项B正确．[答案] B利用能量守恒定律解决问题时，首先应明确题目中涉及哪几种形式的能量，其次分析哪种能量增加了，哪种能量减少了，确定研究的系统后，用能量守恒的观点求解．如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞．用打气筒通过气针慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后()A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加解析：选C.胶塞冲出容器口后，气体膨胀，对外做功，W<0，由于没时间进行热交换，由ΔU＝W可知内能减小．内能等于分子动能与势能之和，由于体积增大，势能增大，由此可知分子平均动能减小，所以温度降低，故C正确，A、B、D错误．第4节热力学第二定律教学目标1．了解热传递、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性，了解什么是热力学第二定律。

2021人教版高中物理选修第十章《热力学定律》word教学设计物理名言：在自然过程的庞大工厂里，熵的原理起着经理的作用，因为它规定整个企业的经营方式和方法；而能的原理仅仅充当了簿记员，平稳着贷方和借方——R 埃姆登（1862-1940）。

德国物理学家，要紧从事天体物理学研究。

冷热变化是最早引起人们关注的自然现象之一。

人类不但把握了精确的测温控温方法，还能够人工产生高热和深冷，在高热和深冷的“世界”里不断发觉科学的奇迹。

物理学中的热学，差不多成为当代科技中最活跃的领域之一。

10.1、2 功和内能热和内能三维教学目标1、知识与技能（1）了解内能改变的两种方式：做功、热传递；（2）明白得内能的变化能够分别由功和热量来量度，明白做功和热传递对改变物体内能是等效的；（3）明白什么是绝热过程。

2、过程与方法：通过书本中的事例体会做功和热传递都能改变物体的内能。

3、情感、态度与价值观：教学重难点（1）改变内能两种方式及内能改变量度；（2）对做功和热传递对改变内能是等效的明白得。

教学教具：细铁棒、铁锤、洒精灯、木块、厚壁玻璃筒（带活塞）、硝化棉、乙醚、学生每人预备一小段钢丝等．教学过程：第一节功和内能热和内能（一）复习引入提问：（1）什么是物体的内能？（物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能）（2）什么叫分子的动能？它和哪些因素有关？（由于分子在不停地做着无规则热运动而具有的动能．它与物体的温度有关，温度是分子平均动能的标志）（3）什么叫分子的势能？它和哪些因素有关？（分子间存在相互作用力，分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这确实是分子势能，它和物体的体积有关）（4）物体的内能和哪些因素有关呢？（与物体的温度和体积有关）小结：通常情形下，对固体或液体，由于体积变化不明显，要紧是通过温度的变化来判定内能是否改变。

（二）新课教学1、提出问题如何改变物体的内能呢？物体内能的变化能够通过什么表现出来呢？或者说如何样判定一个物体（如一杯水、一块铁块）的内能是否改变呢？2、查找解决问题的方法有的想到“摩擦”，有的想到“折”，有的想到“敲打”，有的想到用“钢锯锯”，有的想到“烧”，有的想到“晒”，有的想到“烤”，有的想到“烫”、“冰”等等．一边想方法，一边体验内能是不是差不多增加了。

2020-2021学年高中物理第10章热力学定律1 功和内能教案3 新人教版选修3-3年级：姓名：功和内能一、教学目标：物理观念：1．知道什么是绝热过程。

2．从热力学的角度认识内能的概念。

3．理解做功与内能改变的数量关系。

4．理解内能的改变与做功的方式、过程无关。

5．知道内能和功的单位是相同的。

科学思维：1、通过观察、思考，知道物体的内能是物体的一个状态量。

2、通过类比方法顺利建立内能的概念。

实验探究：1、能在探究功和内能的问题中，发现问题、分析原因、建构模型、解决问题。

2、通过学习活动，培养学生观察实验的能力。

培养学生的分析概括能力。

科学态度与责任:1、初步形成热爱自然、勇于探索、善于合作、积极交流的科学态度。

2、通过主动参与学习活动，激发学生学习物理的兴趣。

二、教学重点：1、做功与内能改变的关系。

2、内能的概念三、教学难点：1、内能概念的建立四、教学用具干电池、锡箔纸、棉花、空气压缩引火仪、乙醇、温度传感器、矿泉水瓶、自制演示实验一套、多媒体教学设备等五、教学流程六、设计思想本节课是人教版物理选修3-3第十章第一节，本节内容在力学能量守恒定律之后和热学中的热力学定律之间起到承上启下的作用，是学习后续内容的基础。

学生在此前已经学习了分子动理论、物态变化等内容，为本节课做了知识储备。

本课的难点是建立内能的概念和理解做功与内能改变的关系，为了将这一抽象概念具体化，设计思路是通过物理现象充分让学生在具体的演示实验和实验探究中观察、思考、分析，继而通过教师的引导得出并理解相应的物理规律。

七、教学过程。

第十章热力学定律〔情景切入〕地球上的能源很多，提供能量的形式各不相同。

风、水、洋流和波浪等是以机械能的形式提供的，可以利用各种风力机械和水力机械转化为动力或电力。

煤、石油和天然气等一般是通过燃烧把化学能转化为内能，内能可以直接利用。

一些热力机械可以把内能转化为动力带动机械或交通工具工作，也可进行热力发电。

能量可以互相转化，各种能量最终都转化为内能。

你是否知道能量间的转化具有一定的规律呢？请你在本章的学习中得出答案吧。

〔知识导航〕本章主要讲述了改变物体内能的两种方式：做功和热传递，热力学第一定律和能量守恒定律，以及热力学第二定律和能量耗散。

本章从焦耳的热功当量实验切入，从功是能量转化的量度来认识内能，接着从内能改变的方式——热传递说明热与内能的关系，能的转化和守恒定律是自然界普遍适用的规律。

接着以热力学定律来说明能量与热量的区别及联系，最后以新能源开发与应用来结束本章。

本章教材共六节，整章内容可分四部分：第一部分即第一、二节，了解做功和热传递与内能的关系；第二部分即第三节，学习热力学第一定律及其微观解释；第四部分即第四、五、六节，了解热力学第二定律及其微观解释、能源和可持续发展及开发新能源的意义。

本章重点：改变物体内能的两种方式——做功和热传递，热力学第一定律。

本章难点：能量守恒定律，热力学第二定律及微观解释。

〔学法指导〕本章内容规律较多，且较抽象，初学者理解起来不太容易，给学习带来一定难度，如何突破本章知识要点，把握重点，掌握方法是关键。

要注意从实验和模型来建立物理图景，把抽象的事物形象化，更要注意利用科学的假说和模型来研究问题，把不能直接观测的对象转化为能够直接观测的对象。

第一节功和内能【素养目标定位】※了解焦耳的热功当量实验，明确实验原理※※理解内能的概念，并了解功是能量改变的量度课前预习反馈知识点1 焦耳的实验1．绝热过程系统只通过对外界做功或__外界对它__做功而与外界__不交换__能量，它不从外界__吸热__，也不向外界__散热__。

学案5热力学第二定律的微观解释学案6能源和可持续发展[目标定位] 1.了解有序和无序是相对的，知道宏观态与微观态，知道宏观态对应的微观态的数目与无序程度的关系.2.知道熵的概念，了解熵增加原理，知道它是热力学第二定律的另一种表述.3.了解能量耗散、能源和环境．一、热力学第二定律的微观意义[问题设计]1.如图1所示，一个箱子被挡板均匀分为左、右两室，左室有4个气体分子a、b、c、d，右室为真空，撤去挡板后，气体自由扩散，以箱子内4个分子为模型，说明具有哪些可能的宏观态和微观态，并用热力学第二定律说明，气体扩散后4个分子分布的最大一种可能和最小一种可能的情况．图1答案可能的宏观态有：左0右4，左1右3，左2右2，左3右1，左4右0；对应的微观态数目：1、4、6、4、1.不同的宏观态包含着不同数量的微观态，其中分子分布的最大一种可能情况是左2右2，最小一种可能情况是左0右4或左4右0.2．试着从无序的角度谈谈上面问题中为什么“左2右2”这种均匀分布的可能性最大，能否由此得出热力学第二定律的微观意义？答案从无序的角度看，热力学系统是由大量做无序运动的分子组成的．因为任何热力学过程都伴随着分子的无序运动状态的变化，当撤去挡板的瞬间，分子仍聚集在左室，对于左、右两室这一个整体来讲，这显然是一种高度有序的分布，当气体分子自由扩散后，气体系统就变得无序了．我们看到“左2右2”这种均匀分布的可能性最大，而分子集中在一个室中，另一个室变成真空的可能性最小．实际上，当气体系统中分子个数相当多时，撤去挡板后实际上我们只能看到气体向真空中扩散，而不可能观察到气体分子重新聚集在一室中的现象．因此，气体的自由扩散过程是沿着无序性增大的方向进行的，综上可知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义．[要点提炼]1．正确理解宏观态和微观态规定了某种规则，我们就规定了一个“宏观态”，这个“宏观态”可能包含一种或几种“微观态”，不同的“宏观态”对应的微观态的个数不同．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较无序的．2．热力学第二定律的微观意义我们所说的有序状态，指的是对应着较少微观态的宏观态．自发的过程总是倾向于出现与较多微观态对应的宏观态，因此自发的过程总是从有序向着无序发展的．3．熵及熵增加原理(1)熵的概念物理学中用字母Ω表示一个宏观状态所对应的微观状态的数目，用字母S表示熵，则S＝k ln_Ω，式中k叫做玻耳兹曼常量．(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减小．这就是熵增加原理，也是热力学第二定律的另一种表述．二、能源和可持续发展[问题设计]1．流动的水带动水磨做功，由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用．可见，内能与机械能相比，哪种能量的品质低？答案内能2．化石能源的大量消耗会带来哪些环境问题？答案温室效应、酸雨、光化学烟雾等．[要点提炼]1．能量耗散和品质降低(1)能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为内能，成为更加分散因而也是无序度更大的能量，分散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象．(2)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．(3)能量耗散虽然不会使能量的总量减少，却会导致能量品质的降低(填“降低”或“提高”)，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大有用的形式．2．能源和人类社会发展(1)常规能源①常规能源：煤、石油、天然气②对环境的危害石油和煤燃烧产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，产生了“温室效应”．排入大气中的污染物在太阳紫外线照射下发生光化学效应，形成二次污染物“光化学烟雾”．煤燃烧时形成的二氧化硫等物质使雨水形成“酸雨”．(2)开发新能源新能源有太阳能、风能、核能、生物质能等，它们的特点是：污染少、可再生、资源丰富．一、热力学第二定律的微观意义例1关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是()A．大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动B．热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程C．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程D．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行解析分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，根据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变得有序．热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程．答案CD例2下列关于熵的说法中错误的是()A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大代表着越无序解析一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义．系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程．自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理．因此A、B、D说法正确，C说法错误．答案 C二、能量耗散和可持续发展例3下列对能量耗散理解正确的是()A．能量耗散说明能量在不断减少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性解析在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散．能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减少，也没有消失，它从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错，B、D对．答案BD例4以下说法正确的是()A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能B．汽油是一种清洁能源C．水能是可再生能源D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的解析煤、石油、天然气等是动、植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，A对；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的产生，B错；水能是可再生能源，C对；煤、石油等存储量是有限的，是不可再生能源，D错．答案AC1．(热力学第二定律的微观意义)下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是() A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律B．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会减小答案 A解析热力学第二定律是一个统计规律，A对；从热力学第二定律的微观本质看，一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行，B、C错；任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，故D错．所以选A.2．(熵)对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是()A．系统的总熵只能增大，不可能减小B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小C．系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展D．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展答案AC解析在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故选项A 正确，B错误．根据熵增加原理，该系统只能是从比较有序的状态向更无序的状态发展，故选项C正确，D错误．3．(能量耗散)热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是()A．能量耗散说明能量不守恒B．能量耗散不符合热力学第二定律C．能量耗散过程中能量仍守恒D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性答案CD解析能量耗散说明能量转化的宏观过程具有方向性，符合热力学第二定律，B错误，D正确；能量耗散过程中，能量并没有消失，能量仍然守恒，A错误，C正确．4．(可持续发展)下列供热方式最有利于环境保护的是()A．用煤做燃料供热B．用石油做燃料供热C．用天然气或煤气做燃料供热D．用太阳能灶供热答案 D解析煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能．但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含有的粉尘、一氧化碳、二氧化硫等污染了大气．而太阳能是一种无污染的能源，应大为推广，故答案应选D.题组一热力学第二定律的微观意义1．下列说法中正确的是()A．机械能和内能之间的转化是可逆的B．气体向真空的自由膨胀是可逆的C．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的D．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的答案 D2．对“覆水难收”的叙述正确的是()A．盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较少，较为有序B．盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较多，较为无序C．泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较多，较为无序D．泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较少，较为有序答案AC3．下列说法中正确的是()A．一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的B．一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行C．一切与热现象有关的宏观过程都是可逆的D．一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动有序程度增大的方向进行答案AB4．关于熵，下列说法中正确的是()A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序答案AD5．下列关于熵的观点中正确的是()A．熵越大，系统的无序度越大B．对于一个不可逆的绝热过程，其熵增大C．气体向真空扩散时，熵值减小D．自然过程中熵总是增加的，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多很多答案ABD解析熵是系统内分子运动无序性的量度，熵越大，其无序度越大，A正确．不可逆的绝热过程，其宏观态对应的微观态数目增大，其熵会增加，不会减小，B正确．气体向真空中扩散时，无序度增大，熵值增大，C错误．自然过程中，无序度较大的宏观态出现的概率较大，因为通向无序的渠道多，D正确．6．如图1所示，质量、温度相同的酒精，分别处于气态、液态和固态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？图1答案S固<S液<S气原因见解析解析根据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学第二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少．也就是说，任何一个系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减少．质量相同、温度相同的酒精，可以由固态自发地向液态、气态转化，所以，气态的酒精熵最大，其次是液态，固态时熵最小．题组二能量耗散和可持续发展7．下列关于能量耗散的说法中正确的是()A．能量耗散使能量的总量减少，违背了能量守恒定律B．能量耗散是指散失在环境中的内能再也不能收集起来被人类利用C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动发生、全额发生的D．能量耗散导致能量品质的降低答案BCD8．下列现象属于能量耗散的有()A．利用水能发电转化为电能B．电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能C．电池的化学能转化为电能D．火炉把房子烤暖答案 D解析能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象，能够重新收集并加以利用的能不能称为能量耗散．本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用，如用光作能源的手表等．只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后变为周围环境的内能，才无法重新收集并加以利用，但本题没有指明该光能用来做什么，故不能算能量耗散．火炉把房子烤暖后使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无法重新收集并加以利用，属于能量耗散．9．能源利用的过程实质上是()A．能量的消失过程B．能量的创造过程C．能量的转化和转移过程D．能量的转化、传递并且逐渐消失的过程答案 C解析能源利用的过程是做功或热传递的过程，前者是能量的转化，后者是能量的转移．10．下列说法正确的是()A．人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值减小B．人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值增加C．因为能量守恒，所以无需节约能源D．热机中的内能可以全部用来做功答案 A解析人学习知识积累的过程不能自发进行，而要靠人的主观能动性，故知识积累越多，有序程度越大，认知系统的总熵值越小．热机效率不可能达到百分之百．虽然能量守恒但却有能量耗散，故仍需节约能源．11．煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境．最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”．下列有关说法中正确的是()A．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化B．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化C．该技术实现了煤的清洁利用D．该技术实现了煤的高效利用答案ACD解析煤粉加压汽化制备合成气过程中既有物理变化，又有化学变化，A正确；该技术使煤得以良好利用又环保，C、D正确，故选A、C、D.12．酸雨对植物的正常生长影响很大，为了减少酸雨的影响，应采取的措施是()①少用煤作燃料②燃料脱硫③在已经酸化的土壤中加石灰④多种植美人蕉、银杏等植物⑤开发新能源⑥多种植法国梧桐、柠檬等植物A．①②④⑤B．①②⑤⑥C．①②③④⑤D．①②③⑤⑥答案 A解析酸雨主要是由煤、石油等燃料燃烧所释放的SO2和氮氧化物在降水过程中溶入雨水形成的．因而为减少酸雨的影响，少用煤作燃料和燃料脱硫是有效的方法．开发新能源也是减少煤使用量的方法，另外美人蕉和银杏对SO2有较强的吸收能力，所以①、②、④、⑤正确，应选A.13．CO2气体有个“怪脾气”，它几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加，能使地表温度因受太阳辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样．因此，大气中CO2浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖．(1)这种大气中以CO2为主的气体产生的效应称为()A．光热效应B．光电效应C．光气效应D．温室效应(2)导致大气中CO2浓度增加的主要原因是()A．大量植物和生物物种灭绝B．大量燃料如石油、煤炭、天然气等的燃烧C．人口剧增，呼出的二氧化碳增多D．自然因素破坏了地球环境生态平衡(3)为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有()A．禁止使用煤、石油和天然气B．开发使用核能、太阳能C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气D．植树造林答案(1)D(2)B(3)BD解析大气中CO2浓度的增加，导致了温室效应；为了缓解这种局面，一方面要尽量少使用煤、石油等常规能源，另一方面要开发利用新能源并植树造林改善环境．。

选修第十章热力学定律—人教版山东省2021年高三一轮复习学案【课程标准】知道热力学第一定律。

通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，体会科学探索中的挫败和失败对科学发现的意义。

理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象。

体会能量守恒定律是最基本、最普遍的的自然规律之一。

通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律。

【自主构建】1.写出热力学定律的内容。

（1）热力学第零定律：（2）热力学第一定律：（3）热力学第二定律：（4）热力学第三定律：【探究提升】1.（多选）下列说法正确的是（）A.内能的多少与物体的温度和体积有关。

B.内能不能全部转化为机械能,而机械能可以完全转化为内能。

C.任何物体在任何状态下都具有内能。

D.内能是一个宏观量,对于个别分子,无内能可言。

2.（多选）如图,一绝热容器被隔板K隔开a、b两部分。

已知a内有定量的稀薄气体,b内为真空。

抽开隔板K后,a内气体进入b,最终达到平状态。

在此过程中（）A.气体对外界做功,内能减少B.气体不做功,内能不变C.气体压强变小,温度降低D.气体压强变小,温度不变3.（单选）下列关于物体内能变化的说法，正确的是( )A．一定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变B．一定质量的气体在体积膨胀过程中内能一定增加C．一定质量的物体在热膨胀过程中内能不一定增加D．一定质量的物体在体积保持不变的过程中，内能一定不变4.（多选）电冰箱的制冷设备是用机械的方式制造人工低温的装置，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，实现制冷作用，那么下列说法中正确的是( )A．打开冰箱门让压缩机一直工作，可使室内温度逐渐降低B．在电冰箱的内管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量C．在电冰箱的外管道中，制冷剂被剧烈压缩放出热量D．电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律5.（单选）带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态a；然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c.b，c状态温度相同，如图所示．设气体在状态b 和状态c的压强分别为p b和p c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac，则( )A．p b>p c，Q ab>Q ac B．p b>p c，Q ab<Q acC．p b<p c，Q ab>Q ac D．p b<p c，Q ab<Q ac6．（多选）下列过程中，可能实现的是( )A．将海水温度自动下降时释放的内能全部转变为机械能B．利用海洋不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能变为机械能C．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来7.（单选）如图所示，汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接使其缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是( )A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律B．气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不对8.（单选）景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中( )A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少9.（单选）如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞，用打气筒通过气针慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后( )A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加10.（单选）如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计．置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为E p(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)．现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程( )A．E p全部转换为气体的内能B．E p全部转换成活塞的重力势能和气体的内能C．E p一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能D．E p一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能11．在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成同温度的水汽，其体积由1.043 cm3变成1676 cm3.已知水的汽化热为2263.8 J/g（一标准大气压为1.013×105pa），求：(1)体积膨胀时气体对外界做的功W；(2)气体吸收的热量Q；(3)气体增加的内能ΔU.12．如图所示，p­V图中一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420 J，同时膨胀对外做功300 J．当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200 J，求此过程中气体吸收或放出的热量是多少．13．如图所示，为一汽缸内封闭的一定质量的气体的p­V图线，当该系统从状态a沿过程a→c→b到达状态b时，有热量335 J传入系统，系统对外界做功126 J．求：(1)若沿a→d→b过程，系统对外做功42 J，则有多少热量传入系统？(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时，外界对系统做功84 J，则系统是吸热还是放热？热量传递是多少？【自助餐】14．某压力锅结构如图所示．盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热．(1)若此时锅内气体的体积为V′，摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为N A，写出锅内气体分子数的估算表达式．(2)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1 J，并向外界释放了2 J的热量．锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？(3)已知大气压强p随海拔高度H的变化满足p＝p0(1－αH)，其中常数α>0.结合气体定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同．。