資源簡介

1.功、熱和內(nèi)能的改變
素養(yǎng)目標(biāo)
1.能夠知道功、熱量和內(nèi)能的概念．(物理觀念)
2．能夠知道改變內(nèi)能的兩種方式．(科學(xué)思維)
3．能夠掌握改變物體內(nèi)能與做功和傳熱的關(guān)系．(科學(xué)探究)
自主落實·必備知識全過關(guān)
一、功和內(nèi)能
1．焦耳的實驗
(1)絕熱過程：系統(tǒng)不從外界________，也不向外界________的過程．
(2)代表性實驗
①重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫________；
②通過電流的________給水加熱．
(3)實驗結(jié)論：要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由過程始末兩個狀態(tài)決定，而與做功的________無關(guān)．
2．功與內(nèi)能的改變
狀態(tài)量
(1)內(nèi)能：任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于系統(tǒng)________的物理量，這個物理量在兩個狀態(tài)間的差別與外界在________過程中對系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系．鑒于功是能量________的量度，所以這個物理量必定是系統(tǒng)的一種能量，我們把它稱為系統(tǒng)的內(nèi)能．
過程量
(2)功和內(nèi)能：在絕熱過程中，系統(tǒng)內(nèi)能的變化量等于外界對系統(tǒng)做的功與做功方式無關(guān)，即________．
二、熱與內(nèi)能的改變
1．傳熱
(1)條件：物體的溫度不同．
(2)定義：兩個__________不同的物體相互接觸時，溫度高的物體要降溫，溫度低的物體要升溫，________從高溫物體傳到了低溫物體．
2．熱和內(nèi)能
(1)熱量：它是在單純的傳熱過程中系統(tǒng)________變化的量度．
(2)表達(dá)式：________．
　兩種方式改變內(nèi)能的效果是等效的
(3)傳熱與做功在改變系統(tǒng)內(nèi)能上的異同：①做功和傳熱都能引起系統(tǒng)________的改變．②做功時是內(nèi)能與其他形式的能發(fā)生________；傳熱只是不同物體(或一個物體的不同部分)之間________________．
情 境 體 驗
原始社會，人們靠鉆木取火，你知道其中的道理嗎？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一　做功與內(nèi)能變化的關(guān)系
情境探究
幼兒園里一般都有滑梯，小朋友沿滑梯下滑時屁股通常會感到發(fā)熱．
這是為什么？還有其他方式能達(dá)到同樣效果嗎？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
1.做功與內(nèi)能變化的關(guān)系：
(1)做功改變物體內(nèi)能的過程是其他形式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程．
(2)在絕熱過程中，外界對物體做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，物體的內(nèi)能就增加多少．
2．功與內(nèi)能的區(qū)別：
(1)功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量．
(2)在絕熱過程中，做功一定能引起內(nèi)能的變化．
(3)物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多．在絕熱過程中，只有內(nèi)能變化越大時，相應(yīng)做的功才越多．
提醒：(1)外界對某一系統(tǒng)做功時系統(tǒng)的內(nèi)能不一定增加，還要看該系統(tǒng)有沒有向外放熱，以及向外放熱的多少．
(2)在絕熱過程中，系統(tǒng)內(nèi)能的增加量等于外界對系統(tǒng)所做的功．
應(yīng)用體驗
題型1　焦耳的實驗
例1 如圖所示是焦耳研究熱與功之間關(guān)系的兩個典型實驗裝置圖，那么從焦耳的這兩個實驗中可得出的結(jié)論是(　　)
A．熱量可由高溫物體傳給低溫物體
B．機(jī)械能守恒
C．在各種不同的絕熱過程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功方式無關(guān)，僅與做功數(shù)值有關(guān)
D．功和熱量是完全等價的，無區(qū)別
題型2　做功與內(nèi)能變化的關(guān)系
例2 如圖所示，厚壁容器的一端通過膠塞插進(jìn)一支靈敏溫度計和一根氣針，另一端有個用卡子卡住的可移動膠塞．用打氣筒慢慢向容器內(nèi)打氣，使容器內(nèi)的壓強(qiáng)增大到一定程度，這時讀出溫度計示數(shù)．打開卡子，膠塞沖出容器口后，下列說法正確的是(　　)
A.溫度計示數(shù)變大，實驗表明氣體對外界做功，內(nèi)能減少
B．溫度計示數(shù)變大，實驗表明外界對氣體做功，內(nèi)能增加
C．溫度計示數(shù)變小，實驗表明氣體對外界做功，內(nèi)能減少
D．溫度計示數(shù)變小，實驗表明外界對氣體做功，內(nèi)能增加
規(guī)律方法
分析絕熱過程的方法
(1)在絕熱的情況下，若外界對系統(tǒng)做正功，系統(tǒng)內(nèi)能增加，ΔU為正值；若系統(tǒng)對外界做正功，系統(tǒng)內(nèi)能減少，ΔU為負(fù)值．此過程做功的多少為內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度．
(2)在絕熱過程中，內(nèi)能和其他形式的能一樣也是狀態(tài)量，氣體的初、末狀態(tài)確定了，即在初、末狀態(tài)的內(nèi)能也相應(yīng)地確定了，內(nèi)能的變化量ΔU也確定了．而功是能量變化的量度，所以ΔU＝W，即W為恒量，這也是判斷絕熱過程的一種方法．
針對訓(xùn)練
1.(多選)某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成．開箱時，密閉于汽缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖所示．在此過程中，若缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，忽略氣體分子間的相互作用，則缸內(nèi)氣體(　　)
A．對外做正功，分子的平均動能減小
B．對外做正功，內(nèi)能增大
C．對外做負(fù)功，分子的平均動能增大
D．對外做正功，內(nèi)能減小
探究二　功、內(nèi)能、熱量和溫度的區(qū)別與聯(lián)系
情境探究
如圖所示是傳熱的三種方式——傳導(dǎo)、對流和輻射，請在圖片基礎(chǔ)上思考以下問題：
(1)這三種方式在傳遞能量時有什么共同點？
(2)傳熱和做功都可以改變物體的內(nèi)能，這兩種方式在改變物體內(nèi)能時本質(zhì)上又有什么不同？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
1.內(nèi)能與溫度：從宏觀上看，溫度表示的是物體的冷熱程度；從微觀上看，溫度反映了分子熱運(yùn)動的劇烈程度，是分子平均動能的標(biāo)志．物體的溫度升高，其內(nèi)能一定增加．但向物體傳遞熱量，物體的內(nèi)能卻不一定增加(可能同時對外做功)．
2．熱量和內(nèi)能：
(1)內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的．狀態(tài)確定，系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定．要使系統(tǒng)的內(nèi)能發(fā)生變化，可以通過傳熱和做功兩種方式來完成．
(2)熱量是傳熱過程中的特征物理量，熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過程中所轉(zhuǎn)移的能量，是用來衡量物體內(nèi)能變化的．有過程，才有變化，離開過程，毫無意義．
(3)對某一狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，根本不存在“熱量”和“功”．不能說一個系統(tǒng)中含有多少熱量．
3．熱量與溫度：熱量是系統(tǒng)的內(nèi)能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內(nèi)大量分子做無規(guī)則運(yùn)動劇烈程度的標(biāo)志．傳熱的前提條件是兩個系統(tǒng)之間要有溫度差，傳遞的是熱量而不是溫度．
4．熱量與功：熱量和功都是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，都是過程量，一定量的熱量與一定量的功相當(dāng)，熱量可以通過系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為功，功也可以通過系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為熱量，但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別．
5．改變內(nèi)能的兩種方式的比較：
比較 項目 做功 傳熱
內(nèi)能 變化 外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對外界做功，物體的內(nèi)能減少 物體吸收熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能減少
物理 實質(zhì) 其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化 不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移
相互 聯(lián)系 做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內(nèi)能的效果上是相同的
應(yīng)用體驗
例3[2022·濱州高二檢測](多選)下列說法中正確的是(　　)
A．做功和傳熱是改變物體內(nèi)能的兩種本質(zhì)不同的物理過程，做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，傳熱是物體內(nèi)能的轉(zhuǎn)移
B．外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增大
C．物體向外界放熱，物體的內(nèi)能一定增大
D．物體內(nèi)能發(fā)生了改變，可能是做功引起的，也可能是傳熱引起的，還可能是兩者共同引起的
誤區(qū)警示
傳熱、做功和內(nèi)能的改變的認(rèn)知誤區(qū)
(1)誤認(rèn)為有傳熱或做功時，內(nèi)能一定變化．
如果只是做功或只是進(jìn)行熱量傳遞都會改變物體的內(nèi)能，但是如果做功的同時還有熱量的傳遞，則內(nèi)能不一定會發(fā)生變化．
(2)對做功與內(nèi)能變化關(guān)系認(rèn)識不清．
在判斷內(nèi)能增加或減小時，一定要搞清是對內(nèi)做功還是對外做功，是從外界吸收熱量還是向外界放出熱量．
針對訓(xùn)練
2.[2022·泰安高二檢測]如圖所示，太陽能熱水器是一種能夠?qū)⑻柕墓饽苻D(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置．這種裝置可以使裝置內(nèi)的水溫度升高，這種改變水的內(nèi)能的方式是(　　)
A．做功
B．熱傳遞
C．既有做功也有熱傳遞
D．電流的熱效應(yīng)
3．[2022·江蘇江陰高中期中](多選)對于熱量、功和物體的內(nèi)能這三個物理量，下列敘述正確的是(　　)
A．熱量、功、內(nèi)能三者的物理意義相同
B．熱量和功都可以作為物體內(nèi)能的量度
C．系統(tǒng)內(nèi)能增加了100 J，可能是外界采用絕熱方式對系統(tǒng)做功100 J，也可能是外界單純地對系統(tǒng)傳熱100 J
D．熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體的狀態(tài)決定的
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1.關(guān)于傳熱，下列說法正確的是(　　)
A．傳熱是高溫物體的溫度傳給低溫物體
B．不接觸的物體之間不會發(fā)生傳熱
C．比熱容相同的物體之間不會發(fā)生傳熱
D．溫度相同的物體之間不會發(fā)生傳熱
2．關(guān)于物體的內(nèi)能和熱量，下列說法中正確的是(　　)
A．熱水的內(nèi)能比冷水的內(nèi)能多
B．溫度高的物體其熱量必定多，內(nèi)能必定多
C．在熱傳遞過程中，內(nèi)能多的物體其內(nèi)能將減少，內(nèi)能少的物體其內(nèi)能將增加，直至兩物體的內(nèi)能相等
D．熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移多少的量度
3．一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程．設(shè)氣體分子間的勢能可忽略，則在此過程中(　　)
A．外界對氣體做功，氣體分子的平均動能增加
B．外界對氣體做功，氣體分子的平均動能減少
C．氣體對外界做功，氣體分子的平均動能增加
D．氣體對外界做功，氣體分子的平均動能減少
4．(多選)對于實際的氣體，下列說法正確的是(　　)
A．氣體的體積變化時，其內(nèi)能可能不變
B．氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運(yùn)動的動能
C．氣體的內(nèi)能包括氣體整體運(yùn)動的動能
D．氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢能
5．(多選)如圖所示，透明瓶內(nèi)有一些水，水的上方有水蒸氣，用橡皮塞把瓶口封住，用氣筒向瓶內(nèi)打氣，然后瓶塞會突然跳出，此時觀察到瓶內(nèi)有白霧產(chǎn)生．關(guān)于上述過程下列說法正確的有(　　)
A．快速向瓶內(nèi)打入氣體的過程，氣體狀態(tài)變化是等容變化
B．快速向瓶內(nèi)打入氣體時，瓶內(nèi)水蒸氣分子密度保持不變
C．瓶塞突然跳出瞬間，氣體對外做功，瓶內(nèi)氣體溫度降低
D．瓶內(nèi)瞬間形成的白霧是懸浮在氣體中的小水滴
1．功、熱和內(nèi)能的改變
自主落實·必備知識全過關(guān)
一、
1．(1)吸熱　放熱　(2)①上升?、跓嵝?yīng)　(3)具體過程和方式
2．(1)自身狀態(tài)　絕熱　變化　(2)ΔU＝W
二、
1．(2)溫度　熱
2．(1)內(nèi)能　(2)ΔU＝Q　(3)內(nèi)能　轉(zhuǎn)化　內(nèi)能的轉(zhuǎn)移
情境體驗
提示：鉆木時摩擦力做功，產(chǎn)生內(nèi)能，溫度升高．
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一
情境探究
提示：小朋友沿滑梯下滑時克服摩擦力做功，內(nèi)能增加．熱傳遞可以達(dá)到同樣效果．
應(yīng)用體驗
[例1]　解析：焦耳通過多次實驗，最后得到的結(jié)論是在各種不同的絕熱過程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功方式無關(guān)，僅與做功數(shù)值有關(guān)，做功和傳熱產(chǎn)生的效果相同，但功和熱量是不同的概念，故選項C正確．
答案：C
[例2]　解析：打開卡子，膠塞沖出容器口瞬間，由于時間極短，故瓶內(nèi)氣體與外界無熱交換，氣體體積變大，氣體對外做功，W<0，內(nèi)能減小，溫度降低，C正確．
答案：C
針對訓(xùn)練
1．解析：氣體膨脹，對外做正功，W<0，又因為缸內(nèi)氣體與外界無熱交換，ΔU＝W，由此可知，氣體內(nèi)能減小，選項D正確；缸內(nèi)氣體忽略氣體分子間的相互作用，即不考慮分子勢能，分子的平均動能減小，選項A正確．
答案：AD
探究二
情境探究
提示：(1)熱量從高溫處向低溫處傳遞．(2)傳熱改變內(nèi)能是能量的轉(zhuǎn)移過程，做功改變內(nèi)能是能量的轉(zhuǎn)化過程．
應(yīng)用體驗
[例3]　解析：做功和傳熱改變物體內(nèi)能的本質(zhì)不同，因為做功的過程一定是不同形式的能相互轉(zhuǎn)化的過程，而傳熱是同種形式的能量(內(nèi)能)在不同的物體之間或物體不同的部分之間傳遞或轉(zhuǎn)移，A正確；物體內(nèi)能的變化取決于做功和傳熱兩種途徑，單就一個方面的改變不足以斷定其內(nèi)能的變化情況，B、C錯誤，D正確．故選A、D.
答案：AD
針對訓(xùn)練
2．解析：太陽能熱水器是通過吸收太陽光的熱量，通過熱傳遞的方式將水加熱的，故選B.
答案：B
3．解析：熱量、功和內(nèi)能是三個不同的物理量，它們的物理意義不同，故A錯誤；功與熱量都是能量轉(zhuǎn)化的量度，都可以作為物體內(nèi)能變化的量度，但不是物體內(nèi)能的量度，故B錯誤；對一個絕熱過程ΔU＝W＝100 J，對一個單純傳熱過程ΔU＝Q＝100 J，C正確；功和熱量由過程決定，內(nèi)能由物體的狀態(tài)決定．故D正確．
答案：CD
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1．解析：A錯：傳熱的實質(zhì)是內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，傳遞的不是溫度，傳遞的是熱量．B錯：不接觸的物體之間可以通過熱輻射的方式進(jìn)行傳熱．C錯：熱量總是從溫度高的物體傳遞給溫度低的物體，和物體的比熱容沒有關(guān)系．D對：溫度相同的物體之間不存在溫度差，不會發(fā)生傳熱．
答案：D
2．解析：內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動能和勢能的總和，宏觀上看，其大小取決于物體的溫度、體積、物質(zhì)的量，溫度高只能說明其分子的平均動能多，因為物質(zhì)的量不一定相同，所以并不能說明它的分子總動能多，更不能說明它的內(nèi)能多，A錯誤；熱量是一個過程量，說哪個物體具有熱量是毫無意義的，且溫度高內(nèi)能也不一定多，B錯誤；熱傳遞的目的是傳遞內(nèi)能，但是物體之間發(fā)生熱傳遞的條件并不是內(nèi)能不相等，而是溫度不同，熱傳遞的最終結(jié)果也不是內(nèi)能相等，而是溫度相同，C錯誤；熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度，是一個過程量，D正確．
答案：D
3．解析：絕熱膨脹過程氣體體積增大，氣體對外界做正功，外界對氣體做負(fù)功，W<0，由ΔU＝W＝U2－U1知，氣體的內(nèi)能減少．由于氣體分子間的勢能可以忽略，分子總數(shù)不變，所以氣體分子的平均動能減少．
答案：D
4．解析：氣體的體積變化時，存在做功情況，但如果同時有熱量交換，則其內(nèi)能可能不變，A項正確；氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運(yùn)動的動能和分子勢能，B項正確；氣體的內(nèi)能不包括氣體整體運(yùn)動的動能，C項錯誤；氣體的內(nèi)能不包括氣體分子的重力勢能，D項錯誤．
答案：AB
5．解析：等容變化要求氣體體積、質(zhì)量均不變，而題目氣體質(zhì)量增大，故A錯誤；被打入的氣體也含有水分子，瓶子體積不變，故瓶內(nèi)水蒸氣分子密度變大，B錯誤；瓶塞突然跳出瞬間，由于時間極短，故瓶內(nèi)氣體與外界無熱交換，氣體體積變大，氣體對外做功，因此內(nèi)能減小，溫度降低，瓶內(nèi)的水蒸氣液化成小水珠，在瓶內(nèi)形成白霧，C、D正確．
答案：CD2．熱力學(xué)第一定律
3．能量守恒定律
素養(yǎng)目標(biāo)
1.了解能量的轉(zhuǎn)化和守恒．(物理觀念)
2．知道能量在不同形式間轉(zhuǎn)化總量不變，能夠掌握能量的轉(zhuǎn)化過程和總量的轉(zhuǎn)化情況．(科學(xué)思維)
3．體會科學(xué)探索中的挫折和失敗對科學(xué)發(fā)現(xiàn)的意義．(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)
自主落實·必備知識全過關(guān)
一、熱力學(xué)第一定律
1．改變內(nèi)能的兩種方式
做功與傳熱．兩者在改變系統(tǒng)內(nèi)能方面是________.
2．熱力學(xué)第一定律
末狀態(tài)的內(nèi)能減去初狀態(tài)的內(nèi)能
(1)內(nèi)容：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的________與外界對它________的和．
(2)表達(dá)式：________．
二、熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用
對于公式ΔU＝Q＋W的理解：外界對系統(tǒng)做功，W取________；系統(tǒng)對外界做功，W取________．外界對系統(tǒng)傳遞的熱量Q取________；系統(tǒng)向外界傳遞的熱量Q取________．
三、能量守恒定律自然界的普遍規(guī)律
1．內(nèi)容：能量既不會憑空________，也不會憑空________，它只能從一種形式________為其他形式，或者從一個物體________到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的________保持不變．
2．意義
(1)各種形式的能可以相互________．
(2)各種互不相關(guān)的物理現(xiàn)象可以用________定律聯(lián)系在一起．
四、永動機(jī)不可能制成
　第一類永動機(jī)
1．永動機(jī)：不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機(jī)器．
2．永動機(jī)不可能制成的原因：違背了________定律．
3．意義：正是歷史上設(shè)計永動機(jī)的________，才使后人的思考走上了正確的道路．
情 境 體 驗
1．汽缸內(nèi)有一定質(zhì)量的氣體，壓縮氣體的同時給汽缸加熱．氣體內(nèi)能的變化會比單一方式(做功或傳熱)更明顯．這是為什么呢？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2．讓“飲水小鴨”“喝”完一口水后，直立起來．直立一會兒，又會慢慢俯下身去，再“喝”一口，然后又會直立起來．如此循環(huán)往復(fù)……這種“飲水小鴨”玩具是一架永動機(jī)嗎？為什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一　熱力學(xué)第一定律
情境探究
如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由a狀態(tài)變化到b狀態(tài)，請在圖像基礎(chǔ)上思考以下問題：
(1)在變化過程中是氣體對外做功，還是外界對氣體做功？
(2)在變化過程中氣體吸熱，還是向外放熱？氣體內(nèi)能增加了，還是減少了？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
1.對公式ΔU＝Q＋W中ΔU、Q、W符號的規(guī)定：
符號 Q W ΔU
＋ 物體吸收熱量 外界對物體做功 內(nèi)能增加
－ 物體放出熱量 物體對外界做功 內(nèi)能減少
2.幾種特殊情況：
(1)若過程是絕熱的，即Q＝0，則ΔU＝W，物體內(nèi)能的增加量等于外界對物體做的功．
(2)若過程中不做功，即W＝0，則ΔU＝Q，物體內(nèi)能的增加量等于物體從外界吸收的熱量．
(3)若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＝－Q(或Q＝－W)，外界對物體做的功等于物體放出的熱量(或物體吸收的熱量等于物體對外界做的功)．
3．判斷是否做功的方法：一般情況下外界對物體做功與否，需看物體的體積是否變化．
(1)若物體體積增大，表明物體對外界做功，W<0.
(2)若物體體積減小，表明外界對物體做功，W>0.
應(yīng)用體驗
題型1　對熱力學(xué)第一定律的理解
例1[2022·天津等級考]水槍是孩子們喜愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲水罐示意圖如圖所示．從儲水罐充氣口充入氣體，達(dá)到一定壓強(qiáng)后，關(guān)閉充氣口．扣動扳機(jī)將閥門M打開，水即從槍口噴出．若在水不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體溫度始終保持不變，則氣體(　　)
A．壓強(qiáng)變大　　　　　B．對外界做功
C．對外界放熱 D．分子平均動能變大
題型2　熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用
例2[2022·遼寧沈陽郊聯(lián)體高二期中]一定質(zhì)量的氣體，在保持壓強(qiáng)恒等于1.0×105Pa的狀況下，體積從20 L膨脹到30 L，這一過程中氣體共從外界吸熱4×103J，求：
(1)氣體對外界做了多少焦耳的功？
(2)氣體的內(nèi)能變化了多少？
規(guī)律方法
應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的方法
(1)明確研究對象是哪個物體或者是哪個熱力學(xué)系統(tǒng)；
(2)分別列出物體(或系統(tǒng))吸收或放出的熱量，外界對物體(或系統(tǒng))所做的功或物體(或系統(tǒng))對外界做的功；
(3)根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q列出方程進(jìn)行求解；
(4)特別注意的是物理量的正負(fù)號及其物理意義．
題型3　熱力學(xué)第一定律與氣體狀態(tài)圖像的綜合應(yīng)用
例3[2022·北京卷]如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，沿圖示路徑先后到達(dá)狀態(tài)b和c.下列說法正確的是(　　)
A．從a到b，氣體溫度保持不變
B．從a到b，氣體對外界做功
C．從b到c，氣體內(nèi)能減小
D．從b到c，氣體從外界吸熱
題型4　氣體實驗定律與熱力學(xué)第一定律的綜合問題
例4 如圖所示，圓柱形汽缸豎直放置，內(nèi)有一質(zhì)量m＝2 kg、橫截面積S＝1×10－3m2的活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁封閉良好，不計摩擦．開始時活塞距汽缸底h1＝0.50 m，此時溫度T1＝300 K．將汽缸緩慢加熱至T2，活塞上升到距離汽缸底h2＝0.80 m處，同時缸內(nèi)氣體內(nèi)能增加300 J，已知外界大氣壓p0＝1.0×105Pa，g取10 m/s2.求：
(1)缸內(nèi)氣體加熱后的溫度T2；
(2)此過程中缸內(nèi)氣體吸收的熱量Q.
針對訓(xùn)練
1.一定質(zhì)量的氣體在保持壓強(qiáng)恒等于1.0×105Pa的狀況下，體積從20 L膨脹到30 L，這一過程中氣體從外界吸收4×103J的熱量，則氣體的內(nèi)能(　　)
A．增加了5×103J
B．減少了5×103J
C．增加了3×103J
D．減少了3×103J
2．[2022·江蘇卷]如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)歷a→b和a→c兩個過程，其中a→b為等溫過程，狀態(tài)b、c的體積相同，則(　　)
A．狀態(tài)a的內(nèi)能大于狀態(tài)b
B．狀態(tài)a的溫度高于狀態(tài)c
C．a(chǎn)→c過程中氣體吸收熱量
D．a(chǎn)→c過程中外界對氣體做正功
探究二　能量守恒定律
情境探究
(1)下圖所示的永動機(jī)能實現(xiàn)嗎？
(2)熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律是什么關(guān)系？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
1.能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化
各種運(yùn)動形式都有對應(yīng)的能量：機(jī)械運(yùn)動有機(jī)械能，分子的熱運(yùn)動有內(nèi)能，還有諸如電磁能、化學(xué)能、原子能等．
各種形式的能量，通過做功可以相互轉(zhuǎn)化，例如：利用電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；煤燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；列車剎車后，輪子溫度升高，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
2．守恒條件
與某種運(yùn)動形式對應(yīng)的能量是否守恒是有條件的，例如：物體的機(jī)械能守恒，必須是只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功；而能量守恒定律是沒有條件的，它是一切自然現(xiàn)象都遵循的基本規(guī)律．
3．第一類永動機(jī)失敗的原因分析
如果沒有外界熱庫供給熱量，則有U2－U1＝W，就是說，如果系統(tǒng)內(nèi)能減少，即U2應(yīng)用體驗
例5 如圖所示為沖擊擺實驗裝置，一質(zhì)量為m的子彈以v0射入質(zhì)量為M的沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定高度h，則整個過程中子彈和沙箱由于相互作用所產(chǎn)生的內(nèi)能為多少？(不計空氣阻力)
規(guī)律方法
應(yīng)用能量守恒定律解決問題時，首先應(yīng)明確題目中涉及了哪幾種形式的能量，然后分析哪種形式的能量增加，哪種形式的能量減少，確定了研究的系統(tǒng)后，用能量守恒的觀點即可求解．
針對訓(xùn)練
3.太陽能飛機(jī)是以太陽輻射作為推進(jìn)能源的飛機(jī)．下列說法正確的是(　　)
A．太陽能可以轉(zhuǎn)化為電能
B．太陽能不可以轉(zhuǎn)化為電能
C．太陽能的利用，說明能量可以消失
D．太陽能的利用，說明能量可以創(chuàng)生
4．如圖所示，直立容器內(nèi)部有被位于中線位置的隔板隔開的A、B兩部分氣體，A的密度較大，B的密度較小，抽去隔板，加熱氣體，使兩部分氣體均勻混合，設(shè)在此過程中氣體吸熱Q，氣體內(nèi)能增量為ΔU，則(　　)
A．ΔU＝Q B．ΔUC．ΔU>Q D．無法比較
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1.(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的說法中，正確的是(　　)
A．用太陽灶燒水是光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
B．電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能
C．煤燃燒是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
D．風(fēng)車發(fā)電是風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能
2.如圖所示是密閉的汽缸，外力推動活塞P壓縮氣體(可視為理想氣體)，對缸內(nèi)氣體做功800 J，同時氣體向外界放熱200 J，則缸內(nèi)氣體的(　　)
A．溫度升高，內(nèi)能增加600 J
B．溫度升高，內(nèi)能減少200 J
C．溫度降低，內(nèi)能增加600 J
D．溫度降低，內(nèi)能減少200 J
3.(多選)約翰·維爾金斯設(shè)計了一種磁力“永動機(jī)”，如圖所示，在斜坡頂上放一塊強(qiáng)有力的磁鐵，斜坡上端有一個小孔，斜面下有一個連接小孔直至底端的彎曲軌道．維爾金斯認(rèn)為：如果在斜坡底端放一個小鐵球，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會向上運(yùn)動，當(dāng)小球運(yùn)動到小孔P處時，它就要掉下，再沿著斜面下的彎曲軌道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以對外做功，然后又被磁鐵吸引回上端，到小孔P處又掉下．關(guān)于維爾金斯“永動機(jī)”，正確的認(rèn)識應(yīng)該是(　　)
A.一定不可能實現(xiàn)
B．如果忽略斜面的摩擦，維爾金斯“永動機(jī)”一定可以實現(xiàn)
C．如果忽略斜面的摩擦，鐵球質(zhì)量較小，磁鐵磁性又較強(qiáng)，則維爾金斯“永動機(jī)”可以實現(xiàn)
D．違背了能量守恒定律
4．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷狀態(tài)b、c，到達(dá)狀態(tài)d，已知一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能與溫度滿足U＝kT(k為常數(shù))．該氣體在狀態(tài)a時溫度為T0，求：
(1)氣體在狀態(tài)d時的溫度；
(2)氣體從狀態(tài)a到達(dá)狀態(tài)d過程從外界吸收的熱量．
2．熱力學(xué)第一定律
3．能量守恒定律
自主落實·必備知識全過關(guān)
一、
1．等價的
2．(1)熱量　所做的功　(2)ΔU＝Q＋W
二、
正值　負(fù)值　正值　負(fù)值
三、
1．產(chǎn)生　消失　轉(zhuǎn)化　轉(zhuǎn)移　總量
2．(1)轉(zhuǎn)化　(2)能量守恒
四、
2．能量守恒
3．失敗
情境體驗
1．提示：做功和傳熱都可以使氣體的內(nèi)能增加．
2．提示：不是．這種玩具并不是永動機(jī)，它之所以能不停地點頭喝水，是因為它包含著復(fù)雜的物理學(xué)原理。原來“飲水小鴨”內(nèi)的液體是乙醚，一類易揮發(fā)的液體，在高溫里很容易蒸發(fā)，而液體的飽和蒸汽所產(chǎn)生的壓力又會隨溫度的改變而劇烈的改變．
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一
情境探究
提示：(1)由題圖可知，氣體的變化為等壓膨脹，一定是對外做功．
(2)由日常經(jīng)驗可知，理想氣體在等壓膨脹過程中需要從外界吸收熱量．由蓋 呂薩克定律可知，理想氣體在等壓膨脹過程中溫度升高，內(nèi)能一定增加．
應(yīng)用體驗
[例1]　解析：由題可知，在水不斷噴出的過程中，罐內(nèi)氣體的溫度始終不變，體積變大，氣體對外界做功，則根據(jù)玻意耳定律可知，氣體的壓強(qiáng)變小，A錯誤、B正確；由于溫度始終不變，所以氣體的內(nèi)能不變，根據(jù)ΔU＝Q＋W可知，氣體從外界吸收熱量，C錯誤；因為氣體的溫度不變，所以氣體分子平均動能不變，D錯誤．
答案：B
[例2]　解析：(1)氣體對外做功W1＝p(V2－V1)＝1.0×105×(30－20)×10－3 J＝1×103 J.
(2)根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝－W1＋Q，
解得ΔU＝－1×103 J＋4×103 J＝3×103 J，
即內(nèi)能增加了3×103 J.
答案：(1)1×103 J　(2)3×103 J
[例3]　解析：一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)b過程中氣體發(fā)生等容變化，壓強(qiáng)減小，根據(jù)查理定律＝C，可知氣體溫度降低，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，由于氣體不做功，內(nèi)能減小，則氣體放熱，A、B錯誤；一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)b沿題圖路徑到達(dá)狀態(tài)c過程中氣體發(fā)生等壓變化，體積增大，根據(jù)＝C，可知氣體溫度升高，內(nèi)能增大，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，可知b到c過程吸熱，且吸收的熱量大于功值，C錯誤、D正確．
答案：D
[例4]　解析：(1)氣體做等壓變化，
根據(jù)蓋 呂薩克定律有＝，
解得T2＝480 K.
(2)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p＝p0＋＝1.2×105 Pa，
在氣體膨脹的過程中，外界對氣體做的功W＝－pΔV＝－36 J，
根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，
得Q＝ΔU－W＝336 J.
答案：(1)480 K　(2)336 J
針對訓(xùn)練
1．解析：氣體等壓膨脹過程中外界對氣體做的功W＝－pΔV＝－1.0×105 Pa×(30－20)×10－3 m3＝－1.0×103 J，這一過程氣體從外界吸收的熱量Q＝4×103 J，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可得ΔU＝－1.0×103 J＋4.0×103 J＝3.0×103 J，即氣體內(nèi)能增加了3×103 J，C正確．
答案：C
2．解析：由于a→b的過程為等溫過程，即狀態(tài)a和狀態(tài)b溫度相同，根據(jù)溫度是氣體分子平均動能的標(biāo)志，可知狀態(tài)a和狀態(tài)b的分子平均動能相同，而理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以理想氣體狀態(tài)a的內(nèi)能等于狀態(tài)b的內(nèi)能，選項A錯誤；由于狀態(tài)b和狀態(tài)c體積相同，且pb答案：C
探究二
情境探究
提示：(1)不能，違反了能量守恒定律和動量守恒定律．(2)能量守恒定律是各種形式的能相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程，總能量保持不變，它包括各個領(lǐng)域，范圍廣泛．熱力學(xué)第一定律是物體內(nèi)能與其他形式的能之間的相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，是能量守恒定律的具體體現(xiàn)．
應(yīng)用體驗
[例5]　解析：子彈和沙箱相互作用的過程中，損失動能，產(chǎn)生內(nèi)能，由能量守恒定律得
ΔU＝－(M＋m)v2①
由于子彈和沙箱相互作用的時間極短，則它們一起從最低點以v做圓周運(yùn)動，滿足機(jī)械能守恒，即
(M＋m)v2＝(M＋m)gh②
由①②解得ΔU＝－(M＋m)gh.
答案：－(M＋m)gh.
針對訓(xùn)練
3．解析：A對，B錯：太陽能電池工作時，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能．C、D錯：太陽能在用于其他途徑過程中，能量是守恒的，沒有消失，也沒有創(chuàng)生，太陽能的利用，只能說明能量是可以相互轉(zhuǎn)化的．
答案：A
4．解析：抽去隔板前，因為B的密度小于A的密度，所以A、B氣體的整體重心在中線以上，抽去隔板待氣體混合均勻后，重心恰好在中線上，系統(tǒng)的重力勢能減少，由能量守恒定律知，減少的重力勢能與內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)化而使得氣體內(nèi)能增加，吸收的熱量也使得氣體內(nèi)能增加，則氣體內(nèi)能的增量大于氣體所吸收的熱量，選項C正確．
答案：C
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1．解析：用太陽灶燒水是光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A正確；電燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)化為光能，B正確；煤燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C錯誤；風(fēng)車發(fā)電是風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能，D正確．
答案：ABD
2．解析：對一定質(zhì)量的理想氣體，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，ΔU為正，表示內(nèi)能增加了600 J，對一定質(zhì)量的理想氣體來說，內(nèi)能等于所有分子動能的和，內(nèi)能增加，則氣體分子的平均動能增加，溫度升高，A正確．
答案：A
3．解析：維爾金斯“永動機(jī)”不可能實現(xiàn)，因為它違背了能量守恒定律．小球上升過程中，磁場力對小球做正功，使小球增加了機(jī)械能；但小球下落時，同樣也受到磁場力，而且磁場力做負(fù)功，這個負(fù)功與上升過程的正功相互抵消，可見，即使忽略摩擦，要想在Q處對外做功，也是沒有能量來源的，所以維爾金斯“永動機(jī)”不可能實現(xiàn)．故選A、D.
答案：AD
4．解析：(1)狀態(tài)a與狀態(tài)d壓強(qiáng)相等，由蓋 呂薩克定律有＝，解得Td＝3T0.
(2)由題意可知，Ua＝kT0，Ud＝3kT0，
由熱力學(xué)第一定律有Ud－Ua＝Q＋W，
其中W＝－3p0(Vc－Vb)，聯(lián)立可得Q＝2kT0＋6p0V0.
答案：(1)3T0　(2)2kT0＋6p0V04.熱力學(xué)第二定律
素養(yǎng)目標(biāo)
1.了解傳熱、擴(kuò)散現(xiàn)象、機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化等都具有方向性．知道具有方向性的過程為不可逆的．(物理觀念)
2．了解熱力學(xué)第二定律的兩種表述，并能用熱力學(xué)第二定律解釋第二類永動機(jī)不能制造成功的原因．(物理觀念)
3．能用熱力學(xué)第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移及方向性問題，并能解決一些實際問題．(科學(xué)思維)
4．了解能量耗散、能源和環(huán)境．(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)
自主落實·必備知識全過關(guān)
一、熱力學(xué)第二定律
1．熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述
不需要任何第三者介入就能發(fā)生
(1)內(nèi)容：熱量不能自發(fā)地從________物體傳到________物體．即傳熱的過程具有________．
(2)傳熱的方向性
①熱量可以自發(fā)地由____________物體傳給________物體．
②熱量不能自發(fā)地由______物體傳給________物體．
③一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是________.
2．熱力學(xué)第二定律的另一種表述克勞修斯表述和開爾文表述是等價的
(1)熱機(jī)工作的兩個階段：第一個階段是燃燒燃料，把燃料中的________變成工作物質(zhì)的________．第二個階段是工作物質(zhì)對外________，把自己的內(nèi)能變成________．
(2)開爾文表達(dá)闡述了機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性
不可能從單一熱庫吸收熱量，使之________________，而不產(chǎn)生其他影響．
二、能源是有限的
　反映出自然界中的自發(fā)變化過程具有方向性
1．能量耗散：人類使用的能源最后都轉(zhuǎn)化成________分散在環(huán)境中不能________聚集起來驅(qū)動機(jī)器做功，這樣的轉(zhuǎn)化過程叫作“能量耗散”．
2．能量耗散雖然不會導(dǎo)致能量總量的減少，卻會導(dǎo)致能量________的降低，它實際上是將能量從高度有用的____________形式降級為可用性差的____________形式．
3．能源：是指具有高品質(zhì)的容易利用的________________，例如石油、天然氣、煤等．
走 進(jìn) 生 活
電冰箱通電后箱內(nèi)溫度低于箱外溫度，并且還會繼續(xù)降溫，直至達(dá)到設(shè)定的溫度．顯然這是熱量從低溫物體傳遞到高溫物體．這一現(xiàn)象是否違背熱力學(xué)第二定律呢？為什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一　熱力學(xué)第二定律
情境探究
如圖是熱量在傳遞過程中的情景．
(1)在自然過程中熱量是如何傳遞的？
(2)空調(diào)是如何傳遞熱量的？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
1.單一熱庫：指溫度均勻并且恒定不變的系統(tǒng)．若一系統(tǒng)各部分溫度不相同或者溫度不穩(wěn)定，則構(gòu)成機(jī)器的工作物質(zhì)可以在不同溫度的兩部分之間工作，從而可以對外做功．據(jù)報道，有些國家已在研究利用海水上下溫度不同來發(fā)電．
2．其他影響：
(1)除了從單一熱庫吸收的熱量以及所做的功以外的其他一切影響．
(2)除了從低溫物體吸收熱量、高溫物體得到熱量外，其他一切影響和變化．
3．關(guān)于“不可能”：實際上熱機(jī)或制冷機(jī)系統(tǒng)循環(huán)終了時，除了從單一熱庫吸收熱量對外做功，以及熱量從低溫?zé)釒靷鞯礁邷責(zé)釒煲酝?，過程所產(chǎn)生的其他一切影響，不論用任何曲折復(fù)雜的辦法都不可能加以消除．
應(yīng)用體驗
例1 下列說法中正確的是(　　)
A．熱量能自發(fā)地由高溫物體傳到低溫物體
B．熱量能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體
C．熱量一定不可能由低溫物體傳到高溫物體
D．空調(diào)機(jī)既能制熱又能制冷，說明傳熱不存在方向性
針對訓(xùn)練
1.關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確的是(　　)
A．熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的
B．內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會產(chǎn)生其他影響，故兩條定律并不矛盾
C．兩條定律都是有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質(zhì)區(qū)別
D．其實，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律
2．地球上有很多的海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018t，如果這些海水的溫度降低0.1 ℃，將要放出5.8×1023J的熱量，有人曾設(shè)想利用海水放出的熱量使它完全變成機(jī)械能來解決能源危機(jī)，但這種機(jī)器是不可能制成的，其原因是(　　)
A．內(nèi)能不可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能
B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能不滿足熱力學(xué)第一定律
C．只從單一熱源吸收熱量并完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)器不滿足熱力學(xué)第二定律
D．上述三種原因都不正確
探究二　能源和能量耗散
情境探究
如圖所示是兩幅宣傳節(jié)約能源的圖片．請思考：既然能量是守恒的，我們?yōu)槭裁催€要節(jié)約能源？
核心歸納
1.如何正確理解能量耗散和品質(zhì)降低
(1)各種形式的能最終都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，流散到周圍的環(huán)境中，分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大，它也不過只能使地球、大氣稍稍變暖一點，卻再也不能驅(qū)動機(jī)器做功了．
(2)從可被利用的價值來看，內(nèi)能較之機(jī)械能、電能等，是一種低品質(zhì)的能量．由此可知，能量耗散雖然不會導(dǎo)致能量的總量減少，卻會導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低，實際上是將能量從高度有用的形式降級為不大可用的形式．
(3)能量耗散導(dǎo)致可利用能源減少，所以要節(jié)約能源．
2．熵增加原理
(1)熵是無序程度的量度：根據(jù)熵的含義，熱力學(xué)系統(tǒng)處于非平衡態(tài)時的粒子熱運(yùn)動有一定的有序性，因此，其熵值較??；當(dāng)其達(dá)到平衡態(tài)后，其粒子熱運(yùn)動的無序性達(dá)到極高程度，使其熵值達(dá)到最大值．
(2)熱力學(xué)系統(tǒng)演化的方向性：對于絕熱或孤立的熱力學(xué)系統(tǒng)而言，發(fā)生的是由非平衡態(tài)向平衡態(tài)變化的過程，因此，總是朝著熵增加的方向進(jìn)行，或者說，一個孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，這就是熵增加原理，也就是熱力學(xué)第二定律的另一種表述形式．
如果過程可逆，則熵不變；如果過程不可逆，則熵增加，熵增加原理的適用對象是孤立系統(tǒng)，如果是非孤立系統(tǒng)，熵有可能減少．
應(yīng)用體驗
例2 (多選)熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散的現(xiàn)象．所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過程中無法把流散的能量重新收集、重新加以利用的現(xiàn)象．下列關(guān)于能量耗散的說法中正確的是(　　)
A．能量耗散說明能量不守恒
B．能量耗散不符合熱力學(xué)第二定律
C．能量耗散過程中能量仍守恒
D．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性
針對訓(xùn)練
3.[2022·遼寧大連高二期中]下列說法中正確的是(　　)
A．自然界的能量的總和是守恒的，所以節(jié)約能源是毫無意義的
B．電源是通過靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置
C．電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過電流做功來實現(xiàn)的
D．能量耗散表明自然界的能量總和在不斷減少
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1.下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律微觀意義的說法正確的是(　　)
A．從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律
B．一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動無序性減小的方向進(jìn)行
C．有的自然過程沿著分子熱運(yùn)動無序性增大的方向進(jìn)行，有的自然過程沿著分子熱運(yùn)動無序性減小的方向進(jìn)行
D．在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵一定會減小
2．關(guān)于自然過程中的方向性，下列說法正確的是(　　)
A．摩擦生熱的過程是可逆的
B．凡是符合能量守恒的過程一般都是可逆的
C．實際的宏觀過程都具有“單向性”或“不可逆性”
D．空調(diào)機(jī)既能制冷又能制熱，說明熱傳遞不存在方向性
3．煤、石油、水能、生物能的共同點是(　　)
A．都是來自太陽輻射的能量
B．都是可再生能源
C．都是不可再生能源
D．都是二次能源
4．[2022·福建泉州科技中學(xué)高二期中]隨著人們對社會發(fā)展、全球環(huán)境問題認(rèn)識的加深，可持續(xù)能源的開發(fā)和利用，已成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要前提之一．以下關(guān)于能源開發(fā)和利用的認(rèn)識，正確的是(　　)
A．地球上的能源是取之不盡，用之不竭的
B．節(jié)約能源是人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要方面
C．提倡“低碳生活”就是提倡生活中不用或少用二氧化碳
D．能源的利用過程是可逆的
4．熱力學(xué)第二定律
自主落實·必備知識全過關(guān)
一、
1．(1)低溫　高溫　方向性　(2)①高溫　低溫　②低溫　高溫?、鄄豢赡娴?br/>2．(1)化學(xué)能　內(nèi)能　做功　機(jī)械能　(2)完全變成功
二、
1．內(nèi)能　自動
2．品質(zhì)　高品質(zhì)　低品質(zhì)
3．儲能物質(zhì)
走進(jìn)生活
提示：不違背．電冰箱工作時熱量的確從低溫物體(冰箱內(nèi)的食品)傳到了高溫物體(冰箱外的空氣)，但是這不是自發(fā)的過程，這個過程必須有第三者的介入，即壓縮機(jī)消耗電能，對制冷系統(tǒng)做了功．
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一
情境探究
提示：(1)熱量由溫度高的物體傳遞給溫度低的物體，或由溫度高的地方傳遞到溫度低的地方．
(2)空調(diào)可以通過電機(jī)做功，把熱量從溫度比較低的房間內(nèi)傳遞到房間外．
應(yīng)用體驗
[例1]　解析：A對，B錯：熱量能自發(fā)地由高溫物體傳到低溫物體，但不能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體．C錯：熱量可能由低溫物體傳到高溫物體，如電冰箱將內(nèi)部的熱量傳到外部．D錯：傳熱存在方向性的含義是指熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但若有其他影響也可以將熱量從低溫物體傳到高溫物體，例如，空調(diào)機(jī)制冷時必須通過壓縮機(jī)做功才能實現(xiàn)熱量從低溫物體傳到高溫物體．
答案：A
針對訓(xùn)練
1．解析：熱力學(xué)第一定律揭示了內(nèi)能與其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，是能量守恒定律在熱學(xué)中的具體體現(xiàn)．熱力學(xué)第二定律則進(jìn)一步闡明了內(nèi)能與其他形式的能轉(zhuǎn)化時的方向性，二者表述的角度不同，本質(zhì)不同，并不矛盾，故B項正確．
答案：B
2．解析：本題考查熱力學(xué)第一、第二定律的應(yīng)用，內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，如熱機(jī)，選項A錯誤；內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程滿足熱力學(xué)第一定律，即能量守恒定律，選項B錯誤；熱力學(xué)第二定律告訴我們：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化，選項C正確．
答案：C
探究二
情境探究
提示：能量是守恒的，但能量耗散卻會導(dǎo)致能量品質(zhì)降低，它實際上將能量從可用的形式降級為不大可用的形式．煤、石油、天然氣等能源儲存著高品質(zhì)的能量，在利用它們的時候，高品質(zhì)的能量釋放出來并最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能．故能量雖然不會減少但可利用的高品質(zhì)能源會越來越少，所以要節(jié)約能源．
應(yīng)用體驗
[例2]　解析：能量耗散過程能量仍守恒，但可利用的能源越來越少，這說明自然界中的宏觀過程具有方向性，符合熱力學(xué)第二定律，C、D正確．
答案：CD
針對訓(xùn)練
3．解析：自然界的能量的總和是守恒的，但人類可以利用的能源是有限的，節(jié)約能源不僅能使我們長久利用，并且可以減少常規(guī)能源在使用中帶來的污染，節(jié)約能源對人類社會的發(fā)展有很大的意義，A、D錯誤；電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置，B錯誤；通過電流做功，可以把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，C正確．
答案：C
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1．解析：系統(tǒng)的熱力學(xué)過程就是大量分子無序運(yùn)動狀態(tài)的變化，從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律，A正確；根據(jù)熵增加原理，一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動無序性增大的方向進(jìn)行，B、C錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵一定不會減小，D錯誤．
答案：A
2．解析：摩擦生熱的過程是不可逆的，A錯誤；符合能量守恒的過程一般都是不可逆的，B錯誤；實際的宏觀過程都具有“單向性”或“不可逆性”，C正確；空調(diào)機(jī)在引起其他變化的情況下既能制冷又能制熱，不能說明熱傳遞不存在方向性，D錯誤．
答案：C
3．解析：煤、石油、水能、生物能都是來自太陽輻射的能量，是一次能源，煤和石油是不可再生能源，水能和生物能是可再生能源，A正確．
答案：A
4．解析：地球上的能源不是取之不盡，用之不竭的，故A錯誤；節(jié)約能源是人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要方面，故B正確；提倡“低碳生活”是提倡生活中所耗用的能量要盡量減少，從而降低碳特別是二氧化碳的排放量，故C錯誤；能源的利用過程是不可逆的，故D錯誤．
答案：B

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