資源簡(jiǎn)介

第一節(jié)　熱力學(xué)第一定律　
第二節(jié)　能量守恒定律及其應(yīng)用
1．知道分子勢(shì)能及內(nèi)能的概念，了解做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，了解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律，能解釋相關(guān)的自然現(xiàn)象．
2．掌握兩分子間的勢(shì)能和分子距離的關(guān)系，能用公式ΔU＝Q＋W解決相關(guān)問題并能定量計(jì)算，會(huì)解釋第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因．
3．通過實(shí)驗(yàn)探究做功可以改變內(nèi)能，與他人合作交流，提高動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和探究能力，培養(yǎng)探索科學(xué)的熱情和興趣．
知識(shí)點(diǎn)一　物體的內(nèi)能
1．分子勢(shì)能
(1)定義：由于分子間存在__________，分子間具有由它們的__________決定的勢(shì)能．
(2)分子勢(shì)能的決定因素．
宏觀上：與物體的__________有關(guān)．
微觀上：與分子間的__________有關(guān)．
①若r＞r0，當(dāng)r增大時(shí)，分子勢(shì)能__________．
②若r＜r0，當(dāng)r減小時(shí)，分子勢(shì)能__________．
③若r＝r0，分子勢(shì)能__________．
2．分子動(dòng)能
(1)定義：物體內(nèi)部的分子由于做__________具有分子動(dòng)能．
(2)__________變化，分子動(dòng)能就改變．
3．內(nèi)能：物體中所有__________和__________的總和．
　溫度是物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志．
知識(shí)點(diǎn)二　改變物體內(nèi)能的兩種方式
1．改變物體內(nèi)能的兩種方式：__________和__________．
2．物體內(nèi)能的改變
(1)如果物體與外界無熱傳遞，若外界對(duì)物體做功，則物體的內(nèi)能__________；若物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能__________．
(2)如果物體既不對(duì)外做功，外界也不對(duì)物體做功，則物體吸收熱量時(shí)，它的內(nèi)能__________；物體放出熱量時(shí)，它的內(nèi)能__________．
　對(duì)于改變物體的內(nèi)能來說，熱傳遞和做功是等效的．
知識(shí)點(diǎn)三　熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用
1．熱力學(xué)第一定律
(1)內(nèi)容：物體內(nèi)能的增量ΔU__________物體__________和外界對(duì)物體__________之和．
(2)公式：ΔU＝Q＋W．
2．熱力學(xué)第一定律的意義
(1)內(nèi)能的變化必然伴隨有__________或__________．
(2)一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程中，能量可以發(fā)生__________或__________，此過程中總能量守恒．
　在應(yīng)用ΔU＝Q＋W進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意它們的正負(fù)號(hào)及其物理意義．
知識(shí)點(diǎn)四　能量守恒定律及第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成
1．能量守恒定律
(1)內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空__________，也不會(huì)憑空__________，它只能從一種形式__________為其他形式，或者從一個(gè)物體__________到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量__________．
(2)意義：是自然界的一條__________，不僅適用于無機(jī)界，也適用于生命過程，一切違背__________的觀點(diǎn)，都被實(shí)踐證明是錯(cuò)誤的．
2．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成
(1)概念：不需要任何動(dòng)力或燃料卻能__________的機(jī)器．
(2)結(jié)果：因違背能量守恒定律，是不可能制成的．
　能量守恒定律有力地揭示了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的不滅性和統(tǒng)一性．
1．思考判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)熱量、功和內(nèi)能三者單位相同，物理意義相同． (　　)
(2)熱量和功由過程決定，而內(nèi)能由物體狀態(tài)決定． (　　)
(3)系統(tǒng)內(nèi)能增加了100 J，可能是外界采用絕熱方式對(duì)系統(tǒng)做功100 J，也可能是外界單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱100 J． (　　)
(4)石子從空中落下，最后靜止在地面上，說明能量消失了． (　　)
2．如圖所示，在大口的玻璃瓶?jī)?nèi)裝一些水，然后用一與打氣筒相連的瓶塞密閉瓶口，向瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)打到某一狀態(tài)時(shí)，瓶塞會(huì)跳起來．當(dāng)瓶塞跳起時(shí)，我們會(huì)看到瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)了“白霧”．對(duì)于“白霧”的形成，下列說法正確的是(　　)
A．這些“白霧”是當(dāng)瓶塞跳起后外界的水蒸氣在瓶口遇冷形成的小水珠
B．這是打氣筒向瓶?jī)?nèi)打進(jìn)去的水蒸氣
C．這是瓶?jī)?nèi)的水向外膨脹形成的水霧
D．瓶?jī)?nèi)空氣推動(dòng)瓶塞做功，空氣的內(nèi)能減小，溫度降低，使水蒸氣液化形成小水滴
3．圖為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動(dòng)，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動(dòng)的過程中(　　)
A．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大
B．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小
C．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大
D．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小
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(qǐng)?jiān)趫D像基礎(chǔ)上思考以下問題：
(1)在變化過程中氣體對(duì)外界做功，還是外界對(duì)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？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　物體的內(nèi)能
1．分子動(dòng)能
(1)溫度的微觀含義
溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，因不同的分子具有的速率一般不同，且不同時(shí)刻同一分子的速率一般也不相同，故單個(gè)分子的動(dòng)能無意義．溫度是物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)．只要溫度相同，分子的平均動(dòng)能就相同，但分子的平均速率不一定相同．
(2)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能
①分子的平均動(dòng)能永遠(yuǎn)不可能為零，因?yàn)榉肿訜o規(guī)則運(yùn)動(dòng)是永不停息的．
②平均動(dòng)能與平均速率的關(guān)系可簡(jiǎn)單地理解為：Ek＝，m為該物質(zhì)分子的質(zhì)量．(通常提到的分子速率一般是指分子的平均速率，單個(gè)分子的速率無意義)
③分子的動(dòng)能與宏觀物體的運(yùn)動(dòng)無關(guān)，也就是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與宏觀物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能無關(guān)．
(3)溫度與分子動(dòng)能、分子平均動(dòng)能的關(guān)系
在宏觀上溫度是表示物體冷熱程度的物理量．在微觀上溫度是物體中分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志．
在相同溫度下，各種物質(zhì)分子的平均動(dòng)能都相同，溫度升高，分子平均動(dòng)能增加；溫度降低，分子平均動(dòng)能減少．
在同一溫度下，雖然不同物質(zhì)分子的平均動(dòng)能都相同，但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不一定相同，所以分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率不一定相同．
2．影響分子勢(shì)能大小的因素
如圖所示，隨著分子間距離的變化，分子力做功，分子勢(shì)能發(fā)生變化，分子勢(shì)能的變化微觀上決定于分子間的距離，宏觀上與物體的體積有關(guān)．
分子間距離 r＝r0 r>r0 r分子力 等于零 表現(xiàn)為引力 表現(xiàn)為斥力
分子力做功 － 分子間距增大時(shí)，分子力做負(fù)功 分子間距減小時(shí)，分子力做負(fù)功
分子勢(shì)能 最小 隨分子間距的增大而增大 隨分子間距的減小而增大
3．物體的內(nèi)能
(1)內(nèi)能的決定因素．
①宏觀因素：物體內(nèi)能的大小由物體的質(zhì)量、溫度和體積三個(gè)因素決定，同時(shí)也受物態(tài)變化的影響．
②微觀因素：物體內(nèi)能的大小由物體所含的分子總數(shù)、分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間的距離三個(gè)因素決定．
(2)內(nèi)能與機(jī)械能的比較．
能量名稱 內(nèi)能 機(jī)械能
對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)形式 微觀分子熱運(yùn)動(dòng) 宏觀物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)
能量常見的形式 分子動(dòng)能、分子勢(shì)能 物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能
能量存在的原因 由物體內(nèi)大量分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)和分子間相對(duì)位置決定 由物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)、與地球相對(duì)位置或物體形變決定
影響因素 物體的質(zhì)量、物體的溫度和體積 物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度、離地高度(或相對(duì)于零勢(shì)能面的高度)或彈性形變量
是否為零 永遠(yuǎn)不能等于零 一定條件下可以等于零
聯(lián)　系 在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化
(3)物態(tài)變化對(duì)內(nèi)能的影響：一些物質(zhì)在物態(tài)發(fā)生變化時(shí)，如冰的熔化、水在沸騰時(shí)變?yōu)樗魵?，溫度不變．此過程中分子的平均動(dòng)能不變，由于分子間的距離變化，分子勢(shì)能變化，所以物體的內(nèi)能變化．
【典例1】　(多選)如圖為兩分子系統(tǒng)的勢(shì)能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線，下列說法正確的是(　　)
A．當(dāng)r>r1時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力
B．當(dāng)rC．在r由r1變到r2的過程中，分子間的作用力做負(fù)功
D．當(dāng)r[思路點(diǎn)撥]　(1)在r＝r0處分子力為零，分子勢(shì)能最?。?br/>(2)圖中r2就是r0處．
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分子勢(shì)能圖像問題的兩點(diǎn)提醒
(1)分子勢(shì)能圖像的最低點(diǎn)(最小值)對(duì)應(yīng)的距離是分子平衡距離r0，而分子力圖像的最低點(diǎn)(引力最大值)對(duì)應(yīng)的距離大于r0．
(2)分子勢(shì)能圖像與r軸交點(diǎn)表示的距離小于r0，分子力圖像與r軸交點(diǎn)表示平衡距離r0．
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
1．(多選)圖中甲、乙兩圖分別表示兩個(gè)分子之間分子力和分子勢(shì)能隨分子間距離變化的圖像．由圖像判斷以下說法中正確的是(　　)
A．當(dāng)分子間距離為r0時(shí)，分子力和分子勢(shì)能均最小且為零
B．當(dāng)分子間距離r>r0時(shí)，分子力隨分子間距離的增大而增大
C．當(dāng)分子間距離r>r0時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大
D．當(dāng)分子間距離r　功、熱傳遞、內(nèi)能之間的變化關(guān)系
1．做功與內(nèi)能的變化的關(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(duì)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；物體對(duì)外界做多少功，就有多少內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，物體的內(nèi)能就減少多少．
2．熱傳遞與內(nèi)能變化的關(guān)系
(1)在單純傳熱中，系統(tǒng)從外界吸收多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少；系統(tǒng)向外界放出多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少．即ΔU＝U2－U1＝Q．
(2)傳熱改變物體內(nèi)能的過程是不同物體之間(或同一物體不同部分之間)內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程．
3．改變內(nèi)能兩種方式的比較
比較項(xiàng)目 做功 熱傳遞
內(nèi)能變化 外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對(duì)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(shí)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
【典例2】　如圖所示，在紫銅管內(nèi)滴入乙醚，蓋緊管塞．用手拉住繩子兩端迅速往復(fù)拉動(dòng)，管塞會(huì)被沖開．管塞被沖開前(　　)
A．外界對(duì)管內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大
B．管內(nèi)氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小
C．管內(nèi)氣體內(nèi)能不變，壓強(qiáng)變大
D．管內(nèi)氣體內(nèi)能增大，壓強(qiáng)變大
[思路點(diǎn)撥]　(1)繩子對(duì)紫銅管做功，使其溫度升高．
(2)紫銅管向管內(nèi)氣體傳遞熱量．
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做功改變物體內(nèi)能的一種方法是改變物體內(nèi)部的分子的平均動(dòng)能，即改變溫度；另一種方法是通過做功改變物體的體積從而改變內(nèi)能的大?。贿^要注意的是氣體的體積減小時(shí)分子勢(shì)能不一定增加．
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
2．下列幾幅圖中，有關(guān)功與內(nèi)能的說法正確的是(　　)
A．圖甲中迅速下壓活塞，棉花會(huì)燃燒起來，說明熱傳遞可以使物體的溫度升高
B．圖乙中重物下落帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，由于葉片向水傳遞熱量而使水的溫度升高
C．圖丙中降落的重物使發(fā)電機(jī)發(fā)電，電流對(duì)水做功使水的溫度升高
D．做功和熱傳遞都可以使物體的內(nèi)能增加
　熱力學(xué)第一定律
1．對(duì)ΔU＝W＋Q的理解
熱力學(xué)第一定律將單純的絕熱過程和單純的熱傳遞過程推廣到一般情況，既有做功又有熱傳遞的過程，其中ΔU表示內(nèi)能改變的數(shù)量，W表示做功的數(shù)量，Q表示外界與物體間傳遞的熱量．
2．對(duì)公式ΔU、Q、W符號(hào)的規(guī)定
物理量 W Q ΔU
正號(hào) 外界對(duì)物體做功 物體吸收熱量 內(nèi)能增加
負(fù)號(hào) 物體對(duì)外界做功 物體放出熱量 內(nèi)能減少
3．應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟
(1)首先選定研究對(duì)象是哪個(gè)物體或哪個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)．
(2)根據(jù)符號(hào)法則寫出各已知量(W、Q、ΔU)的正、負(fù)．
(3)根據(jù)方程ΔU＝W＋Q求出未知量．
(4)再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來確定吸熱、放熱情況或做功情況．
4．判斷氣體做功正、負(fù)的方法
(1)若氣體體積增大，表明氣體對(duì)外界做功，W<0．
(2)若氣體體積變小，表明外界對(duì)氣體做功，W>0．
5．幾種常見的氣體變化過程
(1)絕熱過程：過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)氣體做的功等于氣體內(nèi)能的增加量．
(2)等容過程：在該過程中氣體不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，氣體吸收的熱量等于氣體內(nèi)能的增加量．
(3)等溫過程：在過程的始末狀態(tài)，氣體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，表示氣體吸收的熱量全部用來對(duì)外界做功或外界對(duì)氣體所做的功全部轉(zhuǎn)換為熱量放出．
【典例3】　(1)一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了2.6×105 J 的熱量，內(nèi)能增加了4.2×105 J，是氣體對(duì)外界做功，還是外界對(duì)氣體做功？做了多少功？
(2)一定質(zhì)量的氣體，從外界吸收3.5×105 J的熱量，同時(shí)氣體對(duì)外界做功2.3×105 J，則氣體的內(nèi)能怎樣變化？
[思路點(diǎn)撥]　(1)吸熱、外界對(duì)氣體做功、內(nèi)能增加，均取正值．
(2)放熱、氣體對(duì)外界做功、內(nèi)能減少，均取負(fù)值．
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氣體狀態(tài)變化與物理量對(duì)應(yīng)方法
(1)絕熱過程：氣體與外界沒有熱交換．
(2)導(dǎo)熱良好：氣體與外界有熱交換，且與外界溫度保持相同．
(3)體積減小，外界對(duì)氣體做功；體積增大(不是對(duì)真空膨脹)，氣體對(duì)外界做功．
(4)溫度升高，理想氣體的內(nèi)能增加；溫度降低，理想氣體的內(nèi)能減少．
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
3．如圖所示是封閉的氣缸，內(nèi)部封閉有一定質(zhì)量的理想氣體．外力推動(dòng)活塞P壓縮氣體，對(duì)氣缸內(nèi)氣體做功800 J，同時(shí)氣體向外界放熱200 J，則氣缸內(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
　能量的轉(zhuǎn)化與守恒
1．對(duì)能量守恒定律的理解
(1)各種形式的能在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中總量守恒無需任何條件，而某種或幾種形式的能的守恒是有條件的．例如：物體的機(jī)械能守恒，必須是只有重力或彈力做功．
(2)意義：能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)，使人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，任何一部機(jī)器，只要對(duì)外做功，都要消耗能量，都只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而不能無中生有地創(chuàng)造能量．不消耗能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器(第一類永動(dòng)機(jī))是不可能制成的．
2．第一類永動(dòng)機(jī)失敗的原因分析
如果沒有外界熱源供給熱量，則有U2－U1＝W，就是說，如果系統(tǒng)內(nèi)能減少，即U2【典例4】　水能不產(chǎn)生污染物，是一種清潔能源．某大型瀑布流量可達(dá)每秒6000 m3，而且一年四季流量穩(wěn)定，瀑布落差50 m．若利用這一資源發(fā)電，設(shè)其效率為50%，估算發(fā)電機(jī)的輸出功率．(g取10 m/s2，水的密度ρ＝1×103 kg/m3)
[思路點(diǎn)撥]　(1)首先計(jì)算出質(zhì)量．
(2)再算出重力勢(shì)能．
(3)注意效率的應(yīng)用．
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應(yīng)用能量守恒定律的思路方法
(1)能量守恒的核心是總能量不變，因此在應(yīng)用能量守恒定律時(shí)應(yīng)首先分清系統(tǒng)中哪些能量在相互轉(zhuǎn)化，是通過哪些力做功實(shí)現(xiàn)的，這些能量分別屬于哪些物體，然后再尋找合適的守恒方程式．
(2)在應(yīng)用能量守恒定律分析問題時(shí)，應(yīng)明確兩點(diǎn)：
①哪種形式的能量減少，哪種形式的能量增加．
②哪個(gè)物體的能量減少，哪個(gè)物體的能量增加．
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
4．風(fēng)沿水平方向以速度v垂直吹向一直徑為d的風(fēng)車葉輪，設(shè)空氣密度為ρ，風(fēng)的動(dòng)能有50%轉(zhuǎn)化為風(fēng)車的動(dòng)能，風(fēng)車帶動(dòng)水車將水提高h(yuǎn)的高度，效率為80%，重力加速度為g．則單位時(shí)間內(nèi)最多可提升的水的質(zhì)量為________．
1．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．利用電流的熱效應(yīng)
2．分子勢(shì)能隨距離變化的圖像如圖所示，從圖像中分析可得到(　　)
A．r1處為分子的平衡位置
B．r2處為分子的平衡位置
C．r→∞處，分子間的勢(shì)能最小值，分子間無相互作用力
D．若r＜r1，r越小，分子間勢(shì)能越大，分子間僅有斥力存在
3．如圖所示，某同學(xué)將空的薄金屬筒開口向下壓入水中．設(shè)水溫均勻且恒定，筒內(nèi)空氣無泄漏，不計(jì)氣體分子間相互作用，則被淹沒的金屬筒在緩慢下降過程中，筒內(nèi)空氣體積減小(　　)
A．從外界吸熱 B．內(nèi)能增大
C．向外界放熱 D．內(nèi)能減小
4．(多選)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)，下列說法正確的有(　　)
A．外界對(duì)氣體做功
B．氣體對(duì)外界做功
C．氣體向外界放熱
D．氣體從外界吸熱
5．如圖所示為一定質(zhì)量理想氣體的p -V圖像，氣體狀態(tài)由A經(jīng)B到C的變化過程中，氣體吸收了420 J熱量，對(duì)外做功400 J．已知狀態(tài)A的溫度為300 K．求氣體：
(1)內(nèi)能改變的數(shù)值；
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(2)狀態(tài)C的溫度TC．
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
回歸本節(jié)知識(shí)，自我完成以下問題：
1．物體的內(nèi)能包括哪些？物體內(nèi)能的決定因素有哪些？
2．改變物體的內(nèi)能有哪兩種方式？它們之間有怎樣的聯(lián)系？
3．試寫出熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容及公式？
探索熱的本質(zhì)
熱質(zhì)說和熱動(dòng)說　對(duì)于“熱是什么”，歷史上有兩種不同的觀點(diǎn)．一種是熱的物質(zhì)說(熱質(zhì)說)，另一種是熱的運(yùn)動(dòng)說(熱動(dòng)說)．
培根、玻意耳、笛卡兒、胡克、牛頓、伯努利、羅蒙諾索夫等人根據(jù)摩擦生熱等現(xiàn)象，認(rèn)為熱是粒子運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)，物體由于粒子的劇烈運(yùn)動(dòng)而發(fā)熱．但在他們的時(shí)代，這種觀點(diǎn)缺乏足夠的實(shí)驗(yàn)證據(jù)．
與此對(duì)立的另一種看法是熱質(zhì)說．熱質(zhì)說認(rèn)為，熱是一種流質(zhì)，名為熱質(zhì)，可以滲入一切物體，不生不滅，沒有質(zhì)量．一個(gè)物體是冷還是熱，取決于其中所含熱質(zhì)的多少．熱質(zhì)說可以解釋當(dāng)時(shí)觀察到的大部分熱學(xué)現(xiàn)象：物體溫度的變化是因?yàn)槲?、放出了熱質(zhì)，傳熱是熱質(zhì)的流動(dòng)與傳播，熱膨脹是由于熱質(zhì)粒子之間的排斥，等等．
但是，熱質(zhì)說無法解釋倫福德的炮筒鏜孔實(shí)驗(yàn)．
倫福德的實(shí)驗(yàn)　英國(guó)科學(xué)家本杰明湯普森(又名倫福德)在德國(guó)慕尼黑的兵工廠為炮筒鏜孔(如圖所示)時(shí)，發(fā)現(xiàn)鉆頭與鋼鐵的摩擦能產(chǎn)生大量的熱．按照熱質(zhì)說，鉆頭越鋒利，鐵屑切得越小，它們能保存住的熱質(zhì)就越少，釋放的熱質(zhì)就越多，用來冷卻的水沸騰得也就越快．然而，倫福德注意到，在鉆頭已經(jīng)變鈍時(shí)照舊要產(chǎn)生大量的熱．不但如此，他發(fā)現(xiàn)在鉆孔加工中熱量似乎是取之不盡的．
倫福德進(jìn)行了反復(fù)的觀察和實(shí)驗(yàn)，終于在1798年公布了他的研究成果．他明確指出：在這些實(shí)驗(yàn)中被激發(fā)出來的熱，除了把它看作“運(yùn)動(dòng)”之外，似乎很難看作其他任何東西．
然而，事情并不簡(jiǎn)單．倫福德的實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行定量測(cè)量，因此他的實(shí)驗(yàn)的說服力大打折扣．到了19世紀(jì)40年代，英國(guó)物理學(xué)家焦耳以定量的實(shí)驗(yàn)為熱動(dòng)說的勝利畫上了句號(hào)．
與倫福德同時(shí)代的英國(guó)化學(xué)家戴維，也通過實(shí)驗(yàn)否定了熱質(zhì)說．第三節(jié)　熱力學(xué)第二定律
1．知道熱傳導(dǎo)、機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化、擴(kuò)散的方向性，理解熱力學(xué)第二定律的兩種表述．
2．掌握宏觀過程的方向性，能用熱力學(xué)第二定律解釋有關(guān)熱現(xiàn)象的方向性問題．
3．體驗(yàn)第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因，體會(huì)科學(xué)對(duì)生活的指導(dǎo)作用，培養(yǎng)探索科學(xué)的能力．
知識(shí)點(diǎn)一　熱傳導(dǎo)的方向性
1．熱傳導(dǎo)過程是有__________的．
2．熱量從高溫物體向低溫物體的熱傳導(dǎo)過程是__________進(jìn)行的．
3．要使熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，則必須__________．
　“自發(fā)”就是沒有任何外界影響就能夠發(fā)生的過程．
知識(shí)點(diǎn)二　機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性
1．機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程也是__________．
2．機(jī)械能可以__________轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
3．內(nèi)能卻無法全部用來__________以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不產(chǎn)生__________．
4．熱機(jī)的效率不可能達(dá)到__________．
5．第二類永動(dòng)機(jī)并不違反__________，但是，由于內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不產(chǎn)生其他影響是不可能的，因此第二類永動(dòng)機(jī)是__________制造出來的．
　第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性．
知識(shí)點(diǎn)三　擴(kuò)散的方向性
1．兩種不同的氣體可以__________混合，最后成為一種均勻的混合氣體．
2．一種均勻的混合氣體卻不會(huì)__________分開成為兩種氣體．
3．使用物理或化學(xué)方法可以把混合氣體分開，但這必然會(huì)__________．
　一種均勻混合氣體可以在產(chǎn)生其他影響的情況下分開，但不能自發(fā)地分開．
知識(shí)點(diǎn)四　熱力學(xué)第二定律
1．自然界中一切與__________有關(guān)的宏觀過程都具有__________．
2．克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從__________物體傳遞到__________物體，或者說，不可能使熱量由__________物體傳遞到__________物體，而不引起其他變化．
3．開爾文表述：不可能從__________吸收熱量并把它__________用來做功，而不產(chǎn)生其他影響．
　這兩種表述是等價(jià)的，可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述．
1．思考判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律． (　　)
(2)機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能不可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣Γ?(　　)
(3)第二類永動(dòng)機(jī)違背熱力學(xué)第二定律． (　　)
(4)在一定條件下，熱量也可以從低溫物體傳給高溫物體． (　　)
2．下列哪個(gè)過程具有方向性(　　)
①熱傳導(dǎo)過程?、跈C(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程?、蹥怏w的擴(kuò)散過程　④氣體向真空中的膨脹
A．①② B．②③
C．①②③ D．①②③④
3．(多選)電冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳給溫度較高的外界空氣，這說明了(　　)
A．熱量能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體
B．在一定條件下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體
C．熱量的傳遞過程不具有方向性
D．在自發(fā)的條件下熱量的傳遞過程具有方向性
1．一杯熱水放在教室里，熱水中的熱量會(huì)自發(fā)地傳遞給空氣．其中“自發(fā)地”的含義是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2．空調(diào)和電冰箱工作時(shí)，熱量從低溫物體傳遞給高溫物體．電冰箱和空調(diào)違反熱力學(xué)第二定律嗎？為什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　熱力學(xué)第二定律的理解
1．對(duì)兩種表述的理解
(1)熱力學(xué)第二定律的兩種表述看上去似乎沒有什么聯(lián)系，然而實(shí)際上它們是等價(jià)的，即由其中一個(gè)，可以推導(dǎo)出另一個(gè)．
(2)“不引起其他變化”是指使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體時(shí)外界不消耗任何功，或從單一熱源吸收熱量全部用來做功而外界及系統(tǒng)都不發(fā)生任何變化．
(3)克勞修斯表述是說熱量不能自動(dòng)地從低溫物體傳遞到高溫物體．如果外界消耗一定量的功，把熱量從低溫物體傳遞到高溫物體是完全可能的，如電冰箱和空調(diào)機(jī)的制冷過程．
(4)開爾文表述表明了在引起其他變化或產(chǎn)生其他影響的條件下，熱量能夠完全轉(zhuǎn)化為功，如理想氣體的等溫自由膨脹，內(nèi)能不變，吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為功，但卻引起了體積的膨脹．
2．熱力學(xué)第二定律的普遍性
熱力學(xué)第二定律的每一種表述都揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，都是不可逆的．
3．熱力學(xué)第二定律的推廣
對(duì)任何一類宏觀自然過程進(jìn)行方向的說明，都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述．例如，如圖所示，盒子中間有一個(gè)擋板，左室為真空，右室有氣體．撤去擋板后，右室的氣體自發(fā)向左室擴(kuò)散，而相反的過程不可能自發(fā)地進(jìn)行．因此，熱力學(xué)第二定律也可以表述為氣體向真空的自由膨脹是不可逆的．
【典例1】　(多選)下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律的說法正確的是(　　)
A．所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能真的發(fā)生
B．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的
C．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能無法全部用來做功以轉(zhuǎn)換成機(jī)械能而不產(chǎn)生其他影響
D．氣體向真空的自由膨脹是可逆的
[思路點(diǎn)撥]　(1)熱運(yùn)動(dòng)的宏觀過程都有方向性．
(2)違背熱現(xiàn)象方向性的過程不能自發(fā)實(shí)現(xiàn)．
[聽課記錄]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
理解熱力學(xué)第二定律的方法
(1)理解熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)，即自然界中進(jìn)行的所有涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．理解的關(guān)鍵在于“自發(fā)”和“不引起其他變化”．
(2)正確理解哪些過程不會(huì)達(dá)到100%的轉(zhuǎn)化而不產(chǎn)生其他影響．
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
1．(多選)我國(guó)航天員漫步太空已成為現(xiàn)實(shí)．飛船在航天員出艙前先要“減壓”，在航天員從太空返回進(jìn)入航天器后要“升壓”，因此將實(shí)現(xiàn)此功能的設(shè)施專門做成了飛船的一個(gè)艙，叫“氣閘艙”，其原理如圖所示．兩個(gè)相通的艙A、B間裝有閥門K，指令艙A中充滿氣體，氣閘艙B內(nèi)為真空，整個(gè)系統(tǒng)與外界沒有熱交換．打開閥門K后，A中的氣體進(jìn)入B中，最終達(dá)到平衡．若將此氣體近似看成理想氣體，則(　　)
A．氣體體積膨脹，對(duì)外做功
B．氣體分子勢(shì)能減小，內(nèi)能增加
C．氣體體積變大，溫度不變
D．B中氣體不可能自發(fā)地全部退回到A中
　第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成
1．第二類永動(dòng)機(jī)
(1)第二類永動(dòng)機(jī)：只從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓臒釞C(jī)．
(2)第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成．雖然第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，但大量的事實(shí)證明，在任何情況下，熱機(jī)都不可能只有一個(gè)熱庫(kù)，熱機(jī)要不斷地把吸收的熱量變?yōu)橛杏玫墓Γ筒豢杀苊獾貙⒁徊糠譄崃總鹘o低溫?zé)釒?kù)．
熱力學(xué)第二定律還可表述為：第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成．
2．兩類永動(dòng)機(jī)的比較
永動(dòng)機(jī) 第一類永動(dòng)機(jī) 第二類永動(dòng)機(jī)
設(shè)計(jì)要求 不消耗任何能量，可以不斷地對(duì)外做功(或只給予很小的能量啟動(dòng)后，可以永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去) 將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化(或只有一個(gè)熱庫(kù)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化)
不可能制成的原因 違背了能量守恒定律 違背了熱力學(xué)第二定律
【典例2】　(多選)下列說法正確的是(　　)
A．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，因?yàn)樗`反了能量守恒定律
B．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，因?yàn)樗`反了能量守恒定律
C．熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是相互獨(dú)立的
D．熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等效的
[思路點(diǎn)撥]　(1)第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律．
(2)第二類永動(dòng)機(jī)違背熱力學(xué)第二定律．
[聽課記錄]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
2．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)?　　)
A．違背了能量守恒定律
B．熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體
C．機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D．內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化
1．下列說法正確的是(　　)
A．物體放出熱量，溫度一定降低
B．物體內(nèi)能增加，溫度一定升高
C．熱量能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體
D．熱量能自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體
2．(多選)關(guān)于熱力學(xué)第二定律，下列說法正確的是(　　)
A．空調(diào)既能制熱又能制冷，說明熱傳遞不存在方向性
B．“第二類永動(dòng)機(jī)”不可能制成因?yàn)樗`反了能量守恒定律
C．自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行的
D．自然界進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，是不可逆的
3．關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說法正確的是(　　)
A．隨著低溫技術(shù)的發(fā)展，我們可以使溫度逐漸降低，并達(dá)到絕對(duì)零度，最終實(shí)現(xiàn)熱機(jī)效率100%
B．熱量是不可能從低溫物體傳遞給高溫物體的
C．第二類永動(dòng)機(jī)遵從能量守恒定律，故能做成
D．用活塞壓縮氣缸里的空氣，對(duì)空氣做功2.0×105 J，同時(shí)空氣向外界放出熱量1.5×105 J，則空氣的內(nèi)能增加了5×104 J
4．(多選)如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖，壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)，在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外，下列說法正確的是(　　)
A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外
B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因?yàn)槠湎牧穗娔?br/>C．電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律
D．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律
5．熱力學(xué)第二定律常見的表述有兩種．
第一種表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體；
第二種表述：不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響．
圖甲是根據(jù)熱力學(xué)第二定律的第一種表述畫出的示意圖，外界對(duì)制冷機(jī)做功，使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體．請(qǐng)你根據(jù)第二種表述在圖乙中完成示意圖．根據(jù)你的理解，熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是___________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________．
回歸本節(jié)知識(shí)，自我完成以下問題：
1．請(qǐng)指出熱傳導(dǎo)、機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化、擴(kuò)散都有什么特點(diǎn)？
2．試寫出熱力學(xué)第二定律的兩種表述？
3．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是什么？第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因又是什么？第三章　熱力學(xué)定律
第一節(jié)　熱力學(xué)第一定律
第二節(jié)　能量守恒定律及其應(yīng)用
[必備知識(shí)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備]
知識(shí)梳理
知識(shí)點(diǎn)一　1．(1)相互作用力　相對(duì)位置　(2)體積　距離?、僭黾印、谠黾印、圩钚?br/>2．(1)熱運(yùn)動(dòng)　(2)溫度
3．分子的動(dòng)能　分子勢(shì)能
知識(shí)點(diǎn)二　1．做功　熱傳遞
2．(1)增加　減少　(2)增加　減少
知識(shí)點(diǎn)三　1．(1)等于　吸收的熱量Q　做的功W
2．(1)做功　熱傳遞　(2)轉(zhuǎn)移　轉(zhuǎn)化
知識(shí)點(diǎn)四　1．(1)產(chǎn)生　消失　轉(zhuǎn)化　轉(zhuǎn)移　不變　(2)普遍規(guī)律　能量守恒定律
2．(1)不斷對(duì)外做功
基礎(chǔ)自測(cè)
1．(1)×　(2)√　(3)√　(4)×
2．D　[當(dāng)用打氣筒向瓶?jī)?nèi)打氣時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)做功，使系統(tǒng)的內(nèi)能增加，溫度升高，壓強(qiáng)增大，使瓶塞從瓶口中噴出．形成“白霧”的原因是，在瓶塞突然跳起時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減少，溫度下降，水蒸氣有一部分液化成小水滴，故選項(xiàng)D正確．]
3．A　[筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，當(dāng)氣體體積變小時(shí)，則外界對(duì)氣體做功，外界對(duì)氣體做功使氣體的內(nèi)能增大．A正確．]
[關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成]
情境探究
提示：(1)氣體對(duì)外做功．(2)吸熱；內(nèi)能增加．
典例1　BD　[當(dāng)r＝r2時(shí)，分子力為零，分子勢(shì)能最小，則當(dāng)r大于r2時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，故A錯(cuò)誤；當(dāng)r跟進(jìn)訓(xùn)練
1．CD　[由題圖可以知道，當(dāng)分子間距離為r0時(shí)，分子力和分子勢(shì)能均最小，但分子勢(shì)能不一定為零，要看零勢(shì)能面的選取，故A錯(cuò)誤；由題圖可以知道，當(dāng)分子間距離r>r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，隨分子間距離的增大先增大后減小，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，故B錯(cuò)誤，C正確；由題圖可以知道，當(dāng)分子間距離為r0時(shí)，分子力和分子勢(shì)能均最小，r典例2　D　[克服繩與紫銅管間的摩擦做功，使管壁內(nèi)能增大，溫度升高．通過熱傳遞，使乙醚的內(nèi)能增大，溫度升高，直至沸騰，管塞會(huì)被沖開．管塞被沖開前管內(nèi)氣體內(nèi)能增大，壓強(qiáng)變大．選項(xiàng)D正確．]
跟進(jìn)訓(xùn)練
2．D　[題圖甲中通過壓縮活塞對(duì)空氣做功，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，達(dá)到棉花著火點(diǎn)，使棉花燃燒，并非是熱傳遞使溫度升高，故A錯(cuò)誤；題圖乙中重物下落帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，由葉片對(duì)水做功而使水的溫度升高，故B錯(cuò)誤；題圖丙中降落的重物使發(fā)電機(jī)發(fā)電，電流對(duì)電阻做功使電阻發(fā)熱，然后電阻把熱量傳遞給水，使水的溫度升高，故C錯(cuò)誤；做功和熱傳遞都可以使物體的內(nèi)能增加，故D正確．]
典例3　解析：(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律表達(dá)式中的符號(hào)法則知，Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J．
由ΔU＝W+Q，
則W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J＝1.6×105 J．
W>0，說明是外界對(duì)氣體做了功．
(2)Q＝3.5×105 J，W＝－2.3×105 J，
則ΔU＝Q+W＝1.2×105 J，
ΔU為正值，說明氣體的內(nèi)能增加1.2×105 J．
答案：(1)外界對(duì)氣體做功　1.6×105 J　(2)增加1.2×105 J
跟進(jìn)訓(xùn)練
3．A　[由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W+Q，得ΔU＝800 J+(－200 J)＝600 J，一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能大小只與溫度有關(guān)，ΔU＝600 J>0，故溫度一定升高，選項(xiàng)A正確．]
典例4　解析：水力發(fā)電的基本原理是水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能．
每秒鐘流下的水的質(zhì)量為
m＝ρV＝1×103×6 000 kg＝6×106 kg
每秒鐘水減少的機(jī)械能為
E＝mgh＝6×106×10×50 J＝3×109 J
設(shè)發(fā)電機(jī)的輸出功率為P，則由能量守恒定律可得
Eη＝Pt
解得P＝3×109×50% W＝1.5×109 W．
答案：1.5×109 W
跟進(jìn)訓(xùn)練
4．解析：在時(shí)間t內(nèi)吹在風(fēng)車上的空氣的質(zhì)量為
m1＝πd2·vt·ρ，
風(fēng)的動(dòng)能Ek＝m1v2＝πd2v3tρ，
根據(jù)題意πd2v3tρ×50%×80%＝mgh，
則．
答案：
[學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測(cè)]
1．B　[太陽能熱水器是通過熱傳遞的方式將水加熱，故選項(xiàng)B正確．]
2．B　[當(dāng)分子處于平衡位置時(shí)，分子力為零，分子勢(shì)能最小，故A、C錯(cuò)誤，B正確；若r3．C　[金屬筒在緩慢下降過程中，外界對(duì)筒內(nèi)氣體做功，而筒與水有熱交換、水溫恒定，所以筒內(nèi)空氣要向外界放熱，溫度保持不變，從而內(nèi)能不變．故C正確．]
4．BD　[由圖可看出從a到b氣體體積增大溫度升高，內(nèi)能增大，氣體對(duì)外界做功，氣體從外界吸收熱量，故B、D正確．]
5．解析：(1)由熱力學(xué)第一定律
ΔU＝Q+W＝420 J－400 J，
解得ΔU＝20 J，
ΔU為正值，則氣體內(nèi)能增加．
(2)由理想氣體狀態(tài)方程，
解得狀態(tài)C的溫度TC＝240 K．
答案：(1)增加20 J　(2)240 K
課堂小結(jié)
1．提示：分子動(dòng)能和分子勢(shì)能．宏觀因素：質(zhì)量、溫度、體積；微觀因素：分子總數(shù)、分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能、分子間的距離．
2．提示：做功和熱傳遞．在改變內(nèi)能的效果上是相同的．
3．提示：物體內(nèi)能的增加量ΔU等于物體吸收的熱量Q和外界對(duì)物體做的功W之和．ΔU＝Q+W．
第三節(jié)　熱力學(xué)第二定律
[必備知識(shí)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備]
知識(shí)梳理
知識(shí)點(diǎn)一　1．方向性
2．自發(fā)
3．借助外界的作用
知識(shí)點(diǎn)二　1．有方向性的
2．全部
3．做功　其他影響
4．100%
5．能量守恒定律　不可能
知識(shí)點(diǎn)三　1．自發(fā)地
2．自發(fā)地
3．產(chǎn)生其他影響
知識(shí)點(diǎn)四　1．熱現(xiàn)象　方向性
2．低溫　高溫　低溫　高溫
3．單一熱源　全部
基礎(chǔ)自測(cè)
1．(1)√　(2)×　(3)√　(4)√
2．D　[這四個(gè)過程都是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程，根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，它們都是不可逆的，具有方向性，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．]
3．BD　[一切自發(fā)過程都有方向性，如熱傳導(dǎo)，熱量總是由高溫物體自發(fā)地傳向低溫物體；又如擴(kuò)散，氣體總是自發(fā)地由密度大的地方向密度小的地方擴(kuò)散．如果在外界幫助下氣體可以由密度小的地方向密度大的地方擴(kuò)散，熱量可以從低溫物體傳向高溫物體，電冰箱就是借助外界做功把熱量從低溫物體——冷凍食品傳向高溫物體——周圍的大氣．對(duì)于熱力學(xué)過程的方向性問題，要區(qū)分是自發(fā)過程還是非自發(fā)過程，電冰箱內(nèi)熱量傳遞的過程有外界參與．故B、D正確．]
[關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成]
情境探究
提示：1．“自發(fā)地”是指沒有受到任何外界影響或者干擾．
2．不違反；因?yàn)檫@不是自發(fā)的過程，這個(gè)過程必須有第三者的介入，即必須開動(dòng)空調(diào)、電冰箱的壓縮機(jī)消耗電能．
典例1　BC　[熱運(yùn)動(dòng)的宏觀過程都有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏觀過程并不都能真的發(fā)生，故A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的，所以氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，故B正確，D錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，不可能從單一熱源吸熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響，所以機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能無法全部用來做功以轉(zhuǎn)換成機(jī)械能而不產(chǎn)生其他影響，故C正確．]
跟進(jìn)訓(xùn)練
1．CD　[當(dāng)閥門K被打開時(shí)，A中的氣體進(jìn)入B中，由于B中為真空，所以氣體體積膨脹，對(duì)外不做功，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；系統(tǒng)對(duì)外不做功，同時(shí)與外界無熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，ΔU＝Q+W，所以氣體內(nèi)能不變，氣體的溫度也不變，氣體膨脹，體積變大，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；由熱力學(xué)第二定律知，真空中氣體膨脹具有方向性，在無外界作用時(shí)，B中氣體不能自發(fā)地全部退回到A中，故選項(xiàng)D正確．]
典例2　ACD　[第一類永動(dòng)機(jī)工作時(shí)，不消耗任何能量卻能夠源源不斷地對(duì)外輸出能量，這顯然違背了能量守恒定律，故A正確；第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樽匀唤绲囊磺泻暧^自發(fā)過程都具有方向性，它不違背能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律，故B錯(cuò)誤；熱力學(xué)第二定律有幾種不同的表述形式，但它們是等效的，它與熱力學(xué)第一定律是相互獨(dú)立的，故C、D正確．]
跟進(jìn)訓(xùn)練
2．D　[第二類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想并不違背能量守恒定律，但卻違背了涉及熱現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化過程是有方向性的規(guī)律，A錯(cuò)誤；在引起其他變化情況下，熱量也可由低溫物體非自發(fā)地傳遞到高溫物體，B錯(cuò)誤；機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，如物體克服摩擦力做功的過程，C錯(cuò)誤；但在不引起其他變化的情況下，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，D正確．]
[學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測(cè)]
1．D　[A、B是關(guān)于熱力學(xué)第一定律的，改變內(nèi)能的兩個(gè)途徑是做功和熱傳遞，只有做功或只有熱傳遞不能判斷物體內(nèi)能的變化，故A錯(cuò)誤；物體內(nèi)能是由分子動(dòng)能和分子勢(shì)能兩部分組成的，內(nèi)能變化不能斷定其中一個(gè)怎樣變化，溫度只是分子平均動(dòng)能的宏觀標(biāo)志，由于分子勢(shì)能的存在，不能通過內(nèi)能的變化判斷溫度的變化，故B錯(cuò)誤；C、D是關(guān)于熱力學(xué)第二定律的，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，反之，不成立，故C錯(cuò)誤，D正確．]
2．CD　[空調(diào)制熱和制冷都會(huì)消耗電能，不是自發(fā)進(jìn)行的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；“第二類永動(dòng)機(jī)”不可能制成是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第二定律，不違反能量守恒定律，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)熵增加原理，自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行的，選項(xiàng)C正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，自然界進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，是不可逆的，選項(xiàng)D正確．]
3．D　[由熱力學(xué)第二定律知，B、C錯(cuò)誤；絕對(duì)零度不可能達(dá)到，A錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第一定律知，D正確．]
4．BC　[熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能的轉(zhuǎn)化和守恒的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學(xué)過程，故C正確，D錯(cuò)誤；再根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，必須借助于其他系統(tǒng)做功，故A錯(cuò)誤，B正確．]
5．解析：第二種表述如圖所示．熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程均具有方向性．
答案：見解析
課堂小結(jié)
1．提示：都具有方向性．
2．提示：克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，或者說，不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化．
開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不產(chǎn)生其他影響．
3．提示：違背能量守恒定律．違背熱力學(xué)第二定律．
素養(yǎng)提升課(二)　熱力學(xué)定律的綜合應(yīng)用
[關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成]
典例1　解析：(1)密封氣體的壓強(qiáng)p＝p0－
外界對(duì)密封氣體做功W＝－pS×0.1 L
由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q+W可知
ΔU＝Q－0.1p0SL+0.1LG．
(2)該過程是等壓變化，由蓋-呂薩克定律有
解得T＝1.1T0．
答案：(1)Q－0.1p0SL+0.1LG　(2)1.1T0
跟進(jìn)訓(xùn)練
1．B　[在水不斷向外噴出的過程中，罐內(nèi)氣體體積增大，則氣體對(duì)外做功，根據(jù)玻意耳定律＝c可知，罐內(nèi)氣體的溫度不變，體積增大，則壓強(qiáng)減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；由于罐內(nèi)氣體對(duì)外做功，但溫度不變，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W+Q可知，氣體要從外界吸熱，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志可知，溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]
典例2　C　[氣體在a→b過程中體積增大，氣體對(duì)外做功，在b→c過程中體積增大，氣體對(duì)外做功，根據(jù)p-V圖像與橫軸所圍的面積表示做的功可知，在這兩個(gè)過程中氣體對(duì)外做的功相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．氣體在a→b過程中體積增大，氣體對(duì)外做功，由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體在a、b兩個(gè)狀態(tài)溫度相等，內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知，吸收的熱量等于氣體對(duì)外做的功；氣體在b→c過程中體積增大，氣體對(duì)外做功，由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體在c狀態(tài)的溫度高于在b狀態(tài)的溫度，內(nèi)能增加，由熱力學(xué)第一定律可知，吸收的熱量等于氣體對(duì)外做的功與內(nèi)能增加量之和，即氣體在a→b過程中吸收的熱量小于氣體在b→c過程中吸收的熱量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．氣體在c→a的過程中，體積減小，溫度降低，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，外界對(duì)氣體做的功小于氣體放出的熱量，選項(xiàng)C正確．由理想氣體狀態(tài)方程可知，氣體在a、b兩個(gè)狀態(tài)溫度相等，內(nèi)能相等，所以氣體在c→a的過程中內(nèi)能的減少量等于氣體在b→c過程中內(nèi)能的增加量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]
跟進(jìn)訓(xùn)練
2．解析：A→B過程
W1＝－p(VB－VA)＝－6×105×1×10-3＝－600 J
B→C為絕熱過程，即Q＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律
W2＝ΔU＝－900 J
則W＝W1+W2＝－600－900 J＝－1 500 J．
所以氣體對(duì)外界做的總功為1 500 J．
答案：1 500 J
章末綜合提升
典例1　解析：設(shè)密閉氣體溫度升高1 ℃，內(nèi)能的增量為ΔU，則有
ΔU＝Q1
ΔU＝Q2+W，
因氣體體積膨脹，W<0，故Q1由此可見，質(zhì)量相等的同種氣體，在定容和定壓兩種不同情況下，盡管溫度變化相同，但吸收的熱量不同，所以同種氣體在定容下的比熱容與在定壓下的比熱容是不同的．
答案：Q1典例2　AB　[熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞，但要引起其他變化，如電冰箱要消耗電能，A正確；空調(diào)機(jī)工作過程中，電流做功產(chǎn)生熱，所以向室外放熱多，從室內(nèi)吸熱少，B正確，D錯(cuò)誤；單一熱源的熱機(jī)違反了熱力學(xué)第二定律，C錯(cuò)誤．]素養(yǎng)提升課(二)　熱力學(xué)定律的綜合應(yīng)用
1．能加深理解熱力學(xué)第一定律和氣體實(shí)驗(yàn)定律．
2．會(huì)熟練分析熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合問題．
3．掌握氣體狀態(tài)變化圖像與熱力學(xué)定律的綜合應(yīng)用．
　熱力學(xué)定律和氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用
對(duì)于理想氣體，常把熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律結(jié)合起來分析其狀態(tài)變化規(guī)律，常見的分析思路如下：
(1)根據(jù)題意確定氣體體積和溫度變化的情況，并利用氣體實(shí)驗(yàn)定律和狀態(tài)方程求解氣體的體積和溫度．
(2)利用體積的變化分析做功問題．氣體體積增大，氣體對(duì)外做功；氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功．
(3)利用溫度的變化分析理想氣體內(nèi)能的變化．一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，溫度升高，內(nèi)能增加；溫度降低，內(nèi)能減小．
(4)利用熱力學(xué)第一定律判斷是吸熱還是放熱．
由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知，Q＝ΔU－W，若已知?dú)怏w的做功情況和內(nèi)能的變化情況，即可判斷氣體狀態(tài)變化是吸熱過程還是放熱過程．
【典例1】　如圖所示，倒懸的導(dǎo)熱氣缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，輕質(zhì)活塞可無摩擦地上下移動(dòng)，活塞的橫截面積為S，活塞的下面吊著一個(gè)重為G的物體，大氣壓強(qiáng)恒為p0，起初環(huán)境的熱力學(xué)溫度為T0時(shí)，活塞到氣缸底面的距離為L(zhǎng)．當(dāng)環(huán)境溫度逐漸升高，導(dǎo)致活塞緩慢下降，該過程中活塞下降了0.1 L，氣缸中的氣體吸收的熱量為Q．求：
(1)氣缸內(nèi)部氣體內(nèi)能的增加量ΔU；
(2)最終的環(huán)境溫度T．
[思路點(diǎn)撥]　本題的關(guān)鍵是明確氣體是等壓變化，則W＝pΔV，再結(jié)合熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，求解即可．
[聽課記錄]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
熱力學(xué)定律和氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合應(yīng)用的解題關(guān)鍵
(1)一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定．
(2)根據(jù)氣體狀態(tài)變化準(zhǔn)確判斷出氣體在各個(gè)狀態(tài)的溫度高低．
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
1．水槍是孩子們喜愛的玩具，常見的氣壓式水槍儲(chǔ)水罐示意圖如圖所示．從儲(chǔ)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(dòng)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(duì)外界做功
C．對(duì)外界放熱 D．分子平均動(dòng)能變大
　氣體狀態(tài)變化圖像與熱力學(xué)定律的綜合應(yīng)用
1．首先明確氣體狀態(tài)圖像的物理意義
(1)等溫線(如圖甲所示)：一定質(zhì)量的理想氣體，T1>T2．
a→b，等溫降壓膨脹，內(nèi)能不變，吸收的熱量等于對(duì)外做的功；b→c，等容升溫升壓，對(duì)外不做功，吸收的熱量等于內(nèi)能增加量；c→a，等壓降溫壓縮，放出的熱量等于外界做的功與內(nèi)能減少量之和．
(2)等容線(如圖乙所示)：一定質(zhì)量的理想氣體，V1>V2．
a→b、b→c、c→a，狀態(tài)及能量變化同等溫線分析．
(3)等壓線(如圖丙所示)：一定質(zhì)量的理想氣體，p1>p2．
a→b，等溫升壓壓縮，內(nèi)能不變，外界做的功等于放出的熱量；b→c，等壓升溫膨脹，吸收的熱量等于內(nèi)能增加量與對(duì)外做的功之和；c→a，等容降溫降壓，內(nèi)能減小量等于放出的熱量．
2．能結(jié)合氣體實(shí)驗(yàn)定律的方程列式，列式時(shí)要找出氣體初態(tài)和末態(tài)的狀態(tài)參量．
3．挖掘氣體狀態(tài)參量的變化因素與熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q中各物理量的對(duì)應(yīng)關(guān)系．
【典例2】　一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)a→b、b→c、c→a三個(gè)過程后回到初始狀態(tài)a，其p -V圖像如圖所示．已知三個(gè)狀態(tài)的坐標(biāo)分別為a(V0，2p0)、b(2V0，p0)、c(3V0，2p0)．以下判斷正確的是(　　)
A．氣體在a→b過程中對(duì)外界做的功小于在b→c過程中對(duì)外界做的功
B．氣體在a→b過程中從外界吸收的熱量大于在b→c 過程中從外界吸收的熱量
C．在c→a過程中，外界對(duì)氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量
D．氣體在c→a過程中內(nèi)能的減少量大于b→c過程中內(nèi)能的增加量
[思路點(diǎn)撥]　一定質(zhì)量的理想氣體的p -V圖像與橫軸所圍的面積表示做的功，體積增大過程，氣體對(duì)外做功；體積減小過程，外界對(duì)氣體做功．一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度越高，內(nèi)能越大，氣體在兩個(gè)狀態(tài)溫度相等，則內(nèi)能相等．
[聽課記錄]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
氣體三種變化與內(nèi)能
這類問題的關(guān)鍵是注意坐標(biāo)軸表示的物理量，理解圖像的物理意義，注意絕熱過程Q＝0．
(1)等溫變化：內(nèi)能不變，即ΔU＝0．
(2)等容變化：體積不變，即W＝0．
(3)等壓變化：在p -V圖像中，曲線與V軸所圍成的面積表示氣體所做的功．
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
2．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了A→B的等壓過程，B→C的絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)，其中B→C過程中內(nèi)能減少900 J．求A→B→C過程中氣體對(duì)外界做的總功．
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　主題1　熱力學(xué)第一定律與能量守恒
熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱學(xué)中的具體表現(xiàn)形式．它表明了做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等價(jià)的．
熱力學(xué)第一定律揭示了內(nèi)能的增量(ΔU)與外界對(duì)物體做的功(W)和物體從外界吸收的熱量(Q)之間的關(guān)系，即ΔU＝W＋Q，正確理解公式的意義及符號(hào)的含義是解決本類問題的關(guān)鍵．
(1)外界對(duì)物體做功，W＞0；物體對(duì)外界做功，W＜0．
(2)物體從外界吸熱，Q＞0；物體向外界放熱，Q＜0．
(3)ΔU＞0，物體的內(nèi)能增加；ΔU＜0，物體的內(nèi)能減少．
解題思路：分析題干，確定改變內(nèi)能的方式(W、Q)→判斷W、Q的符號(hào)→代入公式ΔU＝W＋Q→得出結(jié)論
注意的問題：
(1)只有絕熱過程時(shí)Q＝0，ΔU＝W，用做功可判斷內(nèi)能的變化．
(2)只有在氣體體積不變時(shí)，W＝0，ΔU＝Q，用吸熱、放熱情況可判斷內(nèi)能的變化．
(3)若物體內(nèi)能不變，即ΔU＝0，W和Q不一定等于零，而是W＋Q＝0，功和熱量符號(hào)相反，大小相等，因此判斷內(nèi)能變化問題一定要全面考慮．
(4)對(duì)于氣體，做功W的正負(fù)一般要看體積變化，氣體體積縮小，W＞0；氣體體積增加，W＜0．
【典例1】　如圖所示的圓柱形容器內(nèi)用活塞密封一定質(zhì)量的氣體，已知容器橫截面積為S．活塞重力為G，大氣壓強(qiáng)為p0．若活塞固定，密封氣體溫度升高1 ℃，需吸收的熱量為Q1；若活塞不固定，且可無摩擦滑動(dòng)，仍使密封氣體溫度升高1 ℃，需吸收的熱量為Q2．
問：Q1和Q2哪個(gè)大些？氣體在定容下的比熱容與在定壓下的比熱容為什么會(huì)不同？
[聽課記錄]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
應(yīng)用熱力學(xué)定律和能量守恒解題時(shí)的步驟：
1．認(rèn)清有多少種形式的能(例如動(dòng)能、勢(shì)能、內(nèi)能、電能、化學(xué)能、光能等)在相互轉(zhuǎn)化．
2．分別寫出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式．
3．列出能量守恒方程：ΔE減＝ΔE增．
主題2　熱力學(xué)第二定律及其應(yīng)用
1．熱力學(xué)第二定律的兩種表述
(1)按照熱傳遞的方向性表述為：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體．這是熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述．
(2)按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性表述為：不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響．這是熱力學(xué)第二定律的開爾文表述．
2．熱力學(xué)第二定律的微觀意義
(1)一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行．
(2)用熵來表示熱力學(xué)第二定律：在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減?。?br/>3．分析問題的方法
(1)熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)是對(duì)宏觀自然過程進(jìn)行方向的說明．
(2)凡是對(duì)這種宏觀自然過程進(jìn)行方向的說明，都可以作為熱力學(xué)第二定律的表述．
(3)對(duì)熱力學(xué)第二定律的各種表述都是等效的．
【典例2】　(多選)根據(jù)熱力學(xué)定律，下列說法正確的是(　　)
A．電冰箱的工作過程表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞
B．空調(diào)機(jī)在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量
C．科技的進(jìn)步可以使內(nèi)燃機(jī)成為單一熱源的熱機(jī)
D．空調(diào)機(jī)在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量等于向室外放出的熱量
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在應(yīng)用熱力學(xué)第二定律解決問題時(shí)，關(guān)鍵要注意以下兩點(diǎn)：
1．在熱力學(xué)第二定律的表述中，對(duì)“自發(fā)地”“不引起其他變化”的含義的理解是解題的關(guān)鍵之一．
“自發(fā)地”是指熱量從高溫物體“自發(fā)地”傳給低溫物體的方向性．在傳遞過程中不會(huì)對(duì)其他物體產(chǎn)生影響或不需要借助其他物體提供能量等．
“不引起其他變化”的含義是使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體或從單一熱源吸收熱量全部用來做功，必須通過第三者的幫助，這里的幫助是指提供能量等方式，否則是不可能實(shí)現(xiàn)的．
2．對(duì)熱力學(xué)第二定律實(shí)質(zhì)的理解是解題的關(guān)鍵之二．
熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性，使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．

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