資源簡介

章末素養(yǎng)提升
物理 觀念 熱力學第 一定律 (1)內(nèi)容：系統(tǒng)內(nèi)能的增加量ΔU等于系統(tǒng)從外界吸收的　　　　與外界對系統(tǒng)　　　　　　　　之和 (2)表達式：ΔU=　　　　　　　
熱力學第 二定律 (1)克勞修斯表述：熱量不可能　　　　地從低溫物體傳遞到高溫物體 (2)開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之　　　　　　　　，而不產(chǎn)生其他影響 (3)第二類永動機不能制成的原因：違背了　　　　　　　
能量守 恒定律 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，能量的總量　　　　　　　　 第一類永動機不能制成的原因：違背了　　　　　　　
科學 思維 1.經(jīng)歷絕熱過程模型的構(gòu)建過程，會推導熱力學第一定律 2.能運用熱力學第一定律解釋和計算能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移問題 3.能用熱力學第二定律理解自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移及方向性問題
科學態(tài)度 與責任 1.通過對能量守恒的探索過程，領(lǐng)會人類對自然的認識要有實踐的過程 2.了解永動機的探索過程，領(lǐng)會科學探索的艱辛與曲折性
例1　(多選)關(guān)于熱量、功和內(nèi)能三個物理量，下列說法正確的是 (　　)
A.熱量、功和內(nèi)能三者的物理意義相同，只是說法不同
B.熱量、功都可以作為物體內(nèi)能變化的量度
C.功由過程決定，而熱量和內(nèi)能由物體的狀態(tài)決定
D.物體吸收熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能增加
溫度和內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量和功則是過程量，熱傳遞的前提條件是存在溫差，傳遞的是熱量而不是溫度，實質(zhì)上是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。就某一狀態(tài)而言，只有“溫度”和“內(nèi)能”，不存在“熱量”和“功”，因此不能說一個系統(tǒng)中含有多少“熱量”或“功”。
例2　(多選)(2023·全國甲卷改編)在一氣缸中用活塞封閉著一定量的理想氣體，發(fā)生下列緩慢變化過程，氣體一定與外界有熱量交換的過程是 (　　)
A.氣體的體積不變，溫度升高
B.氣體的體積減小，溫度降低
C.氣體的體積減小，溫度升高
D.氣體的體積增大，溫度不變
例3　如圖所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體，沿p-V圖像中箭頭所示方向，從狀態(tài)a開始先后變化到狀態(tài)b、c，再回到狀態(tài)a。已知a狀態(tài)氣體溫度為27 ℃。則下列說法正確的是(絕對零度取-273 ℃) (　　)
A.氣體在c狀態(tài)時的溫度為600 K
B.在a→b→c過程中，氣體對外界做功200 J
C.氣體在a→b→c→a過程中放出熱量100 J
D.氣體在b→c過程中單位時間內(nèi)撞擊單位面積器壁上的氣體分子個數(shù)增多
幾種常見的氣體變化過程
1.絕熱過程：在該過程中氣體既不從外界吸熱，也不向外界放熱，即Q=0，則W=ΔU，外界對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)，理想氣體的內(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外做功或外界對氣體所做的功全部轉(zhuǎn)化為熱量放出。
例4　(2023·廣州市高二檢測)如圖所示，導熱氣缸開口向右水平放置，缸內(nèi)活塞密閉效果良好且能無摩擦滑動。開始時活塞在虛線位置靜止(狀態(tài)Ⅰ)，封閉氣體體積為V=1 L，通過給缸體緩慢加熱，氣體膨脹至體積加倍(狀態(tài)Ⅱ)，此時氣缸內(nèi)壁的卡銷自動開啟，同時停止加熱，待氣缸慢慢冷卻至環(huán)境溫度(狀態(tài)Ⅲ)。若封閉氣體可視為理想氣體，環(huán)境溫度為27 ℃，外界大氣壓強為p0=1.0×105 Pa。求：
(1)狀態(tài)Ⅱ的溫度T2和狀態(tài)Ⅲ的壓強p3；
(2)若給缸體緩慢加熱的過程，氣體吸收的熱量為Q=220 J，則在加熱過程中內(nèi)能變化多少？
答案精析
熱量Q　所做的功W　Q+W　自發(fā)　全部變成功　熱力學第二定律　產(chǎn)生　消失　轉(zhuǎn)化　轉(zhuǎn)移　保持不變　能量守恒定律
提能綜合訓練
例1　BD　［熱量、功和內(nèi)能是三個不同的物理量，它們物理意義不同，選項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，選項B正確；功和熱量由過程決定，內(nèi)能由物體的狀態(tài)決定，選項C錯誤；由熱力學第一定律可知，物體吸收熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能增加，選項D正確。］
例2　ABD　［氣體的體積不變，溫度升高，則氣體的內(nèi)能升高，W=0，因此氣體吸收熱量，A正確；氣體的體積減小，溫度降低，則氣體的內(nèi)能降低，外界對氣體做功，由熱力學第一定律ΔU=W+Q，可知氣體對外放熱，B正確；氣體的體積減小，溫度升高，則氣體的內(nèi)能增大，外界對氣體做功，由熱力學第一定律ΔU=W+Q，可知Q可能等于零，即沒有熱量交換過程，C錯誤；氣體的體積增大，溫度不變，則氣體的內(nèi)能不變，氣體對外界做功，由熱力學第一定律ΔU=W+Q，可知Q>0，即氣體吸收熱量，D正確。］
例3　C　［根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程=C，對a、c兩狀態(tài)結(jié)合題圖，可求得氣體在c狀態(tài)時的溫度為Tc=Ta=400 K，故A錯誤；理想氣體在a→b→c過程中，氣體體積增大，則氣體對外界做功大小為W=pΔV=2×105×(4-2)×10-3 J=400 J，故B錯誤；氣體在a→b→c→a過程中，外界對氣體做的功W'=Sabc= J=100 J，根據(jù)熱力學第一定律ΔU=W'+Q，又ΔU=0，可得Q=-100 J，所以放出熱量為100 J，故C正確；氣體在b→c過程中，氣體壓強不變，體積變大，則溫度升高，分子平均動能增大，分子對器壁的平均撞擊力變大，總的撞擊力大小不變，則單位時間內(nèi)撞擊單位面積器壁上的氣體分子個數(shù)減少，故D錯誤。］
例4　(1)600 K　5×104 Pa　(2)120 J
解析　(1)狀態(tài)Ⅰ狀態(tài)參量：體積V1=V=1 L，溫度T1=(273+27) K=300 K，
壓強p1=p0=1.0×105 Pa
狀態(tài)Ⅱ狀態(tài)參量：體積V2=2 L
由于等壓膨脹p2=p1=1.0×105 Pa
由等壓變化規(guī)律=
解得T2=2T1=600 K
狀態(tài)Ⅲ狀態(tài)參量：T3=300 K
體積：V3=V2=2 L
由等容變化可知=
可得p3=p2=5×104 Pa。
(2)加熱過程由熱力學第一定律ΔU1=W1+Q1
外界對氣體做功W1=-p1ΔV1=-1.0×105×1×1 J=-100 J
又Q1=220 J
可得ΔU1=120 J。(共16張PPT)
DISANZHANG
第三章
章末素養(yǎng)提升
再現(xiàn)
素養(yǎng)知識
物理 觀念 熱力學第 一定律 (1)內(nèi)容：系統(tǒng)內(nèi)能的增加量ΔU等于系統(tǒng)從外界吸收的________與外界對系統(tǒng)____________之和
(2)表達式：ΔU=________
熱力學第 二定律 (1)克勞修斯表述：熱量不可能_______地從低溫物體傳遞到高溫物體
(2)開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之____________，而不產(chǎn)生其他影響
(3)第二類永動機不能制成的原因：違背了_____________
_____
所做的功W
熱量Q
Q+W
全部變成功
熱力學第二
定律
物理 觀念 能量守恒定律 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，能量的總量___________
第一類永動機不能制成的原因：違背了_____________
產(chǎn)生
消失
轉(zhuǎn)化
轉(zhuǎn)移
保持不變
能量守恒定律
科學 思維 1.經(jīng)歷絕熱過程模型的構(gòu)建過程，會推導熱力學第一定律
2.能運用熱力學第一定律解釋和計算能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移問題
3.能用熱力學第二定律理解自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移及方向性問題
科學態(tài)度 與責任 1.通過對能量守恒的探索過程，領(lǐng)會人類對自然的認識要有實踐的過程
2.了解永動機的探索過程，領(lǐng)會科學探索的艱辛與曲折性
　(多選)關(guān)于熱量、功和內(nèi)能三個物理量，下列說法正確的是
A.熱量、功和內(nèi)能三者的物理意義相同，只是說法不同
B.熱量、功都可以作為物體內(nèi)能變化的量度
C.功由過程決定，而熱量和內(nèi)能由物體的狀態(tài)決定
D.物體吸收熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能增加
例1
√
提能
綜合訓練
√
熱量、功和內(nèi)能是三個不同的物理量，它們物理意義不同，選項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，選項B正確；
功和熱量由過程決定，內(nèi)能由物體的狀態(tài)決定，選項C錯誤；
由熱力學第一定律可知，物體吸收熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能增加，選項D正確。
總結(jié)提升
溫度和內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量和功則是過程量，熱傳遞的前提條件是存在溫差，傳遞的是熱量而不是溫度，實質(zhì)上是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。就某一狀態(tài)而言，只有“溫度”和“內(nèi)能”，不存在“熱量”和“功”，因此不能說一個系統(tǒng)中含有多少“熱量”或“功”。
　(多選)(2023·全國甲卷改編)在一氣缸中用活塞封閉著一定量的理想氣體，發(fā)生下列緩慢變化過程，氣體一定與外界有熱量交換的過程是
A.氣體的體積不變，溫度升高
B.氣體的體積減小，溫度降低
C.氣體的體積減小，溫度升高
D.氣體的體積增大，溫度不變
例2
√
√
√
氣體的體積不變，溫度升高，則氣體的內(nèi)能升高，W=0，因此氣體吸收熱量，A正確；
氣體的體積減小，溫度降低，則氣體的內(nèi)能降低，外界對氣體做功，由熱力學第一定律ΔU=W+Q，可知氣體對外放熱，B正確；
氣體的體積減小，溫度升高，則氣體的內(nèi)能增大，外界對氣體做功，由熱力學第一定律ΔU=W+Q，可知Q可能等于零，即沒有熱量交換過程，C錯誤；
氣體的體積增大，溫度不變，則氣體的內(nèi)能不變，氣體對外界做功，由熱力學第一定律ΔU=W+Q，可知Q>0，即氣體吸收熱量，D正確。
　如圖所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體，沿p-V圖像中箭頭所示方向，從狀態(tài)a開始先后變化到狀態(tài)b、c，再回到狀態(tài)a。已知a狀態(tài)氣體溫度為27 ℃。則下列說法正確的是(絕對零度取-273 ℃)
A.氣體在c狀態(tài)時的溫度為600 K
B.在a→b→c過程中，氣體對外界做功200 J
C.氣體在a→b→c→a過程中放出熱量100 J
D.氣體在b→c過程中單位時間內(nèi)撞擊單位
面積器壁上的氣體分子個數(shù)增多
例3
√
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程=C，對a、c兩狀態(tài)
結(jié)合題圖，可求得氣體在c狀態(tài)時的溫度為Tc
=Ta=400 K，故A錯誤；
理想氣體在a→b→c過程中，氣體體積增大，則氣體對外界做功大小為W=pΔV=2×105×(4-2)×10-3 J=400 J，故B錯誤；
氣體在a→b→c→a過程中，外界對氣體做的功W'=Sabc= J
=100 J，根據(jù)熱力學第一定律ΔU=W'+Q，又ΔU=0，可得Q=-100 J，所以放出熱量為100 J，故C正確；
總結(jié)提升
幾種常見的氣體變化過程
1.絕熱過程：在該過程中氣體既不從外界吸熱，也不向外界放熱，即Q=0，則W=ΔU，外界對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)，理想氣體的內(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外做功或外界對氣體所做的功全部轉(zhuǎn)化為熱量放出。
　(2023·廣州市高二檢測)如圖所示，導熱氣缸開口向右水平放置，缸內(nèi)活塞密閉效果良好且能無摩擦滑動。開始時活塞在虛線位置靜止(狀態(tài)Ⅰ)，封閉氣體體積為V=1 L，通過給缸體緩慢加熱，氣體膨脹至體積加倍(狀態(tài)Ⅱ)，此時氣缸內(nèi)壁的卡銷自動開啟，同時停止加熱，待氣缸慢慢冷卻至環(huán)境溫度(狀態(tài)Ⅲ)。若封閉氣體可視為理想氣體，環(huán)境溫度為27 ℃，外界大氣壓強為p0=1.0×105 Pa。求：
(1)狀態(tài)Ⅱ的溫度T2和狀態(tài)Ⅲ的壓強p3；
例4
答案　600 K　5×104 Pa
狀態(tài)Ⅰ狀態(tài)參量：體積V1=V=1 L，溫度T1=(273+27) K=300 K，壓強p1=p0=1.0×105 Pa
狀態(tài)Ⅱ狀態(tài)參量：體積V2=2 L
由于等壓膨脹p2=p1=1.0×105 Pa
由等壓變化規(guī)律
解得T2=2T1=600 K
狀態(tài)Ⅲ狀態(tài)參量：T3=300 K
體積：V3=V2=2 L
由等容變化可知
可得p3=p2=5×104 Pa。
(2)若給缸體緩慢加熱的過程，氣體吸收的熱量為Q=220 J，則在加熱過程中內(nèi)能變化多少？
答案　120 J
加熱過程由熱力學第一定律ΔU1=W1+Q1
外界對氣體做功W1=-p1ΔV1=-1.0×105×1×1 J=-100 J
又Q1=220 J
可得ΔU1=120 J。

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