1、第三節熱力學定律與能量守恒第三節熱力學定律與能量守恒第十一章熱學第十一章熱學一、熱力學第一定律和能量守恒定律一、熱力學第一定律和能量守恒定律1改變物體內能的兩種方式改變物體內能的兩種方式(1)_；(2)_2熱力學第一定律熱力學第一定律(1)內容：一個熱力學系統的內能增量等于外界向它傳遞的熱內容：一個熱力學系統的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和量與外界對它所做的功的和(2)表達式：表達式：UQW做功做功熱傳遞熱傳遞3能的轉化和守恒定律能的轉化和守恒定律(1)內容：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從內容：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種

2、形式，或者從一個物體轉移到別的物一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持不變體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持不變(2)第一類永動機：違背能量守恒定律的機器被稱為第一類永第一類永動機：違背能量守恒定律的機器被稱為第一類永動機它是不可能制成的動機它是不可能制成的 1. (2014高考廣東卷高考廣東卷)用密封性好、充用密封性好、充 滿氣體的塑滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖所示，充氣袋四周被擠壓時，假設袋料袋包裹易碎品，如圖所示，充氣袋四周被擠壓時，假設袋內氣體與外界無熱交換，則袋內氣體內氣體與外界無熱交換，則袋內氣體()A體積減小，內能增大

3、體積減小，內能增大B體積減小，壓強減小體積減小，壓強減小C對外界做負功，內能增大對外界做負功，內能增大D對外界做正功，壓強減小對外界做正功，壓強減小AC二、熱力學第二定律二、熱力學第二定律1常見的兩種表述常見的兩種表述(1)克勞修斯表述：熱量不能自發地從克勞修斯表述：熱量不能自發地從_物體傳到物體傳到_物體物體(2)開爾文表述：不可能從開爾文表述：不可能從_吸收熱量，使之完全變吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響成功，而不產生其他影響2第二類永動機：第二類永動機：違背宏觀熱現象方向性的機器被稱為第二違背宏觀熱現象方向性的機器被稱為第二類永動機這類永動機不違背類永動機這類永動機不違背_，但

4、它違背了，但它違背了_，也是不可能制成的，也是不可能制成的低溫低溫高溫高溫單一熱庫單一熱庫能量守恒定律能量守恒定律熱力學第二定律熱力學第二定律 2.對熱力學第二定律，下列理解正確的是對熱力學第二定律，下列理解正確的是()A自然界進行的一切宏觀過程都是可逆的自然界進行的一切宏觀過程都是可逆的B自然界進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性，是自然界進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性，是不可逆的不可逆的C熱量不可能由低溫物體傳遞到高溫物體熱量不可能由低溫物體傳遞到高溫物體D由熱力學第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是由熱力學第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱源吸收熱量，

5、完全變成功也是可能的可能的，從單一熱源吸收熱量，完全變成功也是可能的BD考點一考點一 對熱力學第一定律的理解及對熱力學第一定律的理解及應用應用考點二考點二 對熱力學第二定律的理解對熱力學第二定律的理解考點一對熱力學第一定律的理解及應用考點一對熱力學第一定律的理解及應用1熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內能的過程是等效的，而且給出了內能的變化量和做功與熱內能的過程是等效的，而且給出了內能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關系傳遞之間的定量關系2對公式對公式UQW符號的規定符號的規定符號符號WQU外界對物體做功外界對物體做功物體吸收

6、熱量物體吸收熱量內能增加內能增加物體對外界做功物體對外界做功物體放出熱量物體放出熱量內能減少內能減少3.幾種特殊情況幾種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則若過程是絕熱的，則Q0，WU，外界對物體做的功，外界對物體做的功等于物體內能的增加量等于物體內能的增加量(2)若過程中不做功，即若過程中不做功，即W0，則，則QU，物體吸收的熱量，物體吸收的熱量等于物體內能的增加量等于物體內能的增加量(3)若過程的始末狀態物體的內能不變，即若過程的始末狀態物體的內能不變，即U0，則，則WQ0或或WQ.外界對物體做的功等于物體放出的熱量外界對物體做的功等于物體放出的熱量特別提醒：特別提醒：(1)做功與熱傳遞在改變

7、內能的效果上是相同做功與熱傳遞在改變內能的效果上是相同的，但是從運動形式、能量轉化的角度上看是不同的：做功的，但是從運動形式、能量轉化的角度上看是不同的：做功是其他形式的運動和熱運動的轉化，是其他形式的能與內能是其他形式的運動和熱運動的轉化，是其他形式的能與內能之間的轉化；而熱傳遞則是熱運動的轉移，是內能的轉移之間的轉化；而熱傳遞則是熱運動的轉移，是內能的轉移(2)氣體向真空中膨脹不做功氣體向真空中膨脹不做功 在如圖所示的坐標系中，一定質量的某種理想氣體在如圖所示的坐標系中，一定質量的某種理想氣體先后發生以下兩種狀態變化過程：第一種變化是從狀態先后發生以下兩種狀態變化過程：第一種變化是從狀態A

8、到到狀態狀態B，外界對該氣體做功為，外界對該氣體做功為6 J；第二種變化是從狀態；第二種變化是從狀態A到狀到狀態態C，該氣體從外界吸收的熱量為，該氣體從外界吸收的熱量為9 J圖線圖線AC的反向延長線的反向延長線過坐標原點過坐標原點O，B、C兩狀態的溫度相同，理想氣體的分子勢兩狀態的溫度相同，理想氣體的分子勢能為零求：能為零求：(1)從狀態從狀態A到狀態到狀態C的過程，該氣體對外界做的功的過程，該氣體對外界做的功W1和其內和其內能的增量能的增量U1；(2)從狀態從狀態A到狀態到狀態B的過程，該氣體內能的增量的過程，該氣體內能的增量U2及其從外及其從外界吸收的熱量界吸收的熱量Q2.解析解析(1)由

9、題意知從狀態由題意知從狀態A到狀態到狀態C的過程，氣體發生等容的過程，氣體發生等容變化變化該氣體對外界做的功該氣體對外界做的功W10根據熱力學第一定律根據熱力學第一定律U1W1Q1內能的增量內能的增量U1Q19 J.(2)從狀態從狀態A到狀態到狀態B的過程，體積減小，溫度升高的過程，體積減小，溫度升高該氣體內能的增量該氣體內能的增量U2U19 J根據熱力學第一定律有根據熱力學第一定律有U2W2Q2從外界吸收的熱量從外界吸收的熱量Q2U2W23 J.答案答案(1)09 J(2)9 J3 J總結提升總結提升(1)做功看體積：體積增大，氣體對外做功，做功看體積：體積增大，氣體對外做功，W為負；體積縮

10、小，外界對氣體做功，為負；體積縮小，外界對氣體做功，W為正為正(2)與外界絕熱，則不發生熱傳遞，此時與外界絕熱，則不發生熱傳遞，此時Q0.(3)由于理想氣體沒有分子勢能，所以當它的內能變化時，主由于理想氣體沒有分子勢能，所以當它的內能變化時，主要要 體體 現現 在在 分子動能的變化上，從分子動能的變化上，從 宏宏 觀上看觀上看 就就 是是 溫溫 度發生度發生了變化了變化 1.如圖所示，一定質量的理想氣體由狀態如圖所示，一定質量的理想氣體由狀態 a沿沿abc變化到狀態變化到狀態c，吸收了，吸收了340 J的熱量，并對外做功的熱量，并對外做功120 J若若 該該氣體由狀態氣體由狀態a沿沿adc變化

11、到狀態變化到狀態c時，對外做功時，對外做功40 J，則這一，則這一 過過程中氣體程中氣體_(填填“吸收吸收”或或“放出放出”)熱量熱量_J.吸收吸收260解析：對該理想氣體由狀態解析：對該理想氣體由狀態a沿沿abc變化到狀態變化到狀態c，由熱力學第，由熱力學第一定律可得：一定律可得：UQW340 J120 J220 J，即從，即從a狀態狀態到到c狀態，理想氣體的內能增加了狀態，理想氣體的內能增加了220 J；若該氣體由狀態；若該氣體由狀態a沿沿adc變化到狀態變化到狀態c時，對外做功時，對外做功40 J，此過程理想氣體的內能，此過程理想氣體的內能增加還是增加還是220 J，所以可以判定此過程是

12、吸收熱量，再根據熱，所以可以判定此過程是吸收熱量，再根據熱力學第一定律可得：力學第一定律可得：UQW，得，得QUW220 J40 J260 J.考點二對熱力學第二定律的理解考點二對熱力學第二定律的理解1在熱力學第二定律的表述中，在熱力學第二定律的表述中，“自發地自發地”、“不產生其他不產生其他影響影響”的涵義的涵義(1)“自發地自發地”指明了熱傳遞等熱力學宏觀現象的方向性，不指明了熱傳遞等熱力學宏觀現象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助需要借助外界提供能量的幫助(2)“不產生其他影響不產生其他影響”的涵義是發生的熱力學宏觀過程只在的涵義是發生的熱力學宏觀過程只在本系統內完成，對周圍環境不產

13、生熱力學方面的影響如吸本系統內完成，對周圍環境不產生熱力學方面的影響如吸熱、放熱、做功等熱、放熱、做功等2熱力學第二定律的實質熱力學第二定律的實質熱力學第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀熱力學第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性，進而使人們認識到自然界中進行的涉及熱現過程的方向性，進而使人們認識到自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性象的宏觀過程都具有方向性特別提醒：特別提醒：熱量不可能自發地從低溫物體傳到高溫物體，熱量不可能自發地從低溫物體傳到高溫物體，但在有外界影響的條件下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物但在有外界影響的條件下，熱量可以從低溫物體傳到

14、高溫物體，如電冰箱；在引起其他變化的條件下內能也可以全部轉體，如電冰箱；在引起其他變化的條件下內能也可以全部轉化為機械能，如氣體的等溫膨脹過程化為機械能，如氣體的等溫膨脹過程3兩類永動機的比較兩類永動機的比較第一類永動機第一類永動機第二類永動機第二類永動機不需要任何動力或燃料不需要任何動力或燃料,卻能不斷地對外做功的卻能不斷地對外做功的機器機器從單一熱源吸收熱量，使之從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他完全變成功，而不產生其他影響的機器影響的機器違背能量守恒定律違背能量守恒定律,不不可能制成可能制成不違背能量守恒定律，但違背不違背能量守恒定律，但違背熱力學第二定律，不可能制成熱力學

15、第二定律，不可能制成 關于熱力學定律，下列說法正確的是關于熱力學定律，下列說法正確的是()A為了增加物體的內能，必須對物體做功或向它傳遞熱量為了增加物體的內能，必須對物體做功或向它傳遞熱量B對某物體做功，必定會使該物體的內能增加對某物體做功，必定會使該物體的內能增加C可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變為功可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變為功D不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體E功轉變為熱的實際宏觀過程是不可逆過程功轉變為熱的實際宏觀過程是不可逆過程ACE解析解析選項選項A，內能的改變可以通過做功或熱傳遞進行，故，內能的改變可以通過做功或熱傳遞進行，故A正確；

16、選項正確；選項B，對某物體做功，物體的內能不一定增加，對某物體做功，物體的內能不一定增加，B錯誤；選項錯誤；選項C，在引起其他變化的情，在引起其他變化的情況下，可以從單一況下，可以從單一熱源吸收熱量，將其全部變為功，熱源吸收熱量，將其全部變為功，C正確；選項正確；選項D，在引起其，在引起其他變化的情況下，可以使熱量從低溫物體傳向高溫物體，他變化的情況下，可以使熱量從低溫物體傳向高溫物體，D錯錯 誤；選誤；選 項項 E，涉，涉 及熱及熱 現現 象象 的的 宏宏 觀觀 過過 程都具有方向性，程都具有方向性，故故E正確正確 2.(2015廣東汕頭模擬廣東汕頭模擬)以下哪個現象以下哪個現象不違背熱力不

17、違背熱力學第二定律學第二定律()A一杯熱茶在打開蓋后，茶會自動變得更熱一杯熱茶在打開蓋后，茶會自動變得更熱B沒有漏氣、沒有摩擦的理想熱機，其效率可能是沒有漏氣、沒有摩擦的理想熱機，其效率可能是100%C桶中渾濁的泥水在靜置一段桶中渾濁的泥水在靜置一段 時間后，泥時間后，泥 沙下沉，上面的沙下沉，上面的水變清，泥、水自動分離水變清，泥、水自動分離D熱量自發地從低溫物體傳到高溫物體熱量自發地從低溫物體傳到高溫物體解析：茶不會自發地變得更熱，選項解析：茶不會自發地變得更熱，選項A錯誤；無錯誤；無 論什論什 么樣的么樣的熱機，效率永遠不會達到熱機，效率永遠不會達到100%，選項，選項B錯誤；熱量不錯誤

18、；熱量不 會自發會自發地從低溫物體傳到高溫物體，選項地從低溫物體傳到高溫物體，選項D錯誤錯誤C方法技巧方法技巧氣態方程與熱力學第一定律的綜合應用氣態方程與熱力學第一定律的綜合應用 (2013高考山東卷高考山東卷)我國我國“蛟龍蛟龍”號號深海探測船載人下深海探測船載人下潛超過七千米，再創載人深潛新紀錄在某次深潛實驗中，潛超過七千米，再創載人深潛新紀錄在某次深潛實驗中，“蛟龍蛟龍”號探測到號探測到990 m深處的海水溫度為深處的海水溫度為280 K某同學利某同學利用該數據來研究氣體狀態隨海水深度的變化如圖所示，導用該數據來研究氣體狀態隨海水深度的變化如圖所示，導熱良好的汽缸內封閉一定質量的氣體，不

19、計活塞的質量和摩熱良好的汽缸內封閉一定質量的氣體，不計活塞的質量和摩擦，汽缸所處海平面的溫度擦，汽缸所處海平面的溫度T0300 K，壓強，壓強p01 atm，封，封閉氣體的體積閉氣體的體積V03 m3，如果將該汽缸下潛至，如果將該汽缸下潛至990 m深處，此深處，此過程中封閉氣體可視為理想氣體過程中封閉氣體可視為理想氣體(1)求求990 m深處封閉氣體的體積深處封閉氣體的體積(1 atm相當于相當于10 m深的海水產深的海水產生的壓強生的壓強)(2)下潛過程中封閉氣體下潛過程中封閉氣體_(填填“吸熱吸熱”或或“放熱放熱”)，傳遞的熱量傳遞的熱量_(填填“大于大于”或或“小于小于”)外界對氣體所外界對氣體所做的功做的功審題點睛審題點睛(1)分析封閉氣體的初、末狀態，明確氣體狀態分析封閉氣體的初、末狀態，明確氣體狀態變化遵守的規律，選用公式列方程求解變化遵守的規律，選用公式列方程求解(2)根據溫度變化確定內能的變化情況，根據體積的變化，確根據溫度變化確定內能的變化情況，根據體積的變化，確定做功情況，由熱力學第一定律確定吸、放熱情況及與做功定做功情況，由熱力學第一定律確定吸、放熱情況及與做功的關系的關系答案答案2.8102 m3放熱放熱大于大于 3.(2014高考新課標全國卷高考新課標全國卷)一定量一定量的理想氣體的理想氣體從狀