北京四中网校高考综合复习 - 热学专题复习一

特别提醒:

(1)温度、内能、热量和功是热学中相互关联的四个物理量。当物体的内能改变时,温度不一定改变.只有当通过热传递改变物体内能时才会有热量传递,但能的形式没有发生变化。

(2)热量是热传递过程中的特征物理量,离开过程谈热量毫无意义。就某一状态而言,只有“内能”,根本不存在什么“热量”和“功”,因此不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”。

(3)物体的内能大,并不意味着物体一定会对外做功或向外传递热量,或者做的功多,传递的热量多。只有物体内能的变化大时,过程中做的功或传递的热量才会多。

:关于物体的内能和热量,下列说法中正确的是( )

A.热水的内能比冷水的内能多

B.温度高的物体其热量必定多,内能必定大

C.在热传递过程中,内能大的物体其内能将减小,内能小的物体其内能将增大,直到两物体的内能相等 D.热量是热传递过程中内能转移的量度

答案:D

解析:物体的内能由温度、体积及物体的质量决定,不只由温度决定,故A、B错;在热传递过程中,热量由高温物体传给低温物体,而与物体的内能大小无关,所以完全有可能内能大的物体的内能继续增大,内能小的物体的内能继续减小,故C项错,关于热量的论述,D项是正确的。

知识点二——热力学第一定律

▲知识梳理 1.内容

物体内能的增量 2.公式

特别提醒:热力学第一定律的符号法则:

(1)功W>0,表示外界对系统做功;W<0,表示系统对外界做功。 (2)热量Q>0,表示物体吸热;Q<0,表示物体放热。 (3)内能

▲疑难导析

1.在应用热力学第一定律时,应特别分清W、Q的正负号,以便准确地判断

的正、负。

>0,表示内能增加;

<0,表示内能减少。

等于外界对物体做的功W和物体吸收的热量Q的总和。

2.容易出错的几种特殊情况 (1)若是绝热过程,则Q=0、W=

,即外界对物体做的功等于物体内能的增加;

(2)若过程中不做功,即W=0,则Q=物体吸收的热量等于物体内能的增加;

=0,则

,外界对物体做的功等于

(3)若过程的始末状态物体的内能不变,即物体放出的热量。

:关于物体内能的变化,以下说法中正确的是( )

A.物体吸收热量,内能一定增大 B.物体对外做功,内能一定减小

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

答案:C

解析:根据热力学第一定律

,物体内能的变化与外界对气体做功(或气体对外界做功)、

气体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关。物体吸收热量,但有可能同时对外做功,故内能有可能不变甚至减小,故A错。同理,物体对外做功的同时有可能吸热,故内能不一定减小,B错。若物体吸收的热量与对外做功相等,则内能不变,C正确.而放热与对外做功都是使物体内能减小,知D错。

知识点三——热力学第二定律

▲知识梳理 1.两种表述

按热传递的方向性来表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。

特别提醒:这里所说“自发地”是指没有任何外界的影响或帮助,电冰箱工作时能将冰箱内(温度较低)的热量,传给外界空气(温度较高),是因为电冰箱消耗了电能,对制冷系统做了功。

按机械能与内能转化过程的方向性来表述:不可能从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响。

上述两种表述是等价的,即一个说法是正确的,另一个说法也必然是正确的;如果一个说法是错误的,另一个说法必然也是不成立的。

2.热力学第二定律的意义

提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性,是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律。

3.热力学第二定律的微观解释

(1)一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。这是热力学第二定律的微观意义。 (2)从微观的角度看,热力学第二定律是一个统计规律:一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展,而熵值较大代表着较为无序,所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展。

▲疑难导析 1.两类永动机的比较

第一类永动机 第二类永动机 不消耗能量却可以源源不断地对外做功从单一热源吸热,全部用来对外做功而不引起其他变化的的机器 违背能量守恒,不可能实现 2.热力学过程方向性实例 (1)高温物体 (2)功 (3)气体体积 (4)不同气体A和B

3.热力学第一定律和热力学第二定律

热力学第一定律和热力学第二定律是构成热力学知识的理论基础,前者对自然过程没有任何限制,只指出在任何热力学过程中能量不会有任何增加或损失,反映的是物体内能的变化与热量、做功的定量关系。后者则是解决哪些过程可以自发地发生,哪些过程必须借助于外界条件才能进行。

特别提醒:在有外界影响的条件下,热量可以从低温物体传到高温物体,如电冰箱;在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能:如气体的等温膨胀过程。

:如图中汽缸内盛有一定量的理想气体,汽缸壁是导热的,缸外环境保持恒温,活塞与汽缸壁的接

低温物体 热 气体体积

(较大) 机器 不违背能量守恒,但违背热力学第二定律,不可能实现 混合气体AB

触是光滑的,但不漏气,现将活塞杆与外界连接使杆缓慢地向右移动,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,因此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.A、B、C三种说法都不对

答案:C

解析:气体是从单一热源吸热,气体从外部环境吸收热量,然后全部用来做功,保持自己的内能不变,要保持外部环境温度不变,需要有别的变化来维持,另外,外界必须发生某种变化,才能拉动杆.故此过程不违反热力学第二定律。

知识点三——能量守恒定律

▲知识梳理 1.能量守恒定律

(1)能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中其总量不变,这就是能的转化和守恒定律。 (2)能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的规律。 (3)永动机是永远造不出来的。

2.能源、环境

(1)常规能源:人们把煤、石油、天然气叫做常规能源。常规能源有限,常规能源带来环境问题:温室效应、酸雨、光化学烟雾等。

(2)新能源:风能、水流(河流、潮汐)能、太阳能、、热核能、氢能源、反物质能等。 说明:风能、水流能、生物质能等是可再生能源,而石油、煤炭、天然气是不可再生能源。

▲疑难导析

对能量守恒定律的理解:

1.某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减少量与增加量相等。

2.某个物体能量的减少,一定存在其他物体能量的增加,且减少量和增加量一定相等。

3.在利用能量转化与守恒定律解题时,要注意先搞清过程中有几种形式的能在转化或转移,分析初、末状态确定

:如图所示,直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体,A的密度小,B的密度较大,抽去隔

,则( )

各为多少,再由

列式计算。

板,加热气体,使两部分气体均匀混合,设在此过程气体吸热Q,气体内能增量为 A. C.

答案:B

B.

D.无法比较

解析:A、B气体开始的合重心在中线下,混合均匀后在中线,所以系统重力势能增大。由能量守恒知:吸收热量一部分增加气体内能,一部分增加重力势能。故

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