高中物理人教版第10章小专题大智慧热力学定律的应用.pptVIP

小专题 大智慧; 一、做功和热传递改变物体的内能 做功和热传递都能改变物体的内能，这两种方式是等效的，但又有本质的区别：做功是其他形式的能和内能之间的转化，功是内能转化的量度；而热传递是内能的转移，热量是内能转移的量度。 二、热力学第一定律的理解与应用 1．表达式 ΔU＝Q＋W。; 2．ΔU、Q、W的正负问题 凡有利于物体内能增大的，取正号，如内能增加ΔU为正，外界对物体做功W取正号，外界给物体传递热量Q取正号，反之取负号。 3．综合问题 要理解内能概念记住影响内能大小的因素，对于气体要抓住体积变化是做功的标志(V变大，对外做功，反之对内做功)，对于理想气体要抓住温度变化是内能变化的标志(T升高，内能变大，反之，内能减小)。; 三、热力学第二定律的几种表述及意义 1．热力???第二定律的克劳修斯和开尔文表述 (1)热传导具有方向性：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 (2)机械能与内能转化的方向性：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。; 2．热力学第二定律熵的表述 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，即在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。 3．实质 热力学第二定律的几种表述虽然角度不同，但反映的实质是等价的，即都揭示了自然界宏观过程的方向性。; [例]　如图1所示为英国赛斯特城的主教 约翰·维尔金斯在1670年设计的一种机器，原 理是这样的：在立柱上放一个强力磁铁A， 两槽M和N靠在立柱旁。上槽M上端有一个小 孔C，下槽N弯曲。如果在B处放一小铁球， 它就会在强磁力作用下向上滚，滚到C时从小孔下落沿N回到B，开始往复运动，从而进行“永恒的运动”。关于这种机器，下列说法正确的是 (　　);A．这种机器可以永恒运动，说明了永动机可以制成 B．这种机器是可以制成的，并且小铁球在下滑时能不断对 外做功 C．这种机器不能永恒运动，如果小铁球能从静止加速上升 到C，它就不可能从C加速下滑到B，并再次从B回到C D．这种机器不能永恒运动，关键是因为摩擦阻力太大，要 消耗能量; [解析]　这种依靠磁力和重力的永动机是不可能实现的。首先，强力磁铁A的磁性特别强，可以把斜面下端的小铁球吸上来，小铁球完全可以越过小孔C被吸引到强力磁铁A上。其次，若小铁球从小孔C掉了下来，它将受到重力和磁力的共同作用，而磁力又非常大，所以小铁球沿斜面做减速运动，即使小铁球运动到下端，它也绝不可能绕过弯曲的地方又滚到斜面上，因此这种机器不可能永恒运动。 [答案]　C;1．把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒的底部，当快速下压 活塞时，由于被压缩的空气骤然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明 (　　) A．做功可以升高物体的温度 B．做功可以改变物体的内能 C．做功一定可以增加物体的内能 D．做功可以增加物体的热量;解析：当快速下压活塞时，对空气做功，改变了气体的内能，使气体的温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来。故B正确。 答案：B;2．下列说法中正确的是 (　　) A．任何物体的内能就是组成该物体的所有分子热运动动 能的总和 B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部 内能转化为机械能 C．做功和热传递在改变内能的方式上是不同的 D．满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行;解析：内能的改变有两种方式：做功是不同形式的能间的转化，热传递是同种能间的转移，故C项正确。内能是物体内所有分子热运动动能和分子势能之和，故A项错。由热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，且一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的，故B、D均错。 答案：C;3.如图2所示，p－V图中一定质量的理想气体 由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸 收热量420 J，同时膨胀对外做功300 J。当 气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，外界 压缩气体做功200 J，求此过程气体吸收或放出的热量是多少？;气体由状态B经过程Ⅱ回到状态A时，气体内能将减少120 J，而此过程中外界对压缩气体做了W2＝200 J的功，因而气体必向外界放热，放出的热量为 Q2＝ΔU＋W2＝120 J＋200 J＝320 J。 答案：放出的热量为320 J