成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-3 热力学定律热力学定律第十章第十章章章 末末 小小 结结第十章第十章规规 律律 方方 法法2触触 及及 高高 考考3考考 题题 探探 析析4临临 场场 练练 兵兵5知知 识识 结结 构构1知识结构知识结构规律方法规律方法一、热力学第一定律及其应用一、热力学第一定律及其应用1热热力力学学第第一一定定律律揭揭示示了了内内能能的的增增量量(U)与与外外界界对对物物体体做做功功(W)与与物物体体从从外外界界吸吸热热(Q)之之间间的的关关系系，即即UWQ，正正确理解公式的意义及符号的含义是解决此类问题的保证。确理解公式的意义及符号的含义是解决此类问题的保证。(1)外界对物体做功，外界对物体做功，W0；物体对外界做功，；物体对外界做功，W0；物体放出热量，；物体放出热量，Q0，物体的内能增加；，物体的内能增加；U0，物体的内能减少。，物体的内能减少。2注意问题：注意问题：(1)只有绝热过程只有绝热过程Q0，UW，用做功可判断内能变化。，用做功可判断内能变化。(2)只只有有在在气气体体体体积积不不变变时时，W0，UQ，用用吸吸热热放放热热情况可判断内能的变化。情况可判断内能的变化。(3)若若物物体体内内能能不不变变，即即U0，则则WQ，功功和和热热量量符符号号相相反反，大大小小相相等等。因因此此判判断断内内能能变变化化问问题题一一定定要要全全面面进进行行考考虑。虑。(浙浙江江部部分分重重点点高高中中20142015学学年年高高二二下下学学期期联联考考)质质量量一一定定的的某某种种物物质质，在在压压强强不不变变的的条条件件下下，由由液液体体到到气气态态(可可看看成成理理想想气气体体)变变化化过过程程中中温温度度(T)随随加加热热时时间间(t)变变化化关关系系如如图所示。单位时间所吸收的热量可看做不变。图所示。单位时间所吸收的热量可看做不变。(1)以下说法正确的是以下说法正确的是_。A在区间在区间，物质的内能不变，物质的内能不变B在区间在区间，分子间的势能不变，分子间的势能不变C从区间从区间到区间到区间，物质的熵增加，物质的熵增加D在区间在区间，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大(2)在在区区间间，若若将将压压强强不不变变的的条条件件改改为为体体积积不不变变，则则温温度度升升高高_(选选填填“变变快快”“变变慢慢”或或“快快慢慢不不变变”)，请说明理由。请说明理由。解解析析：(1)在在区区间间，物物质质温温度度不不变变但但吸吸收收热热量量，所所以以物物质质的的内内能能增增加加，故故选选项项A错错误误；在在区区间间，物物质质处处于于气气态态且且可可看看做做理理想想气气体体，因因此此，分分子子间间的的势势能能为为零零，始始终终不不变变，故故选选项项B正正确确；从从区区间间到到区区间间的的过过程程为为不不可可逆逆过过程程，由由熵熵增增加加原原理理知知，选选项项C正正确确；物物质质分分子子的的平平均均动动能能只只与与温温度度有有关关，温温度度越越高，分子的平均动能越大，故选项高，分子的平均动能越大，故选项D正确。正确。二、热力学第二定律及应用二、热力学第二定律及应用1热力学第二定律的几种表现形式热力学第二定律的几种表现形式 (1)热热传传递递具具有有方方向向性性：两两个个温温度度不不同同的的物物体体接接触触时时，热热量量会会自自发发地地从从高高温温物物体体传传给给低低温温物物体体，而而低低温温物物体体不不可可能能自自发发地地将将热热量量传传给给高高温温物物体体。要要实实现现低低温温物物体体向向高高温温物物体体传传递递热热量量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。 (2)气气体体的的扩扩散散现现象象具具有有方方向向性性：两两种种不不同同的的气气体体可可以以自自发发地地进进入入对对方方里里面面，最最后后成成为为均均匀匀的的混混合合气气体体，但但这这种种均均匀匀的的混合气体，绝不会自发地分开，成为两种不同的气体。混合气体，绝不会自发地分开，成为两种不同的气体。 (3)机机械械能能和和内内能能的的转转化化过过程程具具有有方方向向性性：物物体体在在地地面面上上运运动动，因因摩摩擦擦而而逐逐渐渐停停下下来来，但但绝绝不不可可能能出出现现物物体体吸吸收收原原来来传传递出去的热量后，在地面上重新运动起来的现象。递出去的热量后，在地面上重新运动起来的现象。 (4)气气体体向向真真空空膨膨胀胀具具有有方方向向性性：气气体体可可自自发发地地向向真真空空容容器器膨膨胀胀，但但绝绝不不可可能能出出现现气气体体自自发发地地再再从从容容器器中中流流回回，使使容容器器变为真空。变为真空。2热力学第二定律的微观解释热力学第二定律的微观解释一一切切自自然然过过程程总总是是沿沿着着分分子子热热运运动动的的无无序序性性增增大大的的方方向向进进行，即在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少。行，即在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少。如如图图所所示示，为为电电冰冰箱箱的的工工作作原原理理示示意意图图，压压缩缩机机工工作作时时，强强迫迫制制冷冷剂剂在在冰冰箱箱内内外外的的管管道道中中不不断断循循环环，在在蒸蒸发发器器中中制制冷冷剂剂汽汽化化吸吸收收箱箱体体内内的的热热量量，经经过过冷冷凝凝器器时时制制冷冷剂剂液液化化，放放出出热热量量到箱体外。下列说法正确的是到箱体外。下列说法正确的是()A热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B电电冰冰箱箱的的制制冷冷系系统统能能够够不不断断地地把把冰冰箱箱内内的的热热量量传传到到外外界，是因为其消耗了电能界，是因为其消耗了电能C电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D电冰箱的工作原理违反热力学第一定律电冰箱的工作原理违反热力学第一定律解解析析：热热力力学学第第一一定定律律是是热热现现象象中中内内能能与与其其他他形形式式能能的的转转化化规规律律，是是能能的的转转化化和和守守恒恒定定律律的的具具体体表表现现，适适用用于于所所有有的的热热学学过过程程，故故C正正确确，D错错误误；再再根根据据热热力力学学第第二二定定律律，热热量量不不能能自自发发地地从从低低温温物物体体传传到到高高温温物物体体，必必须须借借助助于于其其他他系系统统做做功功，A错误，错误，B正确，故选正确，故选B、C。答案：答案：BC触及高考触及高考内内能能的的改改变变、做做功功与与热热传传递递在在高高考考中中是是热热点点，但但难难度度不不会会太太大大，属属于于基基础础题题型型。热热力力学学第第一一、第第二二定定律律在在高高考考中中是是一一新新兴兴热热点点，考考查查时时题题型型灵灵活活，既既可可综综合合考考查查亦亦可可单单独独命命题题，再再加加上上近近几几年年能能源源与与环环境境的的关关系系成成为为社社会会广广泛泛关关注注的的问问题题，本本章章知知识在高考中出现机率变大，应引起我们的足够注视。识在高考中出现机率变大，应引起我们的足够注视。考题探析考题探析(2014江江苏苏物物理理，12A)一一种种海海浪浪发发电电机机的的气气室室如如图图所所示示。工工作作时时，活活塞塞随随海海浪浪上上升升或或下下降降，改改变变气气室室中中空空气气的的压压强强，从从而而驱驱动动进进气气阀阀门门和和出出气气阀阀门门打打开开或或关关闭闭。气气室室先先后后经经历历吸吸入入、压压缩缩和和排排出出空空气气的的过过程程，推推动动出出气气口口处处的的装装置置发发电电。气气室室中中的的空气可视为理想气体。空气可视为理想气体。(1)下列对理想气体的理解，正确的有下列对理想气体的理解，正确的有_。A理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型B只要气体压强不是很高就可视为理想气体只要气体压强不是很高就可视为理想气体C一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关D在在任任何何温温度度、任任何何压压强强下下，理理想想气气体体都都遵遵循循气气体体实实验验定律定律(2)压压缩缩过过程程中中，两两个个阀阀门门均均关关闭闭。若若此此过过程程中中，气气室室中中的的气气体体与与外外界界无无热热量量交交换换，内内能能增增加加了了3.4104J，则则该该气气体体的的分分子子平平均均动动能能_(选选填填“增增大大”、“减减小小”或或“不不变变”)，活活塞塞对对该该气气体体所所做做的的功功_(选选填填“大大于于”、“小小于于”或或“等于等于”)3.4104J。(3)上上述述过过程程中中，气气体体刚刚被被压压缩缩时时的的温温度度为为27，体体积积为为0.224m3，压压强强为为1个个标标准准大大气气压压。已已知知1mol气气体体在在1个个标标准准大大气气 压压 、 0时时 的的 体体 积积 为为 22.4L， 阿阿 伏伏 加加 德德 罗罗 常常 数数 NA6.021023mol1。计计算算此此时时气气室室中中气气体体的的分分子子数数。(计计算算结结果果保保留一位有效数字留一位有效数字)解解析析：(1)理理想想气气体体是是一一种种理理想想的的模模型型，实实际际并并不不存存在在，但但实实际际气气体体在在温温度度不不太太低低，压压强强不不太太大大时时都都可可视视为为理理想想气气体体，故故选选项项A正正确确，B错错误误；理理想想气气体体的的内内能能仅仅与与温温度度有有关关，选选项项C错错误；理想气体遵循气体实验定律，选项误；理想气体遵循气体实验定律，选项D正确。正确。临场练兵临场练兵1(2015北京理综，北京理综，13)下列说法正确的是下列说法正确的是()A物体放出热量，其内能一定减小物体放出热量，其内能一定减小B物体对外做功，其内能一定减小物体对外做功，其内能一定减小C物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变答案：答案：C解解析析：A、B项项，根根据据热热力力学学第第一一定定律律UWQ，只只放放出出热热量量或或者者对对外外做做功功，物物体体内内能能变变化化不不确确定定，故故A、B项项错错误误。C项项，根根据据热热力力学学第第一一定定律律UWQ，吸吸收收热热量量，同同时时对对外外做做功功，只只要要吸吸收收的的热热量量大大于于对对外外做做功功的的能能量量，内内能能可可能能增增加加，故故C项项正正确确。D项项，物物体体放放出出热热量量，同同时时对对外外做做功功，其其内内能能一一定减小，故定减小，故D项错误。综上所述，本题正确答案为项错误。综上所述，本题正确答案为C。2(2015重重庆庆理理综综，10)某某驾驾驶驶员员发发现现中中午午时时车车胎胎内内的的气气压压高高于于清清晨晨时时的的，且且车车胎胎体体积积增增大大。若若这这段段时时间间胎胎内内气气体体质质量量不变且可视为理想气体，那么不变且可视为理想气体，那么()A外界对胎内气体做功，气体内能减小外界对胎内气体做功，气体内能减小B外界对胎内气体做功，气体内能增大外界对胎内气体做功，气体内能增大C胎内气体对外界做功，内能减小胎内气体对外界做功，内能减小D胎内气体对外界做功，内能增大胎内气体对外界做功，内能增大答案：答案：D解解析析：对对车车胎胎内内的的理理想想气气体体分分析析知知，体体积积增增大大为为气气体体对对外外做做功功，内内能能只只有有动动能能，而而动动能能的的标标志志为为温温度度，故故中中午午温温度度升升高高，内能增大，故选内能增大，故选D。3(2015福建理综，福建理综，29)(1)下下列列有有关关分分子子动动理理论论和和物物质质结结构构的的认认识识，其其中中正正确确的的是是_。(填选项前的字母填选项前的字母)A分子间距离减小时分子势能一定减小分子间距离减小时分子势能一定减小B温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈C物物体体内内热热运运动动速速率率大大的的分分子子数数占占总总分分子子数数比比例例与与温温度度无关无关D非非晶晶体体的的物物理理性性质质各各向向同同性性而而晶晶体体的的物物理理性性质质都都是是各各向异性向异性(2)如如图图，一一定定质质量量的的理理想想气气体体，由由状状态态a经经过过ab过过程程到到达达状状态态b或或者者经经过过ac过过程程到到达达状状态态c。设设气气体体在在状状态态b和和状状态态c的的温温度度分分别别为为Tb和和Tc，在在过过程程ab和和ac中中吸吸收收的的热热量量分分别别为为Qab和和Qac。则。则_。(填选项前的字母填选项前的字母)ATbTc，QabQacBTbTc，QabQacCTbTc，QabQacDTbTc，QabQac答案：答案：(1)B(2)C解解析析：(1)A项项，当当分分子子力力表表现现为为引引力力时时，分分子子间间的的势势能能随随着着分分子子间间距距的的减减小小，分分子子势势能能减减小小，但但分分子子间间距距减减小小到到一一定定程程度度时时，分分子子斥斥力力大大于于分分子子引引力力，分分子子之之间间的的势势能能将将增增大大，故故A项项错错误误。B项项，温温度度是是衡衡量量物物体体中中分分子子无无规规则则运运动动剧剧烈烈程程度度的的物物理理量量，温温度度越越高高分分子子运运动动越越剧剧烈烈，故故B项项正正确确。C项项，温温度度越越高高，物物体体热热运运动动速速率率大大的的分分子子数数占占总总分分子子比比例例越越高高，故故C项项错错误误。D项项，非非晶晶体体的的物物理理性性质质各各向向同同性性，单单晶晶体体的的物物理理性性质质表表现现各各向向异异性性，多多晶晶体体的的物物理理性性质质表表现现各各向向同同性性，故故D项项错错误误。综上所述，本题正确答案为综上所述，本题正确答案为B。4(2014新新课课标标全全国国卷卷，33)一一定定量量的的理理想想气气体体从从状状态态a开开始始，经经历历三三个个过过程程ab、bc、ca回回到到原原状状态态，其其pT图图象象如如图图所示，下列判断正确的是所示，下列判断正确的是_。A过程过程ab中气体一定吸热中气体一定吸热B过程过程bc中气体既不吸热也不放热中气体既不吸热也不放热C过程过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热中外界对气体所做的功等于气体所放的热Da、b和和c三个状态中，状态三个状态中，状态a分子的平均动能最小分子的平均动能最小Eb和和c两两个个状状态态中中，容容器器壁壁单单位位面面积积单单位位时时间间内内受受到到气气体分子撞击的次数不同体分子撞击的次数不同答案：答案：ADE