幻灯片 1第3讲 热力学定律与能量守恒
1.改变物体内能的两种方式
(1) ；(2) ．
2．热力学第一定律
(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的 与外界对它所做的功的和．
(2)表达式：ΔU＝ .
做功
热传递
热量
Q＋W
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幻灯片 4【针对训练】
1．(2012·广东高考)景颇族的祖先发明的点火器如图11－3－1所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中( )
A．气体温度升高，压强不变
B．气体温度升高，压强变大
C．气体对外界做正功，气体内能增加
D．外界对气体做正功，气体内能减少
【答案】 B
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幻灯片 51.热力学第二定律的两种表述
(1)克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化．
(2)开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，并把它全部用来
，而不引起其他变化．或表述为“ 永动机是不可能制成的．”
2．用熵的概念表示热力学第二定律
在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会 (填“增大”或“减小”)．
3．热力学第二定律的微观意义
一切自发过程总是沿着分子热运动的 增大的方向进行．
做功
第二类
减小
无序性
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幻灯片 6【针对训练】
2．关于热力学定律，下列说法正确的是( )
A．在一定条件下物体的温度可以降到0 K
B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
C．吸收了热量的物体，其内能一定增加
D．压缩气体总能使气体的温度升高
【解析】 由热力学第三定律知，绝对零度不可能达到，A错；由热力学第二定律知，物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，但是将产生其他影响，B对；物体吸收了热量，若全部用于对外做功，其内能不变，C错；压缩气体，若气体向外放热，气体的温度不一定升高，D错．
【答案】 B
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幻灯片 71.能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式 为另一种形式，或者从一个物体 到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的 保持不变．
2．能源的利用
(1)存在能量耗散和 ．
(2)重视利用能源时对 的影响．
(3)要开发新能源(如 、生物质能、风能、水流能等)．
转化
转移
总量
品质下降
环境
太阳能
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幻灯片 83．两类永动机
(1)第一类永动机：不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器．
违背 ，因此不可能实现．
(2)第二类永动机：从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功，而不引起其他变化的机器．
违背 ，不可能实现．
能量守恒定律
热力学第二定律
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幻灯片 9【针对训练】
3.(2011·江苏高考)如图11－3－2所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶
片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间
转动．下列说法正确的是( )
A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
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幻灯片 10【解析】 形状记忆合金从热水中吸收热量后，伸展划水时一部分热量转变为水和转轮的动能，另一部分释放到空气中，根据能量守恒定律可知只有D项正确．
【答案】 D
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幻灯片 122.对热力学第一定律的理解
(1)在ΔU＝Q＋W中，W表示做功情况，说明内能和其他形式的能可以相互转化；Q表示吸热或放热的情况，说明内能可以从一个物体转移到另一个物体，而ΔU＝Q＋W是能量守恒定律的具体体现．
(2)三种特殊情况
①若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，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，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加．
③若过程的始、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量．
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幻灯片 13 (2012·新课标全国高考)关于热力学定律，下列说法正确的是( )
A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量
B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
D．不可能使热量从低温物体传向高温物体
E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程
【解析】 根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W.A正确，B错误．根据热力学第二定律，C、E正确，D错误．
【答案】 ACE
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幻灯片 141.在热力学第二定律的表述中，“不引起其他变化”的含义
“不引起其他变化”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等．
2．热力学第二定律的实质
热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．
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幻灯片 17 我国神七航天员的漫步太空已变成现实．神七航天漫步太空，此举震撼世界，意义重大无比．其中，飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图11－3－3所示，两个相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则( )
A．气体体积膨胀，对外做功
B．气体分子势能减少，内能增加
C．体积变大，温度降低
D．B中气体不可能自发地全部退回到A中
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幻灯片 18【解析】 当阀门K被打开时，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以A中的气体不会做功，则A选项是错误的；又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，则气体的温度也不变，则选项B、C错误；由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不能自发地全部回到A中，故D正确．
【答案】 D
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幻灯片 19 如图11－3－4，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体，p0和T0分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U与温度T的关系为U＝αT，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求：
(1)汽缸内气体与大气达
到平衡时的体积V1；
(2)在活塞下降过程中，
汽缸内气体放出的热量Q.
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