第82課時熱力學(xué)定律與能量守恒定律目標(biāo)要求1.理解熱力學(xué)第一定律，能用熱力學(xué)第一定律解決相關(guān)問題。2.理解熱力學(xué)第二定律，知道熱現(xiàn)象的方向性。3.知道熱力學(xué)第一定律和氣體實(shí)驗(yàn)定律的結(jié)合點(diǎn)，能綜合應(yīng)用解決相關(guān)問題?？键c(diǎn)一熱力學(xué)定律1.改變物體內(nèi)能的兩種方式(1)；(2)傳熱。

2.熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的與外界對它所做的功的和。

(2)表達(dá)式：ΔU＝。

(3)表達(dá)式中的正、負(fù)號法則：符號WQΔU＋對做功物體熱量內(nèi)能－對做功物體熱量內(nèi)能(4)解題時特殊字眼“翻譯”：①絕熱：(＝0)；

②等容：(＝0)；

③膨脹：(W0)；

④等溫：(理想氣體＝0)；

⑤等壓，體積變化ΔV：外界對物體做的功W＝。

3.能量守恒定律(1)內(nèi)容能量既不會憑空，也不會憑空消失，它只能從一種形式為其他形式，或者從一個物體到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量。

(2)第一類永動機(jī)是不可能制成的，它違背了。

1.如圖所示，一絕熱容器被隔板K隔開成A、B兩部分。已知A內(nèi)有一定量的稀薄氣體，B內(nèi)為真空。抽開隔板K后，A內(nèi)氣體進(jìn)入B，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。此過程中氣體內(nèi)能如何變化？2.如圖，在汽缸內(nèi)活塞左邊封閉著一定量的空氣，壓強(qiáng)與大氣壓相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸內(nèi)空氣升高一定的溫度，空氣吸收的熱量為Q1。如果讓活塞可以自由滑動(活塞與汽缸間無摩擦、不漏氣)，也使汽缸內(nèi)空氣溫度升高相同溫度，其吸收的熱量為Q2。則Q1和Q2哪個大些？4.熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)克勞修斯表述：。

(2)開爾文表述：或表述為“永動機(jī)是不可能制成的”。

(3)說明：①“自發(fā)地”指明了傳熱等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助。②“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響，如吸熱、放熱、做功等。在產(chǎn)生其他影響的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。5.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)識到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。(1)高溫物體低溫物體。(2)功熱。(3)氣體體積V1氣體體積V2(較大)。(4)不同氣體A和B混合氣體AB。6.兩類永動機(jī)的比較第一類永動機(jī)第二類永動機(jī)設(shè)計(jì)要求不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機(jī)器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器不可能制成的原因違背能量守恒定律不違背能量守恒定律，違背熱力學(xué)第二定律1.可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功。()2.熱機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能可以全部變成機(jī)械能而不引起其他變化。()3.熱量不可能從低溫物體傳給高溫物體。()例1(多選)(2025·福建三明市開學(xué)考)下列說法正確的是()A.冰箱能使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，因此不遵循熱力學(xué)第二定律B.自發(fā)的熱傳導(dǎo)是不可逆的C.可以通過給物體加熱而使它運(yùn)動起來，但不產(chǎn)生其他影響D.氣體向真空膨脹具有方向性例2(2024·廣東佛山市二模)如圖是小魔術(shù)“浮沉子”的模型，在密封的礦泉水瓶中，一開口向下、導(dǎo)熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣，可看作理想氣體?，F(xiàn)用手?jǐn)D壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開礦泉水瓶后，小瓶緩慢上浮，上浮過程中小瓶內(nèi)氣體溫度保持不變，則上浮過程中小瓶內(nèi)氣體()A.體積不變，內(nèi)能不變B.體積不變，壓強(qiáng)不變C.對外界做正功，并放出熱量D.體積增大，對外界做正功例3(多選)(2023·山東卷·9)一定質(zhì)量的理想氣體，初始溫度為300K，壓強(qiáng)為1×105Pa。經(jīng)等容過程，該氣體吸收400J的熱量后溫度上升100K；若經(jīng)等壓過程，需要吸收600J的熱量才能使氣體溫度上升100K。下列說法正確的是()A.初始狀態(tài)下，氣體的體積為6LB.等壓過程中，氣體對外做功400JC.等壓過程中，氣體體積增加了原體積的1D.兩個過程中，氣體的內(nèi)能增加量都為400J考點(diǎn)二熱力學(xué)第一定律與圖像的綜合應(yīng)用1.在某一過程中，氣體的p、V、T的變化可由圖像直接判斷或結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程pVT＝C2.氣體的做功情況、內(nèi)能變化及吸、放熱關(guān)系可由熱力學(xué)第一定律分析。(1)由體積變化分析氣體做功的情況：體積膨脹，氣體對外做功；氣體被壓縮，外界對氣體做功。(2)由溫度變化判斷氣體內(nèi)能變化：溫度升高，氣體內(nèi)能增大；溫度降低，氣體內(nèi)能減小。(3)由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q判斷氣體是吸熱還是放熱。(4)在p－V圖像中，圖像與橫軸所圍面積表示氣體對外界或外界對氣體整個過程中所做的功。例4(2022·湖北卷·3)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變?yōu)闋顟B(tài)c，其過程如p－V圖中a→c直線段所示，狀態(tài)b對應(yīng)該線段的中點(diǎn)。下列說法正確的是()A.a→b是等溫過程B.a→b過程中氣體吸熱C.a→c過程中狀態(tài)b的溫度最低D.a→c過程中外界對氣體做正功拓展1.從例4圖像中可知，a→c的過程中，氣體對外界做的功為，氣體(填“吸收”或“放出”)的熱量為。

2.若氣體經(jīng)歷從a→b→c→d→a的過程，如圖所示，則整個過程中氣體(填“吸收”或“放出”)的熱量為。

考點(diǎn)三熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用解決熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合問題的思維流程例5(2024·浙江嘉興市一模)如圖甲所示，一個質(zhì)量不計(jì)的活塞將一定量的理想氣體封閉在上端開口的直立圓筒形導(dǎo)熱汽缸內(nèi)，氣體溫度為300K，氣柱的高度為h，在汽缸內(nèi)壁有固定的小卡環(huán)，卡環(huán)到汽缸底的高度差為59h?，F(xiàn)在活塞上方緩慢堆放細(xì)沙，直至氣柱長度減為56h時停止堆放細(xì)沙，如圖乙所示。之后對氣體緩慢降溫，溫度降低到180K，此時活塞已經(jīng)與卡環(huán)接觸，降溫過程氣體放出熱量為Q。已知大氣壓強(qiáng)為p0，全過程氣體未液化。汽缸的橫截面積為S。重力加速度為g，求：(1)堆放細(xì)沙的質(zhì)量；(2)溫度降為180K時氣體的壓強(qiáng)；(3)降溫過程氣體內(nèi)能的變化量。

答案精析考點(diǎn)一1.(1)做功2.(1)熱量(2)Q＋W(3)外界物體吸收增加物體外界放出減少(4)①沒有傳熱Q②體積不變，不做功W③體積變大，物體對外界做功<④分子平均動能不變，理想氣體內(nèi)能不變ΔU⑤－pΔV3.(1)產(chǎn)生轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變(2)能量守恒定律討論交流1.不變。因?yàn)锳中氣體膨脹過程中不做功，即W＝0，絕熱Q＝0，故內(nèi)能不發(fā)生變化。2.Q2大些解析把活塞和汽缸固定，使空氣升溫，屬于等容升溫過程，W＝0，空氣內(nèi)能的變化等于吸收的熱量Q1，即ΔU＝Q1。如果讓活塞可以自由滑動，汽缸內(nèi)空氣做等壓升溫變化，氣體體積增加，氣體對外界做功，W<0，由熱力學(xué)第一定律知ΔU＝Q2＋W，由于空氣升高相同的溫度，兩種情況中內(nèi)能增量相同，則Q2＝ΔU－W>Q1(W<0)。4.(1)熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體(2)不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響第二類判斷正誤1.√2.×3.×例1BD[有外界的幫助和影響，熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，仍遵循熱力學(xué)第二定律，A錯誤；由熱力學(xué)第二定律可知，自發(fā)的熱傳導(dǎo)是不可逆的，B正確；不可能通過給物體加熱而使它運(yùn)動起來但不產(chǎn)生其他影響，這違背了熱力學(xué)第二定律，C錯誤；氣體可自發(fā)地向真空膨脹，具有方向性，D正確。]例2D[上浮過程中小瓶內(nèi)氣體溫度不變，壓強(qiáng)逐漸減小，根據(jù)pV＝C可知?dú)怏w體積變大，氣體對外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，其中ΔU＝0，W<0，可知Q>0，可知瓶內(nèi)氣體從外界吸熱。故選D。]例3AD[設(shè)理想氣體初始狀態(tài)的壓強(qiáng)、體積和溫度分別為p1＝p0，V1＝V0，T1＝300K，等容過程為狀態(tài)二V2＝V1＝V0，T2＝400K，等壓過程為狀態(tài)三p3＝p0，V3＝？，T3＝400K，由理想氣體狀態(tài)方程可得，p1V1T1＝p2V2T2＝p3V3T3，解得p2＝43p0，V3＝43V0，等壓過程中，氣體體積增加了原體積的13，C錯誤；等容過程中氣體做功為零，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q＝400J，兩個過程的初末溫度相同即內(nèi)能變化相同，因此內(nèi)能增加都為400J，D正確；等壓過程內(nèi)能增加了400J，吸收熱量為600J，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w對外做功為200J，即做功的大小為W＝p0(43考點(diǎn)二例4B[根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT＝C，可知a→b氣體溫度升高，內(nèi)能增加，即ΔU>0氣體對外界做功，即W<0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知a→b過程中氣體吸熱，A錯誤，B正確；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pVT＝C，可知p－V圖像的坐標(biāo)值的乘積反映溫度，a狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標(biāo)值的乘積相等，而中間狀態(tài)的坐標(biāo)值乘積更大，則a→c過程的溫度先升高后降低，且狀態(tài)b的溫度最高，C錯誤；a→c過程氣體體積增大，氣體對外界做正功，即外界對氣體做負(fù)功，D錯誤。拓展1.4p0V0吸收4p0V0解析p－V圖像與V軸所圍的面積表示氣體對外界做的功Wac＝(3p0＋p0)·由圖像知Ta＝Tc，故從a→c的過程中ΔU＝0，因?yàn)闅怏w對外界做功，W<0，由ΔU＝W＋Q知，Q>0，即氣體要吸收熱量，吸收的熱量Q＝－W＝4p0V0。2.吸收2p0V0解析整個過程中氣體對外界做的功大小等于△acd的面積，即W'＝12×2p0×2V0＝2p0V0，又因ΔU＝0，