第三章　热力学定律 复习小结 课件 --人教版高中物理选择性必修第三册

(共13张PPT)
第三章　热力学定律
构建知识网络
专题1　热力学第一定律及其符号法则
我们知道，做功和热传递都可以改变物体的内能．在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q就等于物体内能的增量ΔU，即ΔU＝Q＋W．此即为热力学第一定律，式中各物理量的符号规定如下：
物理量符号 ＋ －
W 外界对系统做功 系统对外界做功
Q 系统吸热 系统放热
ΔU 内能增加 内能减少
归纳专题小结
应用热力学第一定律解题时，应注意挖掘题目隐含的条件：
(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变化量．
(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收(或放出)的热量等于物体内能的变化量．
(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．
例1　一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：
(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？
(2)如果这些气体又返回到原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？
解：(1)由热力学第一定律得：ΔU＝W＋Q＝280 J－120 J＝160 J，内能增加了160 J．
(2)ΔU′＝－ΔU＝－160 J，Q′＝－240 J，由热力学第一定律得：W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界对气体做了80 J的功．
专题2　热力学定律与气体实验定律的结合
热力学第一定律与气体实验定律的结合量是气体的体积和温度，当温度变化时，气体的内能变化；当体积变化时，气体将伴随着做功．解题时要掌握气体变化过程的特点：
(1)等温过程：内能不变ΔU＝0．
(2)等容过程：W＝0．
(3)绝热过程：Q＝0．
例2　爆米花酥脆可口、老少皆宜，是许多人喜爱的休闲零食．高压爆米花的原理为：玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温、高压气体，当打开容器盖后，“嘭”的一声，气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花．设当地温度为t1＝27 ℃，大气压为p0．已知密闭容器打开盖前的气体压强达到4p0．
(1)将封闭容器内的气体看成理想气体，求打开盖前容器内气体的温度；
(2)假定在一次打开的过程中，容器内的气体膨胀对外界做功15 kJ，并向外释放了20 kJ的热量，则容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
解得T2＝1 200 K，t2＝927 ℃．
(2)由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得ΔU＝－20 kJ－15 kJ＝－35 kJ，故内能减少35 kJ．
专题3　热力学第二定律
1．用于分析宏观过程的方向性
“自动地”和“不引起其他变化”是理解热力学第二定律的关键．第二定律的每一种表述，都揭示了自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性．
2．分析永动机不可能制成的原因
第一类永动机违背了能量守恒定律，不可能制成．第二类永动机也是不可能制成的，它虽然不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律中宏观热现象的方向性．
3．热力学第二定律在生活中的综合应用
(1)生活中有时也会出现热量从低温物体传到高温物体的机器，如最典型的制冷类型机器，像电冰箱、空调等，但这些都是有条件的，即有外界参与的．让热量无条件地、自发地从低温物体传到高温物体是不可能的．
(2)用热力学第二定律的两种表述来解释有关物理现象，是判断物理过程能否发生的依据．
例3　(多选)根据热力学第二定律，下列判断正确的是 (　　)
A．电流的能量不可能全部变为内能
B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能
C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能而不引起其他变化
D．在热传递中，热量可能自发地从低温物体传递给高温物体
解析：根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能量可全部变为内能(由焦耳定律可知)，而内能不可能全部变为电能而不产生其他影响．机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能而不产生其他影响．在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，所以选项B、C正确．
答案：BC