课件21张PPT。第三章 章末总结第三章 内容索引
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知识网络热力学基础内能热力学
第一定律功和内能：在绝热情况下， 是内能变化的量度
热量和内能：只发生热传递时，热量是 变化的
量度
做功和热传递在改变内能上是 的内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它
传递的热量与外界对它所做的功的和
表达式：ΔU＝ ＋___
能量守恒定律
第一类永动机不能制成的原因:违背_____________功内能等价WQ能量守恒定律热力学基础热力学
第二定律克劳修斯表述：_________________________
_______________开尔文表述：___________________________
___________________________________微观解释：一切自发过程总是沿着分子热运
动的 增大的方向进行熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立
系统的总熵不会_____第二类永动机不能制成的原因：违背了_____
___________热量不能自动地从低温物体传递到高温物体不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 无序性减小热力学第二定律热力学基础能源与可
持续发展能量降退
环境污染
开发新能源
题型探究热力学第一定律揭示了内能的增量(ΔU)与外界对物体做功(W)以及物体从外界吸收热量(Q)之间的关系，即ΔU＝W＋Q，正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的关键.一、热力学第一定律及其应用(1)外界对物体做功，W>0；物体对外做功，W<0；
(2)物体从外界吸热，Q>0；物体放出热量，Q<0；
(3)ΔU>0，物体的内能增加；ΔU<0，物体的内能减少.
分析题干，确定内能改变的方式(W、Q)→判断W、Q的符号→代入公式ΔU＝W＋Q→得出结论例1 如图1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，判断此过程中气体是吸热还是放热，并求出热量变化的多少.图1答案 放热 320 J答案解析解析 一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收的热量Q1大于气体膨胀对外做的功W1，气体内能增加，由热力学第一定律可知，气体内能的增加量为ΔU＝Q1＋W1＝420 J＋(－300 J)＝120 J
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，而此过程中外界又压缩气体做了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
即此过程中气体放出的热量是320 J.1.热力学第二定律的两种表述
(1)按照热传递的方向性表述为：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体，这是热力学第二定律的克劳修斯表述.
(2)按照机械能和内能转化过程的方向性表述为：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化.这是热力学第二定律的开尔文表述.二、热力学第二定律及其应用2.热力学第二定律的微观实质
(1)一切与热现象有关的自发的宏观过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.
(2)用熵来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减小.
3.分析此类问题的方法
掌握热力学第二定律时，要注意理解其本质，即热力学第二定律是对宏观自然过程进行方向性的说明.凡是对这种宏观自然过程进行方向性的说明，都可以作为热力学第二定律的表述.本章对热力学第二定律的表述很多，这些不同形式的表述都是等价的.解析 与温度有关的一切热现象的宏观过程都是不可逆的，A项错误；
热量不能自发地由低温物体传到高温物体，空调机里的压缩机工作，消耗了电能，产生了其他影响，C项错误；
一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，气体没有做功，D项错误.只有B项正确.例2 下列有关热力学第二定律的说法正确的是A.气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是可逆过程
B.第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的
C.空调既能制冷又能制热，说明热传递不具有方向性
D.一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，气体对外做功答案解析√针对训练 热力学第二定律指出：内能与机械能的转化具有方向性.请结合熵的变化加以解释.解析 机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律.这是一种有序的运动.热运动是大量分子的无序运动.机械运动向热运动的转化，属于从有序向无序的转化，熵增加，符合热力学规律，因此机械能可以全部转化为内能.反过程是熵值减小，不符合熵增加原理，因此内能不能全部转化为机械能，而不引起其他变化.答案 见解析答案解析
达标检测A.A球吸收的热量较多 B.B球吸收的热量较多
C.两球吸收的热量一样多 D.无法确定12341.(热力学第一定律)如图2所示，A、B是两个
完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一
深度内，A、B两球用同一种材料制成，当温
度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果
开始水和水银的温度相同，且两液体温度同
时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等，则答案解析图2√解析 两球初、末态温度分别相同，初、末态体积也相同，所以内能增量相同，但水银中的B球膨胀时对外做功多，所以吸热较多，故选B.1234解析 两球初、末态温度分别相同，初、末态体积也相同，所以内能增量相同，但水银中的B球膨胀时对外做功多，所以吸热较多，故选B.12342.(热力学第一定律的综合应用)(多选)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p－T图象如图3所示，下列判断正确的是 图3A.过程ab中气体一定吸热
B.过程bc中气体既不吸热也不放热
C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D.a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小
E.b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次
数不同√√答案解析1234解析 由p－T图像可知过程ab是等容变化，温度升高，内能增加，体积不变，由热力学第一定律可知过程ab一定吸热，选项A正确；
过程bc温度不变，即内能不变，由于过程bc体积增大，所以气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，选项B错误；
过程ca压强不变，温度降低，内能减少，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，放出的热量一定大于外界对气体做的功，选项C错误；
温度是分子平均动能的标志，由p－T图像可知，a状态气体温度最低，则平均动能最小，选项D正确；
b、c两状态温度相等，分子平均动能相等，由于压强不相等，所以单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，选项E正确.12343.(热力学第二定律)关于热力学第二定律，下列表述正确的是解析 如果有外界的帮助，可以使热量从低温物体传递到高温物体，也可以把热量全部用来做功，A、B错误；
任何自然的过程都沿无序性增大的方向进行，C正确；
在任何自然过程中一个孤立系统的总熵不会减小，总熵不会减小即总熵不变或增加，D错误.A.不可能使热量从低温物体传递到高温物体
B.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功
C.一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行
D.在任何的自然过程中，一个孤立系统的总熵一定增加答案解析√12344.(热力学定律的应用)(多选)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解析 做功和热传递都可以改变物体的内能，A正确；
由热力学第一定律可知对某物体做功，物体的内能可能增加、不变或减小，故B错误；
由热力学第二定律可知，通过外界作用可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，也可以使热量从低温物体传向高温物体，D错误.答案解析√√课件25张PPT。第三章 第一节 内能 功 热量目标定位
1.知道做功和热传递的实质.
2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，理解做功和热传递对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别.
3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系．内容索引
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知识探究一、做功和内能的变化如图1所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一
支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡
子卡住的可移动胶塞．用打气筒慢慢向容器
内打气，使容器内的压强增大到一定程度，
这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后，温度计示数明显降低，这是为什么呢？答案图1答案 气体膨胀对外做功，内能减小，气体的温度降低．1.内能和内能的变化量
(1)内能是一个状态量,指物体内所有分子做热运动的 和分子 之和．
(2)内能的变化量只由 、 状态决定，与中间过程及方式无关．
2.功和内能
(1)功是过程量，内能是 ．
(2)物体的内能大，并不意味着做功多．
(3)做功可以改变系统的内能，功是系统内能转化的量度，在绝热过程中：
①外界对系统做功，系统内能增加，即ΔU＝W.
②系统对外界做功，系统内能减少，即ΔU＝W.动能势能初末状态量二、热传递和内能的变化用铁锤反复敲击铁棒，铁棒的温度会升高，把铁棒放在碳火上烧，铁棒的温度也会升高，这说明了什么问题？答案答案 说明做功和热传递都能改变物体的内能．1.热量
(1)热量是单纯的传热过程中系统 的量度．
(2) 量．
2.热量和内能变化的关系
在只有热传递的情况下，物体吸收热量，内能 ，物体放出热量，内能 ，并且内能的变化量等于物体吸收或放出的热量，即 .内能变化过程增加减少ΔU＝Q
题型探究例1 如图2所示，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中一、做功和内能的变化图2A.E甲不变，E乙减小 B.E甲不变，E乙增大
C.E甲增大，E乙不变 D.E甲增大，E乙减小√答案解析解析 本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决于做功的情况．对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室内的气体做功，其内能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，乙室内的气体对外界做功，内能应减小．解析 向下压活塞，力F对气体做功，气体的内能增加，温度升高气体体积减小，故气体的压强增大，故选项C正确．针对训练 如图3所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体图3A.温度升高，压强增大，内能减少
B.温度降低，压强增大，内能减少
C.温度升高，压强增大，内能增加
D.温度降低，压强减小，内能增加√答案解析例2 (多选)在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法中正确的是答案解析二、热传递和内能的变化A.一定是物体放出了50 J的热量
B.一定是物体吸收了50 J的热量
C.一定是物体分子动能增加了50 J
D.物体的分子平均动能可能不变√√解析 在外界不做功的情况下，内能的改变量等于传递的热量，内能增加，一定是吸收了相等数量的热量，故A错，B对；
物体内能包括所有分子做热运动的动能和分子势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内能增加了50 J并不一定是分子动能增加了50 J，物体的分子平均动能有可能不变，这时吸收的50 J热量全部用来增加分子势能，故C错，D对．三、内能与相关概念的辨析例3 关于温度、热量、功和内能，以下说法正确的是答案解析A.同一物体温度高时，含有的热量多
B.物体的内能越大，含有的热量就越多，温度也越高
C.外界对系统做功W，内能必定增加
D.发生热传递的条件是两物体之间存在温度差√解析 热量是物体间进行热传递时内能的转移，不能说物体含有多少热量，故A错；
物体的吸热或放热对应物体的内能变化，并不对应物体内能的大小，故B错；
由于做功和热传递都可引起物体内能的变化，只根据做功无法准确判断物体内能的变化，故C错；
物体间发生热传递的条件是存在温度差，故D对．
达标检测1.(做功和内能的变化)在给自行车轮胎打气时，会发现胎内气体温度升高，这是因为
A.胎内气体压强不断增大，而容积不变
B.轮胎从外界吸热
C.外界空气温度本来就高于胎内气体温度
D.打气时，外界不断对胎内气体做功答案解析1234解析 给自行车轮胎打气，外界对胎内气体做功，气体内能增加，温度升高，D正确．√2.(做功和内能的变化)地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计．已知大气压强随高度增加而降低，则该空气团在上升过程中(不计空气团内分子间的势能)
A.体积减小，温度降低
B.体积减小，温度不变
C.体积增大，温度降低
D.体积减小，温度增大答案解析1234√解析 空气团与外界的热交换忽略不计，大气压强随高度上升逐渐减小，空气团体积逐渐增大，对外界做功，所以内能逐渐减小，则温度逐渐降低，只有选项C正确，选项A、B、D均错误．12343.(热传递和内能的变化)下列说法正确的是
A.若A、B两物体接触但没有热传递，则两物体所包含的热量相等
B.做功和热传递的共同点是都能使系统内能改变
C.一物体先后经几个不同的物理过程，其温度均从t1升高到t2.则在这些
过程中物体一定从外界吸收相同的热量
D.高温物体内能大，低温物体内能小答案解析1234√解析 A、B两物体没有发生热传递是因为两物体温度相等，A错．
做功和热传递都是改变内能的方式，B对．
一物体温度从t1升高到t2，内能的改变可能是由于吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，C错．
高温物体分子的平均动能大，内能不一定大，D错．12344.(内能与相关概念的辨析)(多选)对于热量、功、内能三个量，下列说法中正确的是
A.热量、功、内能三个量的物理意义是等同的
B.热量和功二者可作为物体内能大小的量度
C.热量、功和内能的国际单位都相同
D.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的1234答案解析√√解析 热量、功和内能的国际单位都是焦耳，但热量、功、内能三个量的物理意义是不同的，热量和功是过程量，内能是状态量，热量和功二者可作为物体内能变化的量度而不是内能大小的量度．故A、B错误，C、D正确．1234课件34张PPT。第三章 第二节 热力学第一定律
第三节 能量守恒定律目标定位
1.理解热力学第一定律并会运用于分析和计算.
2.理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律.
3.知道第一类永动机是不可能造成的.内容索引
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知识探究一、热力学第一定律一根金属丝经过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本无法判定是经过做功的方法还是使用了热传递的方法使它的内能增加．因为单纯地对系统做功和单纯地对系统传热都能改变系统的内能．既然它们在改变系统内能方面是等效的，那么当外界对系统做功为W，又对系统传热为Q时，系统内能的增量ΔU应该是多少？答案答案 系统内能的增量ΔU＝Q＋W.1.热力学第一定律：如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，物体内能的增加ΔU就等于物体 和外界对物体 之和．
2.热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W.吸收的热量Q做的功W3.对公式ΔU＝Q＋W符号的规定吸收放出增加减少4.三种特殊情况
(1)若过程是绝热的，即Q＝0，则W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加．
(2)若过程中外界没有对物体做功，即W＝0，则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．二、热力学第一定律应用举例1.理想气体的内能与什么因素有关？答案答案 由于理想气体忽略了分子间的作用力，即忽略了分子势能，所以理想气体的内能只跟气体的温度和物质的量有关，与气体的体积无关．2.你能应用热力学第一定律讨论理想气体在等压膨胀过程中的能量转换关系吗？答案 设一定质量的理想气体，保持压强不变，由(V1，T1)变为(V2，T2)，而且V1＜V2.
由盖·吕萨克定律 ＝ 及V1＜V2知T1＜T2.
因气体膨胀(V1＜V2)，则气体对外做功，W＜0.
因气体温度升高(T1＜T2)，则气体的内能增加ΔU＞0.
由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知Q＝ΔU－W＞0.即系统由外界吸收热量，系统吸收的热量一部分用来增加内能，一部分转化为气体对外所做的功.答案1.等压过程中的能量转换
(1)等压膨胀：由于W＜0，ΔU＞0，则Q＝ΔU－W＞0，即气体吸收的热量一部分用来 ，另一部分转化为气体对外 .
(2)等压压缩：由于W＞0，ΔU＜0，则Q＝ΔU－W＜0，即气体对外界放热，放出的热量等于外界对气体 与气体 之和.增加内能所做的功所做的功内能减小量2.等容过程中的能量转换
(1)温度升高：由于ΔU＞0，W＝0，则Q＝ΔU，即气体从外界吸收的热量全部用于增加气体的 .
(2)温度降低，由于ΔU＜0，W＝0，则Q＝ΔU，即气体向外界放出的热量等于气体 .
3.等温过程中的能量转化
(1)等温膨胀：由于W＜0，ΔU＝0，则Q＝－W＞0，即气体从外界吸收的热量全部转换为气体对外 .
(2)等温压缩：由于W＞0，ΔU＝0，则Q＝－W＜0，即外界对气体所做的功全部转换为气体传给外界的 .内能内能的减少量所做的功热量三、能量守恒定律使热力学系统内能改变的方式是做功和热传递.做功的过程是其他形式的能转化为内能的过程，热传递是把其他物体的内能转移为系统的内能.在能量发生转化或转移时，能量的总量会减少吗？答案 能量的总量保持不变.答案1.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 成为另一种形式，或者从一个物体 到别的物体；在转化和转移过程中其总量 .
2.对能量守恒定律的理解
(1)某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定 .
(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定 .转化不变相等相等转移3.能量的存在形式及相互转化
各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等.各种形式的能通过某种力做功可以相互转化.
4.第一类永动机
(1)定义：不需要任何动力或燃料却能不断 的机器.
(2)不可能制成的原因：违背了能量守恒定律.对外做功热力学第一定律、机械能守恒定律是能量守恒定律的具体体现吗？答案 是答案
题型探究例1 (多选)关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是答案解析一、热力学第一定律A.吸热的物体，其内能一定增加
B.体积膨胀的物体，其内能一定减少
C.放热的物体，其内能也可能增加
D.绝热压缩的气体，其内能一定增加解析 做功和热传递都能改变物体的内能，不能依据一种方式的变化就判断内能的变化.√√例2 空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105 J的功，同时空气的内能增加了1.5×105 J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？答案 5×104 J解析 选择被压缩的空气为研究对象，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q.
由题意可知W＝2×105 J，ΔU＝1.5×105 J，代入上式得：
Q＝ΔU－W＝1.5×105 J－2×105 J＝－5×104 J.
负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为5×104 J.答案解析例3 如图1所示，倒悬的导热气缸中封闭着一定质量的理想气体.轻质活塞可无摩擦地上下移动，活塞的横截面积为S，活塞的下面吊着一个重为G的物体，大气压强恒为p0.起初环境的热力学温度为T0时，活塞到气缸底面的距离为L.当环境温度逐渐升高，导致活塞缓慢下降，该过程中活塞下降了0.1L，气缸中的气体吸收的热量为Q.求：二、热力学第一定律与气体实验定律的结合图1(1)气缸内部气体内能的增量ΔU；答案 Q－0.1p0SL＋0.1LG 解析 密封气体的压强p＝p0－(G/S)
密封气体对外做功W＝pS×0.1L
由热力学第一定律得ΔU＝Q－W
得ΔU＝Q－0.1p0SL＋0.1LG答案解析(2)最终的环境温度T.答案 1.1T0解析 该过程是等压变化，由盖·吕萨克定律有
＝
解得T＝1.1T0答案解析例4 下列对能量守恒定律的认识错误的是答案解析三、能量守恒定律A.某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加
B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加
C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不
可能制成的
D.石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了√解析 A选项是指不同形式的能量间的转化，转化过程中能量是守恒的.
B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中能量是守恒的，A、B选项正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移.
第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律.所以A、B、C正确；
D选项中石子的机械能减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失，故D错误.故选D项.
达标检测1.(热力学第一定律)一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则根据热力学第一定律，下列各式中正确的是答案解析1234A.W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J
B.W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J
C.W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J
D.W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J√解析 因为外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104 J；内能减少，ΔU取负值，即ΔU＝－1.2×105 J；
根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，
可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105 J－8×104 J＝－2×105 J，即B选项正确.12342.(热力学第一定律)如图2所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中.设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降的过程中，筒内空气体积减小，且答案解析1234图2A.从外界吸热 B.内能增大
C.向外界放热 D.内能减少√解析 本题考查气体性质和热力学第一定律，由于不计气体分子之间的相互作用，且整个过程缓慢进行，所以可看成温度不变，即气体内能不变，选项B、D均错.
根据热力学第一定律公式ΔU＝W＋Q，因为在这个过程中气体体积减小，外界对气体做功，式中W取正号，ΔU＝0，所以Q为负，即气体向外放热，故选项A错，C对.
正确答案为C.12343.(能量守恒定律)下面设想不符合能量守恒定律的是答案解析1234A.利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械
B.做一条没有动力系统的船，在水面上行驶
C.通过太阳照射飞机，即使飞机不带燃料也能飞行
D.利用核动力，驾驶地球离开太阳系√解析 利用磁场能可以使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦力的不可避免性，动能最终转化为内能使转动停止，故A不符合.
船能利用水流的能量行驶，飞机可利用光能的可转化性和电能的可收集性，使光能转化为飞机的动能，实现飞机不带燃料也能飞行，故B、C符合；
利用反冲理论，以核动力为能源，使地球获得足够大的能量，挣脱太阳引力的束缚而离开太阳系，故D符合.
故选A项.12344.(热力学第一定律与气体实验定律的综合应用)如图3是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的气柱长度为22 cm，现用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭的气柱长度变为2 cm，人对活塞做功100 J，大气压强为p0＝1×105 Pa，不计活塞的重力.问：1234图3(1)若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大？答案 1.1×106 Pa 答案解析解析 设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，l0＝22 cm，
l＝2 cm，V0＝l0S，V＝lS，缓慢压缩，气体温度不变
由玻意耳定律得p0V0＝pV
解出p＝1.1×106 Pa1234(2)若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20 J，则气体的内能增加多少？(活塞的横截面积S＝1 cm2)答案 82 J答案解析解析 大气压力对活塞做功W1＝p0S(l0－l)＝2 J
人做功W2＝100 J
由热力学第一定律得ΔU＝W1＋W2＋Q
Q＝－20 J
解得ΔU＝82 J1234课件29张PPT。第三章 第五节 能源与可持续发展
第六节 研究性学习——能源的开发利用与环境保护目标定位
1.了解能源与环境.
2.知道能源开发和利用带来的问题及应该采取的对策.
3.培养可持续发展的责任感和节约能源的意识.内容索引
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知识探究一、能源与环境、温室效应和酸雨你知道产生温室效应和酸雨的主要污染物是什么吗？答案答案 产生温室效应的污染物是二氧化碳，形成酸雨的主要污染物是二氧化硫和氮氧化合物.1.温室效应
(1)成因：温室效应是由于大气里温室气体含量增大而形成的，石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳.
(2)危害：温室效应会导致 、海平面上升、气候变化、疾病增多等.
(3)改善措施：调整能源结构，控制 的过量排放.
具体措施：一是提高能源利用率；二是开发新能源.
(4)新能源
①清洁能源：如：核能、 、 、 、地热能、沼气等.
②新能源特点： ，可再生或资源丰富.全球变暖二氧化碳水能太阳能风能污染少2.酸雨
(1)定义：pH值小于 的降水.
(2)成因：大气中酸性污染物质，如 、氮氧化合物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨.
(3)危害：酸雨影响人的健康，危害生态系统，使土壤酸化、贫瘠，腐蚀建筑物和艺术品等.
(4)防治：①健全法规，强化管理，控制排放.②发展清洁煤技术，减少燃烧过程SO2的排放.③通过改造发动机，安装汽车尾气净化器，用无铅汽油代替含铅汽油等手段，控制 排放.5.6二氧化硫汽车尾气二、能量降退与节约能源流动的水带动水磨做功，由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用.可见，内能与机械能相比，哪种能量的品质低？答案答案 内能1.能量降退
(1)能量降退：能量可利用程度 的现象.
(2)能量降退从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性.
(3)能量降退虽然不会使能的总量减少，却会导致能量品质的 (填“降低”或“提高”)，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大有用的形式.
2.节约能源
虽然不会减少，但 会越来越少，所以要节约能源.降低能量能源降低三、能源的开发利用与环境保护1.新能源的开发
(1)太阳能：有直接加热物体的太阳能热水器、太阳灶，有利用半导体材料把太阳能转化为电能的太阳能电池等，主要问题是只有白天工作，还要受天气影响，会妨碍大规模使用太阳能，要研究储存太阳能的方法.
(2)水能：水能有巨大的开发潜力，可以开发梯级电站.
(3)核能：是一个巨大的能源，通过原子反应堆进行核发电，主要应注意核泄漏、控制核污染.
(4)风能：为了增加风力发电的功率，通常把很多风车建在一起，成为“风车田”.我国的新疆、内蒙古等地已经开始大规模利用风力发电.2.做好环境保护工作
目前的任务是采用环境能源技术，解决突出的环境污染问题，例如：城市生活垃圾问题，变垃圾为能源；汽车尾气问题，达到废气“零”排放；环境污染的综合治理问题，解决废物、废水、废气等污染问题，要变废为宝.
题型探究例1 (多选)关于温室效应，下列说法中正确的是答案解析一、能源与环境A.太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了温室效应
B.石油和煤炭燃烧时增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了温室
效应
C.温室效应使得地面气温上升、两极冰雪融化
D.温室效应使得土壤酸化√√解析 温室效应的产生是由于石油和煤炭的燃烧增加了大气中二氧化碳的含量，它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水和河流倒灌等，故选项B、C正确.例2 人类只有一个地球，我们要保护赖以生存的环境.试完成以下三个题目：(1)下列哪一种不属于当今世界的三大环境问题A.酸雨 B.臭氧层的破坏
C.人口的急剧增长 D.温室效应答案解析√解析 当今世界的三大环境问题是：酸雨的危害，臭氧层的破坏导致大气层的保护作用减弱，温室效应使地球温度普遍变暖，因此正确的选项是C.(2)酸雨的形成主要是由于
A.大气中CO2含量的增加
B.大气中SO2含量的增加
C.乱砍滥伐森林，破坏生态环境
D.大气中氟利昂含量增加答案解析√解析 酸雨形成的基本原因主要与煤炭和石油燃烧以及工业生产等释放到大气中的二氧化硫和氮氧化合物污染物有关，二氧化硫和氮氧化合物污染物在大气中通过化学反应分别转化为硫酸和硝酸，混入雨水或者雪水中，使其酸度增加，同时酸雨的形成还与大气中其他的碱性物质有关，如空气中的氧化钙、土壤中的硫酸钙以及其他碱性物质可与酸发生中和反应，因此正确的选项为B.(3)大气臭氧层A.能大量反射太阳辐射中的紫外线，所以那里的温度较低
B.能散射太阳光中的紫外线，使地面生物免受紫外线之害
C.是大气层中存在臭氧的唯一场所，我们应该加以保护
D.吸收大量的太阳紫外线，减小到达地面的紫外线辐射解析 大量的紫外线的照射可以对人和牲畜造成伤害，而大气臭氧层主要是吸收大量的紫外线，减小到达地面的紫外线辐射从而对地球上的生物起到保护作用，因此正确的选项为D.答案解析√例3 (多选)下列对能量降退理解正确的是二、能量降退与节约能源A.能量降退说明能量在不断减少
B.能量降退遵守能量守恒定律
C.能量降退说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失
D.能量降退从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性答案解析√√解析 在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终转化为流散到周围环境中的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量降退.能量降退并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减少，也没有消失，它从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错，B、D对.例4 下列供热方式最有利于环境保护的是答案解析三、能源的开发利用与环境保护A.用煤做燃料供热
B.用石油做燃料供热
C.用天然气或煤气做燃料供热
D.用太阳灶供热√解析 煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能. 但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含有粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质，污染了大气.而太阳能是一种无污染的能源，应大力推广，故答案应选D.能源与可持续发展能源的开发利用与环境保护
达标检测1.(能源与环境)酸雨对植物的正常生长影响很大，为了减少酸雨的影响，应采取的措施是答案解析1234A.①②④⑤ B.①②⑤
C.①②③④⑤ D.①②③⑤①少用煤作燃料 ②燃料脱硫 ③在已经酸化的土壤中加石灰 ④多种植美人蕉、银杏等植物 ⑤开发新能源√解析 酸雨主要是由煤、石油等燃料燃烧所释放的SO2和氮氧化物在降水过程中溶入雨水中形成的.因而为减少酸雨的影响，少用煤作燃料和燃料脱硫是有效的方法.
开发新能源也是减少煤使用量的方法，另外美人蕉和银杏对SO2有较强的吸收能力，所以①、②、④、⑤正确，应选A.12342.(能源与环境)下列说法中不正确的是答案解析1234A.核能是一种常规能源
B.煤、石油、天然气叫做常规能源
C.大量消耗常规能源产生了“温室效应”
D.燃烧煤炭时生成的二氧化硫使雨水酸度升高，形成酸雨解析 煤、石油、天然气属于常规能源，核能、地热能、海洋能、太阳能等则属于新能源.√3.(能源降退与节约能源)关于能源的开发和利用，下列观点不正确的答案解析1234A.能源是有限的，无节制地利用能源，是一种盲目的短期行为
B.根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的
C.在对能源进行开发和利用的同时，必须加强对环境的保护
D.不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的主要途径解析 能量是守恒的，但由于能量降退，使得能利用的能源越来越少.√4.(能源的开发利用与环境保护)为了倡导“代碳生活”，我们应当大力开发和利用下列能源中的 1234A.石油 B.太阳能 C.天然气 D.煤炭答案解析√解析 要减小碳排放，就必需利用非化石能源，即能源中不能含有C元素，而石油、天然气和煤炭都含有C元素，故应大力开发和利用太阳能，故B正确.课件30张PPT。第三章 第四节 热力学第二定律目标定位
1.通过自然界中传热的方向性等实例，初步了解热力学第二定律，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制成的原因.
2.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题.
3.了解熵的概念及熵增加原理，并能解释生活中的有关现象．内容索引
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知识探究一、热力学第二定律两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从低温物体传给高温物体，结果使高温物体的温度升高，低温物体的温度降低吗？答案答案 不会.热传导具有方向性.1.两种常见表述
(1)克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体.(阐述的是热传导的 )
(2)开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，并把它全部用来做功，而不引起其他变化.(阐述的是机械能与内能转化的______)方向性方向性2.热力学第二定律的理解
(1)克劳修斯表述指明热传导等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助，其物理本质是揭示了热传导过程是 (填“可逆”或“不可逆”)的.
(2)开尔文表述中的“单一热源”指温度恒定且均匀的热库.“不引起其他变化”是指惟一效果是热量全部转变为功而外界及系统都不发生任何变化.其物理实质揭示了机械能转化为内能的过程是不可逆的.
(3)热力学第二定律的每一种表述都揭示了大量分子参与的过程的_______.进而使人们认识到自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有 ，都是不可逆的.不可逆方向性方向性二、两个热力学定律的比较与应用地球上有大量的海水，它的总质量约为1.4×1018 t，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量，这相当于1 800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量，这么巨大的能量，人们为什么不去开发研究呢？答案答案 这种利用海水的内能发电的过程，违背了热力学第二定律，所以不会研究成功.1.两个定律比较：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体表现形式，在转化的过程中， 保持不变.热力学第二定律是指在有限的时间和空间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有_________ (填“可逆性”或“不可逆性”).
2.两类永动机的比较：
第一类永动机：不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很小的能量启动后，可以永远运动下去).
第二类永动机：将 全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热源，实现 全部转化为机械能).总的能量不可逆性内能内能3.第一类永动机和第二类永动机都不可能制成
第一类永动机的设想违反了 ；第二类永动机的设想不违反能量守恒定律，但违背了热力学第二定律.能量守恒定律三、热力学第二定律的微观实质1.对机械能和内能的转化过程的微观解释
在通过做功使系统内能增加的过程中，自然过程是大量分子从 运动状态向 运动状态转化的过程，但其逆过程却不能自发地进行，即不可能由大量分子无序运动自发地转变为有序的运动.有序无序2.对热传导过程的微观解释
从微观上看，热传导的过程是使物体内部分子的热运动由比较有序的状态向无序的状态转化的过程，其逆过程不能自发地进行.
3.热力学第二定律的微观实质
与 有关的自发的宏观过程，总是朝着分子热运动状态 性增加的方向进行的.热现象无序1.熵：描述物体无序程度的物理量.
2.熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会 (填“增加”或“减少”).这就是熵增加原理，也是热力学第二定律的另一种表述.四、熵增加原理减少
题型探究例1 (多选)根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是答案解析一、热力学第二定律的基本考查A.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化
B.没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来
做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的
C.制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气，而不引起其他变化
D.不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化√√解析 热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要转化为机械能必须借助外部的帮助，即会引起其他变化，A选项正确，B选项错误；
热传递过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要引起其他变化(外界对系统做功)，故C选项错误，D选项正确.例2 关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是二、两个热力学定律的比较、应用A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第
二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是
相互矛盾的
B.内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定
律并不矛盾
C.两条定律都是有关能量转化的规律，它们不但不矛盾，而且没有本质
区别
D.其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律答案解析√解析 热力学第一定律是能量守恒在热现象中的体现，而热力学第二定律则指出内能和其他形式能发生转化的方向性，两者并不矛盾，选项A、C、D错误，B正确.例3 (多选)第二类永动机不可能制成是因为答案A.违背了能量守恒定律
B.违背了热力学第二定律
C.机械能不能全部转变为内能
D.内能不可能全部转化为机械能，而不产生其他影响√√例4 下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是答案解析三、热力学第二定律的微观意义和熵增加原理A.从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
B.一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行
C.有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程
沿着分子热运动无序性减小的方向进行
D.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会减小√解析 热力学第二定律是一个统计规律，A对；
从热力学第二定律的微观本质看，一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行，B、C错；
任何自然过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，故D错.
所以选A.
达标检测1.(热力学第二定律)(多选)下列说法中正确的是答案解析1234A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B.一切不违反能量守恒定律的物理过程都是可能实现的
C.由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行
D.一切物理过程都不可能自发地进行解析 热力学第二定律指出了热现象的方向性，而同时也指出了发生这些单一方向的过程的条件——自发.√√2.(热力学定律的应用)下列说法中错误的是答案解析1234A.第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律
B.第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律
C.热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的
D.热力学第二定律的两种表述是等效的√··解析 第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，故选项A正确，选项B错误；
热力学第一定律与热力学第二定律相辅相成，互相独立，选项C正确；
热力学第二定律的两种表述是等效的，选项D正确.
故选B项.12343.(热力学第二定律的微观意义)(多选)关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是答案解析1234A.大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动
B.热传递的自然过程是大量分子从无序运动状态向有序运动状态转化的
过程
C.热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大
的运动状态转化的过程
D.一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行√√解析 分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，根据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变得有序.
热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程.12344.(熵)下列关于熵的说法中错误的是1234A.熵是系统内分子运动无序性的量度
B.在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的
C.热力学第二定律也叫做熵减小原理
D.熵值越大代表着越无序答案解析√解析 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义.
系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程.
自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理.
因此A、B、D说法正确，C说法错误.1234
