人教版高考物理一轮总复习教学案设计第62讲热力学定律
第62讲热力学定律
基础命题点一热力学第一定律
1．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热量与外界对它所做的功的和。
(2)01ΔU＝Q＋W。
2．公式“ΔU＝W＋Q”中正负号的意义
符号W Q ΔU
＋外界对物体做功物体02吸收热量内能03增加
－物体对外界做功物体04放出热量内能05减小
(1)06产生，也不会凭空07消失，它只能从一种形式08转化为另一种形式，或者从一个物体09转移到别的物体，在转化或转移的过10总量保持不变。
(2)第一类永动机：违背能量守恒定律的机器被称为第一类永动机。11不可能制成的。
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量。
(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加量。
(3)若过程的初、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或物体对外界做的功等于物体吸收的热量。
1．在一个密闭隔热的房间里，有一电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会()
A．降低B．不变
C．升高D．无法判断
答案 C
解析电冰箱工作时，将部分电能转化为热能散发到房间内，所以房间内温度升高，C正确。
2．(多选)夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，会觉得从轮胎里喷出的气体凉，如果把轮胎里的气体视为理想气体，则关于气体喷出的过程，下列说法正确的是()
A．气体的内能减少
B．气体的内能不变
C．气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低
D．气体膨胀时，热量散得太快，使气体温度降低了
E．气体分子的平均动能减小
答案ACE
解析气体喷出时，来不及与外界交换热量，发生绝热膨胀，即Q＝0、W<0，根据ΔU＝W＋Q可知ΔU<0，即内能减少，温度降低，气体分子的平均动能减小，A、C、E正确。
3．[教材母题](人教版选修3－3 P56·T1)用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J的功，同时汽缸向外散热210 J，汽缸里空气的内能改变了多少？
[变式子题]一定质量的气体，在从状态1变化到状态2的过程中，吸收热量
280 J，并对外做功120 J，试问：
(1)气体的内能怎样发生变化？变化了多少？
(2)如果气体又返回原来的状态，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？
答案(1)增加' 160 J
(2)外界对气体做功'80 J
解析(1)由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J，气体的内能增加了160 J。
(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从状态2回到状态1的过程中内能应减少，其减少量应等于从状态1到状态2的过程中内能的增加量，则从状态2到状态1的内能应减少160 J，即ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J，根据热力学第一定律得：ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界对气体做功80 J。
基础命题点二热力学第二定律
1．热力学第二定律的两种表述
(1)01自发地从低温物体传到高温物体。
(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。或表述为02第二类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
03减小。
3．热力学第二定律的微观解释
04无序性增大的方向进行。
4．对热力学第二定律的理解
(1)在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”的涵义：
①“自发地”指明了热传递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。
②“不产生其他影响”的涵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
自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。如：
①高温物体
热量Q能自发传给
热量Q不能自发传给
低温物体
②机械能
能自发地完全转化为
不能自发地完全转化为
内能
③气体体积V1
能自发膨胀到
不能自发收缩到
气体体积V2(较大)
④不同气体A和B
能自发混合成
不能自发分离成
混合气体AB 5．两类永动机的比较
分类第一类永动机第二类永动机
设计要求
不需要任何动力或燃料，却
能不断地对外做功的机器
从单一热源吸收热量，使之
完全变成功，而不产生其他
影响的机器
不可能制
成的原因
违背能量守恒定律
不违背能量守恒定律，但违
背热力学第二定律
1．[教材母题](人教版选修3－3 P61·T2)以下哪些现象能够发生、哪些不能发生？能够发生的现象是否违背热力学第二定律？
A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热。
B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能。
C．桶中浑浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离。
D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体。
[变式子题](2019·青岛模拟)(多选)以下哪个现象不违背热力学第二定律()
A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉
B．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100%
C．桶中浑浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离
D．热量自发地从低温物体传到高温物体
E．在地面上运动的物体逐渐停下来，机械能全部变为内能
答案ACE
解析热茶自动变凉是热量从高温物体传递到低温物体，A正确；任何热机的效率都不可能达到100%，B错误；泥水分离是机械能(重力势能)向内能的转化，C正确；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，D错误；在地面上运动的物体因克服摩擦力做功而停下来，是机械能(动能)向内能的转化，是自发过程，E正确。
2．(多选)下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是()
A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
B．能量耗散过程中能量不守恒
C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律
D．能量耗散是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
E．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
答案ADE
解析第一类永动机违背能量守恒定律，是不可能制成的，A正确；能量耗散过程中能量也是守恒的，B错误；电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，因为它消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，C错误；能量耗
散反映了能量转化的方向性，D正确；在产生了其他影响的情况下，物体从单一热源吸收的热量可以全部用于做功，E正确。
3．(2019·广西高考模拟)(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是() A．气体向真空的自由膨胀是不可逆的
B．理想气体在等温膨胀过程中从外界吸收的热量全部用于对外做功
C．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能E．一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，分子的平均动能不变，其分子之间的势能增加
答案ABE
解析根据热力学第二定律可知气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故A正确；理想气体在等温膨胀过程中气体的内能没有变，所以把吸收的热量全部用于对外做功，故B正确；空调机既能制热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量只能自发地由高温物体传向低温物体，故C错误；根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，即使对内燃机不断改进，也不可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能，故D错误；温度是分子平均动能的标志，一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，吸收热量，温度不变，其分子的平均动能不变，吸收的热量增加了分子之间的势能，故E正确。
能力命题点热力学定律与气体实验定律的综合应用
解答此类问题基本流程
(2019·山东德州一模)一定质量的理想气体自状态A变化到状态B，再变化到状态C。其状态变化过程的p-V图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27 ℃。求：
(1)该气体在状态B时的温度为多少摄氏度？
(2)该气体自状态A到状态C的过程中与外界交换的热量。
解析(1)状态A：T A＝300 K
从状态A到状态B的过程，有V A
T A ＝V B T B
代入数据得T B＝900 K t B＝T B－273 ℃＝627 ℃
(2)从状态A到状态C的过程，由p A V A
T A
＝p C V C
T C
得T A＝T C
故从状态A到状态C的过程，气体的内能变化量ΔU＝0
从状态A到状态C的过程中仅从状态A到状态B时气体对外做功W＝－p A(V B－V A)＝－600 J
又由热力学第一定律ΔU＝W＋Q
得Q＝600 J，即气体从外界吸收的热量为600 J。
答案(1)627 ℃(2)600 J
一定量的理想气体发生变化，一般有绝热过程(Q＝0)、无功过程(W＝0)、一般过程(Q、W均不为零)。
(1)做功情况看体积
体积V减小→外界对气体做功→W＝pΔV>0；
体积V增大→气体对外界做功→W＝pΔV<0；
自由膨胀→W＝0；
体积不变→W＝pΔV＝0。
(2)内能变化看温度(理想气体)
温度T升高→内能增加→ΔU>0；
温度T降低→内能减少→ΔU<0；
温度T不变→内能不变→ΔU＝0。
(3)吸热还是放热，一般题目中会说明，或由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，知道W和ΔU后确定Q的正负。
1.(2017·全国卷Ⅱ)(多选)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。假设整个系统不漏气。下列说法正确的是()
A．气体自发扩散前后内能相同
B．气体在被压缩的过程中内能增大
C．在自发扩散过程中，气体对外界做功
D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功
E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变
答案ABD
解析气体向真空膨胀时不受阻碍，气体不对外做功，由于汽缸是绝热的，没有热交换，所以气体扩散前后内能不变，选项A正确。气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，且没有热交换，根据热力学第一定律，气体的内能增大，选项B、D正确。气体在真空中自发扩散的过程中不对外做功，选项C错误。气体在被压缩过程中，内能增大，由于一定质量的理想气体的内能完全由温度决定，温度越高，内能越大，气体分子的平均动能越大，选项E错误。
2．(2019·鄂尔多斯市第一中学高三月考)(多选)一定质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图象如图所示，下列说法正确的是()
A．过程bc中气体既不吸热也不放热
B．过程ab中气体一定吸热
C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体放出的热量
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，容器壁在单位面积单位时间内受到的气体分子撞击的次数不同
答案BDE
解析由题图所示图象可知，bc过程气体发生等温变化，气体的内能不变，压强减小，由玻意耳定律可知，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律ΔU ＝Q＋W可知，气体吸热，故A错误；由题图可知，ab过程气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度
升高，内能增大，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，故B 正确；由题图可知，ca 过程气体压强不变，温度降低，由盖—吕萨克定律可知，其体积减小，外界对气体做功，W >0，气体的温度降低，内能减少，ΔU <0，由热力学第一定律可知，
气体要放出热量，ca 过程中外界对气体所做的功小于气体放出的热量，故C
错误；由题图结合pV T ＝C (常数)可知，a 、b 和c 三个状态中，a 状态的温度最低，
分子的平均动能最小，故D 正确；由题图可知，bc 过程气体发生等温变化，气体的内能不变，压强减小，由玻意耳定律可知，其体积增大，b 、c 两状态气体的分子数密度不同，b 和c 两个状态中，容器壁在单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，故E 正确。
3.如图所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸，高度为L 、底面积为S ，缸内有一个质量为m 的活塞，封闭了一定质量的理想气体。温度为热力学温标T 0时，用绳子系住汽缸底，将汽缸倒过来悬挂起来，汽缸处于竖直状态，缸内气体高为L 0。已知重力加速度为g ，大气压强为p 0，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦，求：
(1)采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离，缸内气体的温度至少要升高到多少？
(2)从开始升温到活塞刚要脱离汽缸，缸内气体压力对活塞做功多少？
(3)当活塞刚要脱离汽缸时，缸内气体的内能增加量为ΔU ，则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少？
答案 (1)L L 0
T 0 (2)(p 0S －mg )(L －L 0) (3)ΔU ＋(p 0S －mg )(L －L 0)
解析 (1)缓慢升温时，气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得：L 0S T 0
＝LS T ，
解得：T＝LT0
。
L0
(2)对活塞，由平衡条件得：mg＋pS＝p0S，
气体压力对活塞做的功：W′＝Fl＝pSl＝pS(L－L0)，
解得：W′＝(p0S－mg)(L－L0)。
(3)由热力学第一定律得：
ΔU＝W＋Q，且W＝－W′，
则气体吸收的热量：
Q＝ΔU＋W′＝ΔU＋(p0S－mg)(L－L0)。
课时作业
1．一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，则下列各式中正确的是()
A．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
答案 B
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，B正确。
2．(多选)一定质量的理想气体，沿箭头方向由状态1变化到状态2，其中气体放出热量的变化过程是()
答案BD
解析由图象A是双曲线知，气体由状态1到状态2是等温变化过程，故状态1与状态2温度相同，内能相同，又从状态1至状态2气体的体积增加，故气体对外做功，根据热力学第一定律知，气体从外界吸热，故A错误；由图象B有
p1>p2，V1>V2，根据理想气体状态方程p1V1
T1
＝p2V2
T2
，可知T1>T2，由图象B知从状
态1至状态2，气体体积减小，说明外界对气体做功，又T1>T2，说明气体的内能减小，根据热力学第一定律知气体对外放热，故B正确；由图象C知，状态1至状态2，气体温度升高内能增加，气体体积增大气体对外做功，根据热力学第一定律知，气体从外界吸收热量，故C错误；由图象D知气体的体积保持不变，气体对外界不做功，从状态1至状态2气体的温度降低内能减小，根据热力学第一定律，可知气体对外放热，故D正确。
3.(多选)如图所示，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分。已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。在此过程中()
A．气体对外界做功，内能减少
B．气体不做功，内能不变
C．气体压强变小，温度降低
D．气体压强变小，温度不变
答案BD
解析抽开隔板K后，a内气体向真空膨胀，不对外界做功，即W＝0，故A 错误；又因容器绝热，Q＝0，由热力学第一定律知，ΔU＝0，故B正确；由玻意耳定律知压强减小，稀薄气体可看做理想气体，内能不变，则温度不变，C错误，D正确。
4.一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，其循环过程的p－V图象如图所示。其中，A→B过程为等温过程，气体放出热量4 J；B→C过程为等容过程，气体吸收热量20 J；C→D过程为等温过程，气体吸收热量12 J；D→A过程为等容过程，气体放出热量20 J。则气体完成一次循环对外界所做的功为________ J；A→B的过程中，单位体积中的气体分子数目________(选填“减小”“不变”或“增大”)；B→C的过程中，气体分子热运动的平均动能________(选填“减小”“不变”或“增大”)。
答案8增大增大
解析在气体完成一次循环后的内能与开始时是相等的，所以内能不变，即ΔU＝0；由题意可知，A→B和D→A的过程中，气体放出的热量分别为4 J和20 J，在B→C和C→D的过程中气体吸收的热量分别为20 J和12 J，则吸收的热量Q ＝Q AB＋Q BC＋Q CD＋Q DA＝－4 J＋20 J＋12 J－20 J＝8 J。由热力学第一定律：ΔU ＝Q＋W，所以W＝－8 J，所以气体完成一次循环对外做的功是8 J。A→B的过程中，体积减小，则单位体积中的气体分子数目增大；B→C的过程中，体积不变，压强变大，则气体的温度升高，则气体分子热运动的平均动能增大。
5.如图所示，一直柱形导热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与汽缸间的摩擦，活塞的
质量为m 、横截面积为S 。因为电热丝的加热，某时刻气体温度为T 1，活塞与容器底部相距h 。现停止加热，气体通过汽缸缓慢放热，当气体放出热量Q 时，气体温度下降到T 2，求该过程中：
(1)活塞下降的距离；
(2)气体内能的改变量。
答案 (1)T 1－T 2T 1h (2)(p 0S ＋mg )T 1－T 2T 1
h －Q 解析 (1)气体发生等压变化，有Sh T 1＝S (h －Δh )T 2
， 解得Δh ＝T 1－T 2T 1
h 。 (2)缓慢放热过程中，外界对气体做的功
W ＝pS ·Δh ＝(p 0S ＋mg )T 1－T 2T 1
h ， 由热力学第一定律知内能改变量
ΔU ＝W －Q ＝(p 0S ＋mg )T 1－T 2T 1
h －Q 。
6．(2019·北京高考)下列说法正确的是( )
A ．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
B ．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C ．气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D ．气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变
答案 A
解析 温度是分子平均动能的量度(标志)，分子平均动能越大，分子热运动越剧烈，A 正确；内能是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和，B 错误；气
体压强不仅与气体分子的平均动能有关，还与气体分子的密集程度有关，C错误；温度降低，则分子的平均动能变小，D错误。
7．(2016·全国卷Ⅰ)(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是()
A．气体吸热后温度一定升高
B．对气体做功可以改变其内能
C．理想气体等压膨胀过程一定放热
D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡
答案BDE
解析若气体吸热的同时对外做功，则其温度不一定升高，A错误；做功是改变物体内能的途径之一，B正确；理想气体等压膨胀，气体对外做功，由理想＝C知，气体温度升高，内能增加，故一定吸热，C错误；根据气体状态方程pV
T
热力学第二定律知D正确；如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统与第三个系统的温度均相等，则这两个系统之间也必定达到热平衡，故E正确。
8．(2019·陕西榆林高三第三次模拟)(多选)下列说法正确的是()
A．当分子间距离增大时，分子间的引力减小，斥力增大
B．当分子间的作用力表现为斥力时，随分子间距离的减小分子势能增大
C．一定质量的理想气体发生等温膨胀，一定从外界吸收热量
D．一定质量的理想气体发生等压膨胀，一定向外界放出热量
E．熵的大小可以反映物体内分子运动的无序程度
答案BCE
解析当分子间距离增大时，分子间的引力减小，斥力也减小，故A错误；当分子间的作用力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，故B正确；保持理想气体温度不变，内能不变，增大其体积时对外界做功，由热力学第一定律知，气体从外界吸热，故C正确；一定质量的理想气体发生等
压膨胀，根据理想气体的状态方程：pV
T
＝C可知，气体的温度一定升高，内能增大，而气体对外做功，由热力学第一定律知气体一定从外界吸收热量，故D错误；根据熵的微观意义可知，熵的大小可以反映物体内分子运动的无序程度，故E正确。
9．(2018·全国卷Ⅲ)(多选)如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p-V图中从a到b的直线所示。在此过程中()
A．气体温度一直降低
B．气体内能一直增加
C．气体一直对外做功
D．气体一直从外界吸热
E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功
答案BCD
解析一定质量的理想气体从a到b的过程，由理想气体状态方程p a V a
T a ＝p b V b
T b
可知，T b>T a，即气体的温度一直升高，A错误；根据理想气体的内能只与温度有关，可知气体的内能一直增加，B正确；由于从a到b的过程中气体的体积增大，所以气体一直对外做功，C正确；根据热力学第一定律，从a到b的过程中，气体一直从外界吸热，D正确；气体吸收的热量一部分增加内能，一部分对外做功，E错误。
10．(2018·全国卷Ⅰ)(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e。对此气体，下列说法正确的是()
A．过程①中气体的压强逐渐减小B．过程②中气体对外界做正功C．过程④中气体从外界吸收了热量D．状态c、d的内能相等
E．状态d的压强比状态b的压强小答案BDE
解析由理想气体状态方程p a V a
T a ＝p b V b
T b
可知，体积不变温度升高即T b>T a，则
p b>p a，即过程①中气体的压强逐渐增大，A错误；由于过程②中气体体积增大，所以过程②中气体对外界做正功，B正确；过程④中气体体积不变，对外做功为零，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，过程④中气体放出热量，C错误；由于状态c、d的温度相等，根据理想气体的内能只与温度有关，可知状态c、
d的内能相等，D正确；由理想气体状态方程pV
T
＝C可得p＝C T
V
，即T-V图中的
点与原点O的连线的斜率正比于该点的压强，故状态d的压强比状态b的压强小，E正确。
11．(2017·全国卷Ⅲ)(多选)如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a。下列说法正确的是()
A．在过程ab中气体的内能增加
B．在过程ca中外界对气体做功
C．在过程ab中气体对外界做功
D．在过程bc中气体从外界吸收热量
E．在过程ca中气体从外界吸收热量
答案ABD
解析 ab 过程是等容变化，压强增大，温度升高，气体内能增大，选项A 正确；而由于体积不变，气体对外界不做功，选项C 错误。ca 过程是等压变化，体积减小，外界对气体做功，选项B 正确；体积减小过程中，温度降低，内能减小，气体要放出热量，选项E 错误。bc 过程是等温变化，内能不变，体积增大，气体对外界做功，则需要吸收热量，选项D 正确。
12．(2016·全国卷Ⅱ)(多选)一定量的理想气体从状态a 开始，经历等温或等压过程ab 、bc 、cd 、da 回到原状态，其p -T 图象如图所示，其中对角线ac 的延长线过原点O 。下列判断正确的是( )
A ．气体在a 、c 两状态的体积相等
B ．气体在状态a 时的内能大于它在状态c 时的内能
C ．在过程cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D ．在过程da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
E ．在过程bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功
答案 ABE
解析 由理想气体状态方程pV T ＝C 知，p ＝C V T ，因此气体在a 、c 两状态的体
积相等，故A 项正确；对理想气体而言，内能由温度决定，因T a >T c ，故气体在状态a 时的内能大于它在状态c 时的内能，B 项正确；过程cd 为等温变化，内能不变(ΔU ＝0)，压强变大，体积减小，外界对气体做功(W >0)，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，知Q <0，故为放热过程且W ＝|Q |，C 项错误；过程da 为等压变化，温度升高，体积变大，气体的内能增大，ΔU >0，对外做功，W <0，由ΔU ＝W ＋Q ，知该过程吸热且Q >|W |，D 项错误；bc 和da 过程中温度改变量相同，故体积变化量与压强的乘积相同，由W ＝Fl ＝pSl ＝p ·ΔV 知，E 项正确。
13．(2019·全国卷Ⅰ)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外
界。现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。此时，容器中空气的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度。
答案低于大于
解析活塞光滑，容器绝热，容器内空气体积增大，对外做功，由ΔU＝W＋Q知，气体内能减少，温度降低。
气体的压强与温度和单位体积内的分子数有关，由于容器内空气的温度低于外界温度，但压强相同，则容器中空气的密度大于外界空气的密度。
14．(2019·江苏高考)如图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的绝热过程(气体与外界无热量交换)，其中B→C过程中内能减少900 J。求A→B→C过程中气体对外界做的总功。
答案1500 J
解析A→B过程，外界对气体做的功
W1＝－p(V B－V A)
B→C过程，根据热力学第一定律，外界对气体做的功W2＝ΔU
则A→B→C过程中气体对外界做的总功
W＝－(W1＋W2)
代入数据得W＝1500 J。
15．(2019·广东肇庆高三一模)如图所示，一根上粗下细、粗端与细端都粗细均匀的玻璃管，上端封闭、下端开口，横截面积S1＝4S2，下端与大气连通。粗管中有一段水银封闭了一定质量的理想气体，水银柱下表面恰好与粗管和细管的交界处齐平，空气柱和水银柱长度均为h＝4 cm。现在细管口连接一抽气机(图中未画出)，对细管内气体进行缓慢抽气，最终使一半水银进入细管中，水银没有流出
细管。已知大气压强为p0＝76 cmHg。
(1)求抽气结束后细管内气体的压强；
(2)抽气过程中粗管内气体吸热还是放热？请说明原因。
答案(1)58
(2)抽气过程中粗管内气体吸热，抽气过程中，粗管内气体温度不变，内能不变，ΔU＝W＋Q＝0，气体体积增大，对外做功，W＜0则Q＞0，故气体需要吸热。
解析(1)初态时，粗管内封闭气体的压强为(p0－ρgh)，体积为S1h，缓慢抽
，气过程，粗管内气体温度不变，设抽气后粗管内气体压强为p1，体积为S1h＋h
2
细管内气体压强为p2，
由玻意耳定律知(p0－ρgh)·S1h＝p1·S1h＋h
2
则p2＝p1＋ρg1
2h＋2h
解得p2＝58 cmHg；
(2)缓慢抽气过程中，粗管内气体温度不变，内能不变，根据ΔU＝W＋Q＝0，气体体积增大，对外做功，W＜0，则Q＞0，故气体需要吸热。
热力学第二定律习题详解(汇编)
习题十一 一、选择题 1．你认为以下哪个循环过程是不可能实现的 [ ] （A ）由绝热线、等温线、等压线组成的循环； （B ）由绝热线、等温线、等容线组成的循环； （C ）由等容线、等压线、绝热线组成的循环； （D ）由两条绝热线和一条等温线组成的循环。 答案：D 解：由热力学第二定律可知，单一热源的热机是不可能实现的，故本题答案为D 。 2．甲说：由热力学第一定律可证明，任何热机的效率不能等于1。乙说：热力学第二定律可以表述为效率等于100%的热机不可能制成。丙说：由热力学第一定律可以证明任何可逆热机的效率都等于2 1 1T T -。丁说：由热力学第一定律可以证明理想气体可逆卡诺热机的效率等于2 1 1T T - 。对于以上叙述，有以下几种评述，那种评述是对的 [ ] （A ）甲、乙、丙、丁全对； （B ）甲、乙、丙、丁全错； （C ）甲、乙、丁对，丙错； （D ）乙、丁对，甲、丙错。 答案：D 解：效率等于100%的热机并不违反热力学第一定律，由此可以判断A 、C 选择错误。乙的说法是对的，这样就否定了B 。丁的说法也是对的，由效率定义式2 1 1Q Q η=-，由于在可逆卡诺循环中有2211Q T Q T =，所以理想气体可逆卡诺热机的效率等于21 1T T -。故本题答案为D 。 3．一定量理想气体向真空做绝热自由膨胀，体积由1V 增至2V ，此过程中气体的 [ ] （A ）内能不变，熵增加； （B ）内能不变，熵减少； （C ）内能不变，熵不变； （D ）内能增加，熵增加。 答案：A 解：绝热自由膨胀过程，做功为零，根据热力学第一定律2 1V V Q U pdV =?+?，系统内能 不变；但这是不可逆过程，所以熵增加，答案A 正确。 4．在功与热的转变过程中，下面的那些叙述是正确的？[ ] （A ）能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸取热量，使之完全变为有用功；
高三物理的教学计划
高三物理的教学计划 一、情况分析 一教材分析：高中前两年已经基本完成了高中物理教学内容，高三年级将进入全面的 总复习阶段，为了配合高三的总复习，学校统一订购了由光明出版社编写的《三维设计》 作为高三复习教材，该书以高中物理课程标准和高考考试大纲为指导，以2021年普通高 考考试说明为依据编写，作为本学年参考用，本学期拟定完成本书的第一至第十三章的第 一轮复习。 二学情分析： 1、课堂情况：由于是高三年级，即将面临着高考的选拔考试，大多数的学生对基础 知识的求知欲望比较强烈。所以课堂纪律比较好，都比较认真地听课，自觉地与老师互动，完成教学任务。 2、对基础知识的掌握：高三279，275为理科基础班，虽然相对来说物理基础较差， 但学习能力有着较大的差异，根据前段时间的观察和摸底，大多数的学生对基本知识的掌 握不够牢固，各章各节的知识点尚处于分立状态，不能很好地利用知识解决相应的基本问题，所以对知识的了解和掌握有待地提高。 3、解题技能：利用物理知识解决有关综合问题的能力很差，学生解决问题的技能还 有待提高。 二、教学目标与任务 加强和利用知识点的复习，尽快帮助学生把各章分立的知识点建立成为网状的状态， 掌握物理思想的应用物理知识解决相关问题的思维方法，进一步提高解决问题的技能。具 体地说： 1、知识方面，应达到熟练掌握每一个知识点的要求，即看到一个题目以后，题中包 含了哪些知识点要一清二楚，不能模模糊糊，并且知识点之间的联系也要清楚， 2、技能方面，主要是进一步培养学生分析问题和解决问题的能力，作到常规思维、 逆向思维和发散思维相结合，同时，要求学生熟练掌握基本的解题方法，从而提高学生的 解题速度。 3、情感与价值观方面，引导学生形成正确的价值观、人生观、世界观，使学生在物 理美中陶冶自己的情操，从而达到全面育人的目的。 三、方法与措施
热力学第一定律及其思考
热力学第一定律及其思考 摘要：在19世纪早期，不少人沉迷于一种神秘机械——第一类永动机的制造，因为这种设想中的机械可以使系统不断的经历状态变化后又回到原来状态，而不消耗系统的内能，同时又不需要外界提供任何能量，但却可以不断地对外界做功。在热力学第一定律提出之前，人们经过无数次尝试后，所有的种种企图最后都以失败而告终。直至热力学第一定律发现后，第一类永动机的神话才不攻自破。本文就这一伟大的应用于生产生活多方面的定律的建立过程、具体表述、及生活中的应用——热机，进行简单展开。 关键字：内能；热力学；效率；热机 1.热力学第一定律的产生 1.1历史渊源与科学背景 火的发明和利用是人类支配自然力的伟大开端,是人类文明进步的里程碑。18世纪中期,苏格兰科学家布莱克等人提出了热质说。这种理论认为,热是由一种特殊的没有重量的流体物质,即热质（热素）所组成,并用以较圆满地解释了诸如由热传导从而导致热平衡、相变潜热和量热学等热现象,因而这种学说为当时一些著名科学家所接受,成为十八世纪热力学占统治地位的理论。 十九世纪以来热之唯动说渐渐地为更多的人们所注意。特别是英国化学家和物理学家克鲁克斯（M.Crookes，1832—1919）,所做的风车叶轮旋转实验,证明了热的本质就是分子无规则运动的结论。热动说较好地解释了热质说无法解释的现象,如摩擦生热等。使人们对热的本质的认识大大地进了一步。戴维以冰块摩擦生热融化为例而写成的名为《论热、光及光的复合》的论文,为热功提供了有相当说服力的实例,激励着更多的人去探讨这一问题。 1.2热力学第一定律的建立过程 19世纪初，由于蒸汽机的进一步发展，迫切需要研究热和功的关系，对蒸汽机“出力”作出理论上的分析。所以热与机械功的相互转化得到了广泛的研究。1836年，俄国的赫斯：“不论用什么方式完成化合，由此发出的热总是恒定的”。1830年，法国萨迪·卡诺：“准确地说，它既不会创生也不会消灭，实际上，它只改变了它的形式”。这时能量转化与守恒思想的已经开始萌发，但卡诺的这一思想，在1878年才公开发表，此时热力学第一定律已建立了。 德国医生、物理学家迈尔在1841-1843年间提出了热与机械运动之间相互转化的观点，这是热力学第一定律的第一次提出。迈尔在一次驶往印度尼西亚的航行中，给生病的船员做手术时，发现血的颜色比温带地区的新鲜红亮，这引起了迈尔的沉思。他认为，食物中含有的化学能，可转化为热能，在热带情况下，机体中燃烧过程减慢，因而留下了较多的氧。迈尔的结论是：“因此力（能量）是不灭的，而是可转化的，不可称量的客体”。并在1841年、1842年撰文发表了他的观点，在1845年的论文中，更明确写道：“无不能生有，有不能变无。”“在死的或活的自然界中，这个力（能）永远处于循环和转化之中。” 焦耳设计了实验测定了电热当量和热功当量，用实验确定了热力学第一定律，补充了迈尔的论证。1845年，焦耳为测定机械功和热之间的转换关系，设计了“热功当量实验仪”，并反复改进，反复实验。1849年发表《论热功当量》，1878年发表《热功当量的新测定》，最后得到的数值为423.85公斤·米/千卡，焦耳测热功当量用了三十多年，实验了400多次，
第二章 热力学第一定律-概念题答案
第二章热力学第一定律习题答案 自测题 1.判断题。下述各题中的说法是否正确？正确的在图后括号内画“√”，错误的画“×”（1）隔离系统的热力学能U是守恒的。（√） （2）理想气体的完整定义是：在一定T、P下既遵守pV=nRT又遵守(?U/?V)T =0的气体叫做理想气体。（×） （3）1mol 100℃、101325Pa下的水变成同温同压下的水蒸气，该过程的△U=0.（×） 2. 选择题。选择正确答案的编号，填在各题题后的括号内： (1) 热力学能U是系统的状态函数，若某一系统从一始态出发经一循环过程又回到始态，则系统热力学能的增量是：（ A ） （A）△U=0 ; （B）△U>0; (C) △U<0 (2) 当系统发生状态变化时，则焓的变化为：△H=△U+△（pV），式中△（pV）的意思是：（ B ） (A) △(PV)= △P△V; (B) △(PV)=P2V2- P1V1 (C) △(PV)=P△V+V△P (3) 1mol理想气体从P1、V1、T1分别经（a）绝热可逆膨胀到P2、V2、T2；（b）绝热恒外压膨胀到P’2、V’2、T’2，若P2= P’2，则（C ）。 （A）T’2=T2, V’2=V2; (B) T’2> T2 , V’2< V2; (C) T’2> T2, V’2> V2 3.填空题。在以下各小题中画有“______”处或表格中填上答案 （1）物理量Q（热量）、T(热力学温度)、V（系统体积）、W（功），其中用于状态函数的是___T, V___；与过程有关的量是___Q, W___；状态函数中用于广延量的是__V_____；属于强度量的是___T______。 (2) Q v=△U应用条件是_封闭系统____;__恒容____;__W’=0______。 （3）焦耳—汤姆逊系数μJ-T__=(?T/?p)H___，μJ-T>0表示节流膨胀后温度___低于___节流膨胀前温度。 计算题 一、273.15K、1013250Pa的0.0100m3双原子理想气体，分别经过下列过程，到达终态压力为101325Pa。试计算系统经过每种过程后的终态温度和W、Q及△U。 （1）等温可逆膨胀；（2）绝热可逆膨胀； （3）反抗恒定外压p ex=101325Pa，恒温膨胀； （4）反抗恒定外压p ex=101325Pa，绝热膨胀。 二、若将2mol、300K、1013250Pa的理想气体，先等容冷却到压力为101325Pa，再等压加热到300K。试求该过程总的W、Q、△U和△H。 三、1mol单原子理想气体经可逆过程A、B、C三步，从始态1经状态2、3，又回到始态1。已知该气体的C v,m=1.5R。试填充下表：
2.2热力学第一定律对理想气体的应用
§2.2 热力学第一定律对理想气体的应用 2．2．1、等容过程 气体等容变化时，有=T P 恒量，而且外界对气体做功0=?-=V p W 。根据 热力学第一定律有△E=Q 。在等容过程中，气体吸收的热量全部用于增加内能，温度升高；反之，气体放出的热量是以减小内能为代价的，温度降低。 p V i T C n E Q V ???= ??=?=2 式中 R i T E v T Q C V ?=??=?=2)(。 2．2．1、等压过程 气体在等压过程中，有=T V 恒量，如容器中的活塞在大气环境中无摩擦地自 由移动。 根据热力学第一定律可知：气体等压膨胀时，从外界吸收的热量Q ，一部分用来增加内能，温度升高，另一部分用于对外作功；气体等压压缩时，外界对气体做的功和气体温度降低所减少的内能，都转化为向外放出的热量。且有 T nR V p W ?-=?-= T nC Q p ?= V p i T nC E v ??=?=?2 定压摩尔热容量p C 与定容摩尔热容量V C 的关系有R C C v p +=。该式表明：1mol 理想气体等压升高1K 比等容升高1k 要多吸热8.31J ，这是因为1mol 理想气体等压膨胀温度升高1K 时要对外做功8.31J 的缘故。 2．2．3、等温过程 气体在等温过程中，有pV =恒量。例如，气体在恒温装置内或者与大热源想
接触时所发生的变化。 理想气体的内能只与温度有关，所以理想气体在等温过程中内能不变，即△E =0，因此有Q=-W 。即气体作等温膨胀，压强减小，吸收的热量完全用来对外界做功；气体作等温压缩，压强增大，外界的对气体所做的功全部转化为对外放出的热量。 2．2．4、绝热过程 气体始终不与外界交换热量的过程称之为绝热过程，即Q=0。例如用隔热良好的材料把容器包起来，或者由于过程进行得很快来不及和外界发生热交换，这些都可视作绝热过程。 理想气体发生绝热变化时，p 、V 、T 三量会同时发生变化，仍遵循=T pV 恒 量。根据热力学第一定律，因Q=0，有 )(21122V p V p i T nC E W v -=?=?= 这表明气体被绝热压缩时，外界所作的功全部用来增加气体内能，体积变小、温度升高、压强增大；气体绝热膨胀时，气体对外做功是以减小内能为代价的，此时体积变大、温度降低、压强减小。气体绝热膨胀降温是液化气体获得低温的重要方法。 例：0.020kg 的氦气温度由17℃升高到27℃。若在升温过程中，①体积保持不变，②压强保持不变；③不与外界交换热量。试分别求出气体内能的增量，吸收的热量，外界对气体做的功。 气体的内能是个状态量，且仅是温度的函数。在上述三个过程中气体内能的增量是相同的且均为： J T nC E v 6231031.85.15=???=?=?
高三物理教案全集(共250页)
力学 一、力 教学目标 1．知识目标： （1）理解高中学习的各种力的概念； （2）掌握高中学习的各种力的公式、单位及矢量性； （3）掌握高中学习的各种力之间的联系． 2．能力目标； （1）要求学生做到恰当选择研究对象，增长灵活运用知识的能力； （2）要求学生做到准确对研究对象进行受力分析，会把运动物体抽象为正确的物理模型； （3）培养学生正确的解题思路和综合分析问题的能力． 3．德育目标： （1）在教学的整个过程中，渗透物理学以观察、实验为基础的科学研究方法，以及注重理性思维的科学态度； （2）用科学家的言行教育学生如何做人． 教学重点、难点分析 1．对高一、高二学习的各种力进一步加深理解，进行全面系统的总结． 2．引导学生正确选取研究对象，掌握对研究对象进行受力分析的一般方法． 3．力学是整个物理学的基础，而受力分析又是解决物理问题最关键的步骤，熟练进行受力分析既是本节复习课的教学重点也是教学的难点． 教学过程设计 一、对复习的几点建议 1．提倡“三多、三少”．“三多”即多做小题，多做小综合题，多做变式型的常见题；“三少”即少做大题，少做大综合题，少做难题． [例1] 如图1-1-1所示，斜劈B置于地面上静止，物块A置于斜劈B上静止，求地面对斜劈B的摩擦力． 方法一：分别选A、B为研究对象进行受力分析，可以求得地面对斜劈B的摩擦力为零．
方法二：选整体为研究对象进行受力分析，可迅速得出地面对斜劈B的摩擦力为零． 可见，一道简单的题目，可以做得较复杂，也可以做得相当简单．此题关键在于研究对象选取是否巧妙．此外，若采用方法一，必须很明白作用力和反作用力的关系．这两种方法，学生都应该熟练掌握． 此题变式型为： [例2]斜劈B置于地面上静止，物块A在斜劈B上沿斜面匀速下滑，求地面对斜劈B的摩擦力．利用上述方法一，受力情况完全相同，所以地面对斜劈B的摩擦力为零． [例3]倾角为θ的斜劈B置于地面上静止，物块A在沿斜面向上F力的作用下沿斜面匀速上滑，求地面对斜劈B的摩擦力． 分别选A、B为研究对象进行受力分析可以求得地面对斜劈B的摩擦力为Fcos ． [例4]倾角为θ的斜劈B置于地面上静止，物块A在沿斜面向上F力的作用下沿斜面以加速度a匀加速上滑，求地面对斜劈B的摩擦力． 分别选A、 B为研究对象进行受力分析，可以求得地面对斜劈B的摩擦力为Fcos θ-macosθ． 由此可见，多做小题、变式型题可以帮助你掌握巩固基础知识，还可以帮助你灵活应用这些知识．只有基础知识巩固，才能在做难题时能力得到发挥． 2．自我诊断：错题改正，定期复习，做好标记． 在复习过程中，要不断地回顾，考察自己在哪个知识点容易出错．只有不断地对自己进行自我诊断，才能明确地知道自己的弱点，才能更有效地利用时间，提高成绩．值得注意的是：千万别盲从，不要看见别人干什么，自己就干什么．抓不住自己的重点．总做一些对自己提高成绩帮助并不太大的事，那样会得不偿失的． 要经常进行错题改正，建立错题档案本．错题不能只抄在本上，就完事了．必须要做定期复习，并且做上标记．一道错题，若第一次复习时做对了，可以做上标记，时间过得长一些再复习，若复习三次做对了，可以做上标记暂时不用管了，以后放寒假、暑假或一模、二模前再复习．这样，虽然你抄的错题越来越多，但通过每次的定期复习，不会做的，再做错的题目应该越来越少． 关于做错题本的建议： （1）分类别抄错题； （2）抄错题本身就是一次复习．用明显的颜色总结、归纳错误原因，以及得出的小结； （3）将题目抄在正页，在反面抄录答案，每一页在页边上开辟空白行，专供写错误原因、得出的小结以及复习的标记（日期、第几次）等用． 3．平时要经常准备“备忘录”．
热力学第一定律在状态变化过程中的应用
1.3 热力学第一定律在状态变化过程的应用 1.3.1 简单状态变化（物理变化） (1) 凝聚态体系 特点是：△V ≈ 0，体积功W ≈ 0，且Cp ≈ CV 恒压变温有： ? 恒温变压有： （2）气体体系 ①自由膨胀： 特点是 p 外=0，则W = 0 速度快 Q ≈0，则△U = 0 对理想气体：△T = 0，则△H = 0 对非理想气体： △H = △U + △(pV ) = p 2V 2－ p 1V 1 ②恒容过程 特点是 △V = 0，则 W = 0 △H = △U + V △p 对理想气体△U = nCV ,m △T ， △H = nCp ,m △T ③恒压过程 特点是 p 体= p 外= p ，故 W = － p △V △U = △H － p △V 对理想气体: △U = nCV ,m △T ，△H = nCp ,m △T W = － p △V = nR △T Q H T nC T nC U p V =?=≈=?? ?2 1 21T T m ,T T m ,d d 0d 2 1 T T m ,===?? T nC Q U V p V V P V P PV U H ?≈-=?+?=?1122)(? ==?2 1 T T m ,d T nC Q U V ?==?2 1 T T m ,d T nC Q H p p ?==?2 1 T T m ,d T nC Q U V V
④恒温过程（只讨论理想气体的恒温过程） 特点是 △T = 0，对理想气体有 △U =△H = 0 ▲恒温可逆过程 ▲恒温不可逆过程： 计算要依过程特点而定 ⑤绝热过程 特点是 Q = 0，则△U = W ，△H =△U + △(pV ) 对理想气体： △U = nCV ,m △T ，△H = nCp ,m △T ▲绝热可逆过程 可以导出：理想气体绝热可逆过程方程： γpV =常数 ▲绝热不可逆过程： 绝热可逆过程方程不能用！！！ 由热力学第一定律导出结果 1.3.2 2. 相态变化 （1）可逆相变 在正常相变点处进行的相变过程可视为恒温恒压可逆过程，则Qp =△H ，称为相变热，如蒸发热(△vap H )，升华热(△sub H )，熔化热( △fus H )等，或△vap H m ， △sub H m ，△fus H m ，等等。 通过相变过程的量热或者热分析获得相变热 W =－p △V △U = Q +W =△trs H －p △V 注意计算过程中的近似处理： ※考虑融化时：△V 1 ≈ 0，则△U 1≈△H 1 ※考虑蒸发时： V 气＞＞ V 液， 则△V = V 气 － V 液≈ V 气 ， W =－p △V ≈ －pV 气 = －nRT 1 2 ln d )d (2 12 1 V V nRT V V nRT V p W Q V V V V ==--=-=? ?T nC H m p ?=?,??- =-=?=2 1 2 1 d )(d )(V V V V V V K V p U W T nC U m V ?=?,
第18章 热力学第二定律
第十八章 热力学第二定律 一、选择题 18.1、热力学第二定律表明[ ] (A) 不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其它影响 (B) 在一个可逆过程中,工作物质净吸热等于对外作的功 (C) 摩擦生热的过程是不可逆的 (D) 热量不可能从低温物体传到高温物体 18.2、功与热的转变过程中，下面的叙述不正确的是[ ] (A) 不可能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸收热量，使之完全变为有用功而其它物体不发生变化 (B) 可逆卡诺循环的效率最高但恒小于1 (C) 功可以全部变为热量，而热量不能完全转化为功 (D) 绝热过程对外做功，则系统的内能必减少 18.3、在327c ?的高温热源和27c ?的低温热源间工作的热机，理论上的最大效率为[ ] (A) 100% (B) 92% (C) 50% (D) 10% (E) 25% 18.4、1mol 的某种物质由初态（01,P T ）变化到末态（02,P T ），其熵变为[ ] (A) 0 (B) 21T V T C dT T ? (C) 21T P T C dT T ? (D) 21V V P dV T ? 18.5、下列结论正确的是[ ] (A) 不可逆过程就是不能反向进行的过程 (B) 自然界的一切不可逆过程都是相互依存的 (C) 自然界的一切不可逆过程都是相互独立的，没有关联 (D) 自然界所进行的不可逆过程的熵可能增大可能减小 二、填空题 18.6、热力学第二定律的两种表述分别是
(1) ；(2）。 18.7、第二类永动机不可能制成是因为 它违背了。 18.8、任意宏观态所对应的，称为该宏观态的热力学概率。 18.9、对于孤立体系，各个微观状态出现的概率。 18.10、热力学第二定律表明自然界与热现象有关的过程都是。开尔文表述表明了过程是不可逆的，克劳修斯表述表明过程是不可逆的。 三、计算和证明题 18.11、证明：等温线与绝热线不可能有两个交点。 18.12、证明：两条绝热线不可能相交。 18.13、证明开尔文表述与克劳修斯表述的等价性。 18.14、若要实现一密闭绝热的房间冷却，是否可以将电冰箱的门打开由电冰箱的运转实现？ 18.15、νmol的理想气体经绝热自由膨胀后体积由V变到2V，求此过程的熵变。 18.16、将1Kg，20c?的水放到500c?的炉子上加热，最后达到100c?，已知水的比热是3 4.1810/() J Kg K ??，分别求炉子和水的熵变。 18.17、用两种方法将1mol双原子理想气体的体积由V压缩至体积为V/2；（1）等压压缩；（2）等温压缩；试计算两种过程的熵变。 18.18、1mol理想气体由初态（ 1,T 1 V）经某一过程到达末态（ 2 , T 2 V），求熵变。
高三物理教学计划
高三物理教学计划 高三物理教学计划范本 【范文一：高三物理教学计划】 一、情况分析 （一）教材分析： 高中前两年已经基本完成了高中物理教学内容，高三年级将进入全面的总复习阶段，为了配合高三的总复习，学校统一订购了由光明出版社编写的《三维设计》作为高三复习教材，该书以高中物理课程标准和高考考试大纲为指导，以2012年普通高考考试说明为依据编写，作为本学年参考用，本学期拟定完成本书的第一至第十三章的第一轮复习。 （二）学情分析： 1、课堂情况：由于是高三年级，即将面临着高考的选拔考试，大多数的学生对基础知识的求知欲望比较强烈。所以课堂纪律比较好，都比较认真地听课，自觉地与老师互动，完成教学任务。 2、对基础知识的掌握：高三279，275为理科基础班，虽然相对来说物理基础较差，但学习能力有着较大的差异，根据前段时间的观察和摸底，大多数的学生对基本知识的掌握不够牢固，各章各节的知识点尚处于分立状态，不能很好地利用知识解决相应的基本问题，所以对知识的了解和掌握有待地提高。 3、解题技能：利用物理知识解决有关综合问题的能力很差，学生解决问题的技能还有待提高。 二、教学目标与任务
加强和利用知识点的复习，尽快帮助学生把各章分立的知识点建立成为网状的状态，掌握物理思想的应用物理知识解决相关问题的思维方法，进一步提高解决问题的技能。具体地说： 1、知识方面，应达到熟练掌握每一个知识点的要求，即看到一个题目以后，题中包含了哪些知识点要一清二楚，不能模模糊糊，并且知识点之间的联系也要清楚， 2、技能方面，主要是进一步培养学生分析问题和解决问题的能力，作到常规思维、逆向思维和发散思维相结合，同时，要求学生熟练掌握基本的解题方法，从而提高学生的解题速度。 3、情感与价值观方面，引导学生形成正确的价值观、人生观、世界观，使学生在物理美中陶冶自己的情操，从而达到全面育人的目的。 三、方法与措施 1、面向全体，分类指导。从学生的全面素质提高，对每一位学生负责的基本点出发，根据各层次学生具体情况，制定恰当的教学目标，满腔热情地使每一位学生在高三阶段都能得到发展和进步。 2、抓好基础，培养能力。认真学习新的课程标准与高考大纲，研究高考理综能力测试中物理部分的试题难度和特点，使自复习教学更具有计对性，在教学中应强调理解。掌握好基础知识，基本技能和基本方法。同时，也要注意培养学生独立阅读，独立形成物理情景或建立物理模型，独立分析物理过程、独立解决物理问题的能力。 3、研究教法、改进教学、教学相长。认真研究学生学习过程，掌握不同学生的学习主要障碍，在此基础上制订教学方案，要特别注意调动学习的积极性、尽可能把学生应该自己完成的学习任务交给学生自己独立完成。精心设计教学提高课堂教学效率，减轻学生负担。 四、教学时间安排
热力学第二定律的建立及意义
1引言 热力学第二定律是在研究如何提高热机效率的推动下, 逐步被人们发现的。19蒸汽机的发明,使提高热机效率的问题成为当时生产领域中的重要课题之一. 19 世纪20 年代, 法国工程师卡诺从理论上研究了热机的效率问题. 卡诺的理论已经深含了热力学第二定律的基本思想，但由于受到热质说的束缚，使他当时未能完全探究到问题的底蕴。这时，有人设计这样一种机械——它可以从一个热源无限地取热从而做功，这被称为第二类永动机。1850 年，克劳修斯在卡诺的基础上统一了能量守恒和转化定律与卡诺原理，指出：一个自动运作的机器，不可能把热从低温物体移到高温物体而不发生任何变化，这就是热力学第二定律。不久，1851年开尔文又提出：不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响；或不可能用无生命的机器把物质的任何部分冷至比周围最低温度还低，从而获得机械功。这就是热力学第二定律的“开尔文表述”。在提出第二定律的同时，克劳修斯还提出了熵的概念，并将热力学第二定律表述为：在孤立系统中，实际发生的过程总是使整个系统的熵增加。奥斯特瓦尔德则表述为：第二类永动机不可能制造成功。热力学第二定律的各种表述以不同的角度共同阐述了热力学第二定律的概念，完整的表达出热力学第二定律的建立条件并且引出了热力学第二定律在其他方面的于应用及意义。 2热力学第二定律的建立及意义 2.1热力学第二定律的建立 热力学第二定律是在研究如何提高热机效率的推动下, 逐步被人们发现的。但是它的科学价值并不仅仅限于解决热机效率问题。热力学第二定律对涉及热现象的过程, 特别是过程进行的方向问题具有深刻的指导意义它在本质上是一条统计规律。与热力学第一定律一起, 构成了热力学的主要理论基础。 18世纪法国人巴本发明了第一部蒸汽机,后来瓦特改进的蒸汽机在19 世纪得到广泛地应用, 因此提高热机效率的问题成为当时生产领域中的重要课题之一. 19 世纪20 年代, 法国工程师卡诺(S.Carnot, 1796～ 1832) 从理论上研究了热机的效率问题。
第一章热力学第一定律习题
第一章热力学第一定律 一选择题 1.选出下列性质参数中属于容量性质的量: ( C ) (A)温度T；(B)浓度c；(C)体积V；(D)压力p。 2.若将人作为一个体系，则该体系为: ( C ) (A)孤立体系；(B)封闭体系；(C)敞开体系；(D)无法确定。 3.下列性质属于强度性质的是: ( D ) (A)热力学能和焓；(B)压力与恒压热容； (C)温度与体积差；(D)摩尔体积与摩尔热力学能。 4.气体通用常数R 在国际单位制中为: ( B ) (A)0.082L·atm·mol-1·K-1；(B)8.314 J·mol-1·K-1； (C)1.987cal·mol-1·K-1；(D)8.314×107 erg·mol-1·K-1。 5.关于状态函数的下列说法中，错误的是 ( D ) (A)状态一定，值一定；(B)在数学上有全微分性质； (C)其循环积分等于零；(D)所有状态函数的绝对值都无法确定。 6.下列关系式中为理想气体绝热可逆过程方程式的是 ( C ) (A)p1V1=p2V2；(B)pV=k；(C)pVγ=k；(D)10V=k·T。 7.体系与环境之间的能量传递形式有多少种？ ( C ) (A) 1；(B) 3；(C) 2；(D) 4。 8.下列参数中属于过程量的是 ( C ) (A)H；(B)U；(C)W；(D)V。 9.下列关系式成立的是 ( A ) (A)理想气体(?U/?V)T=0；(B)理想气体(?U/?p)v=0； (C)实际气体(?U/?V)T=0；(D)实际气体(?U/?p)v=0。 10.下列叙述中正确的是 ( D ) (A)作为容量性质的焓具有明确的物理意义； (B)任意条件下，焓的增量都与过程的热相等； (C)作为强度性质的焓没有明确的物理意义； (D)仅在恒压与非体积功为零的条件下，焓的增量才与过程的热相等。 11.下列叙述中正确的是 ( C ) (A)热力学能是一种强度性质的量； (B)热力学能包括了体系外部的动能与位能； (C)焓是一种容量性质的量；
人教版高三年级物理教案
人教版高三年级物理教案 篇一：《力的合成》 一.教材简析 本节课力的合成，是在学生了解力的基本性质和常见几种力的基础上，通过等效替代思想，研究多个力的合成方法，是对前几节内容的深化。 本节重点介绍力的合成法则——平行四边形定则，但实际这是所有矢量运算的共同工具，为学习其他矢量的运算奠定了基础。 更重要的是，力的合成是解决力学问题的基础，对今后牛顿运动定律、平衡问题、动量与能量问题的理解和应用都会产生重要影响。 因此，这节课承前启后，在整个高中物理学习中占据着非常重要的地位。 二、教学目标定位 为了让学生充分进行实验探究，体验获取知识的过程，本节内容分两课时来完成，今天我说课的内容为本节内容的第一课时。根据上述教材分析,考虑到学生的实际情况,在本节课的教学过程中，我制定了如下教学目标: 一、知识与技能 .理解合力、分力、力的合成的概念.理解力的合成本质上是从等效的角度进行力的替代. .探究求合力的方法——力的平行四边形定则，会用平行四边形定则求合力. 二、过程与方法 .通过学习合力和分力的概念，了解物理学常用的方法——等效替代法. .通过实验探究方案的设计与实施，体验科学探究的过程。 三、情感态度与价值观 .培养学生的合作精神，激发学生学习兴趣，形成良好的学习方法和习惯. .培养认真细致、实事求是的实验态度.
根据以上分析确定本节课的重点与难点如下： 一、重点 .合力和分力的概念以及它们的关系. .实验探究力的合成所遵循的法则. 二、难点 平行四边形定则的理解和运用。 三、重、难点突破方法——教法简介 本堂课的重、难点为实验探究力的合成所遵循的法则——平行四边形定则，为了实现重难点的突破，让学生真正理解平行四边形定则，就要让学生亲自体验规律获得的过程。 因此，本堂课在学法上采用学生自主探究的实验归纳法——通过重现获取知识和方法的思维过程，让学生亲自去体验、探究、归纳总结。体现学生主体性。 实验归纳法的步骤如下。这样设计让学生不仅能知其然，更能知其所以然，这也是本堂课突破重点和难点的重要手段。 本堂课在教法上采用启发式教学——通过设置问题，引导启发学生，激发学生思维。体现教师主导作用。 四、教学过程设计 采用六环节教学法，教学过程共有六个步骤。 教学过程第一环节、创设情景导入新课： 安排两个同学共提一桶水，再请全班力气的同学来提这一桶水，游戏虽简单，但能迅速调动学生参与课堂的积极性。然后用图片引导学生通过作用效果相同得出合力与分力的概念。由此引出—— 第二环节、新课教学： 展示合力与分力以及力的合成的概念，强调等效替代法。举例说明等效替代
高中物理第4章能量守恒与热力学定律3宏观过程的方向性4热力学第二定律5初识熵学业分层测评教科版3
宏观过程的方向性 热力学第二定律 初识熵 (建议用时：45分钟) [学业达标] 1．下列关于熵的有关说法正确的是( ) A．熵是系统内分子运动无序性的量度 B．在自然过程中熵总是增加的 C．热力学第二定律也叫做熵减小原理 D．熵值越大表示系统越无序 E．熵值越小表示系统越无序 【解析】根据熵的定义知A正确；从熵的意义上说，系统自发变化时总是向着熵增加的方向发展，B正确；热力学第二定律也叫熵增加原理，C错；熵越大，系统越混乱，无序程度越大，D正确，E错误． 【答案】ABD 2．下列说法正确的是( ) A．热量能自发地从高温物体传给低温物体 B．热量不能从低温物体传到高温物体 C．热传导是有方向性的 D．气体向真空中膨胀的过程是有方向性的 E．气体向真空中膨胀的过程是可逆的 【解析】如果是自发的过程，热量只能从高温物体传到低温物体，但这并不是说热量不能从低温物体传到高温物体，只是不能自发地进行，在外界条件的帮助下，热量也能从低温物体传到高温物体，选项A、C对，B错；气体向真空中膨胀的过程是不可逆的，具有方向性，选项D对，E错． 【答案】ACD 3．以下说法正确的是( ) 【导学号：74320064】A．热传导过程是有方向性的，因此两个温度不同的物体接触时，热量一定是从高温物体传给低温物体的 B．热传导过程是不可逆的 C．两个不同的物体接触时热量会自发地从内能多的物体传向内能少的物体 D．电冰箱制冷是因为电冰箱自发地将内部热量传给外界
E．热量从低温物体传给高温物体必须借助外界的帮助 【解析】热量可以自发地由高温物体传递给低温物体，热量从低温物体传递给高温物体要引起其他变化，A、B、E选项正确． 【答案】ABE 4．(2016·西安高二检测)下列说法中不正确的是( ) A．电动机是把电能全部转化为机械能的装置 B．热机是将内能全部转化为机械能的装置 C．随着技术不断发展，可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能 D．虽然不同形式的能量可以相互转化，但不可能将已转化成内能的能量全部收集起来加以完全利用 E．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 【解析】由于电阻的存在，电流通过电动机时一定发热，电能不能全部转化为机械能，A错误；根据热力学第二定律知，热机不可能将内能全部转化为机械能，B错误；C项说法违背热力学第二定律，因此错误；由于能量耗散，能源的可利用率降低，D正确；在电流做功的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，故E正确． 【答案】ABC 5．下列说法中正确的是( ) A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B．一切不违背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 E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆的 【解析】热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但可以自发地从高温物体传到低温物体；并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能实现，故A、C正确，B、D错误，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，则E正确． 【答案】ACE 6．下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是( ) 【导学号：74320065】A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开 B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开 C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动
高三物理教学心得3篇
高三物理教学心得3篇 多媒体辅助教学对高三物理教学过程、课堂信息量和师生之间的交流将产生较大影响,在物理实验教学和辅助课堂教学方面发挥着重要作用。下面是小编带来的高三物理教学心得体会，欢迎欣赏阅读。 高三物理教学心得一： 转眼间，短暂的一学期时光又即将过去。本学期我执教高三1班物理课和高三4个班的物理综合课，本人按照教学计划，认真备课、上课、听课、评课，及时批改试卷、讲评试卷，做好课后辅导工作，已经如期地完成了教学任务。为了以后能在工作中扬长避短，取得更好的成绩，现将本学期工作总结如下：一、认真组织好课堂教学，努力完成教学进度。二、加强高考研讨，实现备考工作的科学性和实效性。本学期，物理备课组的教研活动时间较灵活。 转眼间，短暂的一学期时光又即将过去。本学期我执教高三1班物理课和高三4个班的物理综合课，本人按照教学计划，认真备课、上课、听课、评课，及时批改试卷、讲评试卷，做好课后辅导工作，已经如期地完成了教学任务。为了以后能在工作中扬长避短，取得更好的成绩，现将本学期工作总结如下： 一、认真组织好课堂教学，努力完成教学进度。 二、加强高考研讨，实现备考工作的科学性和实效性。 本学期，物理备课组的教研活动时间较灵活。备课组成员将在教材处理、教学内容的选择、教法学法的设计、练习的安排等方面进行严格的商讨，确保教学工作正常开展。主要内容分为两部分：一是商讨综合科的教学内容，确定教学知识点和练习。二是针对物理课上的教学问题展开研讨，制定和及时调整对策，强调统一行动。另外，到外校取经，借鉴外校老师的经验，听取他们对高考备考工作的意见和建议，力求效果明显。三是多向老教师学习，多听他们的课，学习他们的课堂组织学习他们的教学思路，加强交流，取长补短，不断改进教学水平 三、对尖子生时时关注，不断鼓励。对学习上有困难的学生，更要多给一点热爱、多一点鼓励、多一点微笑。 四、经常对学生进行有针对性的心理辅导，让他们远离学习上的困扰，轻松迎战高考。 五、构建物理学科的知识结构，把握各部分物理知识的重点、难点 物理学科知识主要分力、电、光、热、原子物理五大部分。
11 热力学第二定律习题详解电子教案
11热力学第二定律 习题详解
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢2 习题十一 一、选择题 1．你认为以下哪个循环过程是不可能实现的 [ ] （A ）由绝热线、等温线、等压线组成的循环； （B ）由绝热线、等温线、等容线组成的循环； （C ）由等容线、等压线、绝热线组成的循环； （D ）由两条绝热线和一条等温线组成的循环。 答案：D 解：由热力学第二定律可知，单一热源的热机是不可能实现的，故本题答案为D 。 2．甲说：由热力学第一定律可证明，任何热机的效率不能等于1。乙说：热力学第二定律可以表述为效率等于100%的热机不可能制成。丙说：由热力学第一定律可以证明任何可逆热机的效率都等于211T T - 。丁说：由热力学第一定律可以证明理想气体可逆卡诺热机的效率等于211T T - 。对于以上叙述，有以下几种评述，那种评述是对的 [ ] （A ）甲、乙、丙、丁全对； （B ）甲、乙、丙、丁全错； （C ）甲、乙、丁对，丙错； （D ）乙、丁对，甲、丙错。 答案：D 解：效率等于100%的热机并不违反热力学第一定律，由此可以判断A 、C 选择错误。乙的说法是对的，这样就否定了B 。丁的说法也是对的，由效率定义式211Q Q η=-，由于在可逆卡诺循环中有2211 Q T Q T =，所以理想气体可逆卡诺热机的效率等于211T T - 。故本题答案为D 。 3．一定量理想气体向真空做绝热自由膨胀，体积由1V 增至2V ，此过程中气体的 [ ]
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢3 （A ）内能不变，熵增加； （B ）内能不变，熵减少； （C ）内能不变，熵不变； （D ）内能增加，熵增加。 答案：A 解：绝热自由膨胀过程，做功为零，根据热力学第一定律2 1V V Q U pdV =?+?，系统内能不变；但这是不可逆过程，所以熵增加，答案A 正确。 4．在功与热的转变过程中，下面的那些叙述是正确的？[ ] （A ）能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸取热量，使之完全变为有用功； （B ）其他循环的热机效率不可能达到可逆卡诺机的效率，可逆卡诺机的效率最高； （C ）热量不可能从低温物体传到高温物体； （D ）绝热过程对外做正功，则系统的内能必减少。 答案：D 解：（A ）违反了开尔文表述；（B ）卡诺定理指的是“工作在相同高温热源和相同低温热源之间的一切不可逆热机，其效率都小于可逆卡诺热机的效率”，不是说可逆卡诺热机的效率高于其它一切工作情况下的热机的效率； （C ）热量不可能自动地从低温物体传到高温物体，而不是说热量不可能从低温物体传到高温物体。故答案D 正确。 5．下面的那些叙述是正确的？[ ] （A ）发生热传导的两个物体温度差值越大，就对传热越有利； （B ）任何系统的熵一定增加； （C ）有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能够变为有规则运动的能量； （D ）以上三种说法均不正确。 答案：D 解：（A ）两物体A 、B 的温度分别为A T 、B T ，且A B T T >，两物体接触后， 热量dQ 从A 传向B ，经历这个传热过程的熵变为11( )B A dS dQ T T =-，因此两
高三物理复习教案
高三物理复习教案 静电场 教学目标 通过复习整理静电场的规律、概念，建立静电扬的知识结构。利用场的思想、场叠加的思想认识和解决电场问题，加深对静电场的理解。 教学重点、难点分析 静电场部分的内容概念性强，规律内容含义深刻，是有关知识应用的基础。但由于概念和规律较抽象，对掌握这些概念和规律造成了一定的难度。所以，恰当地建立有关的知识结构，处理好概念之间、规律之间的关系，是解决复习困难的有效方式。 教学过程设计 教师活动 一、对规律和概念的回顾 从本节课开始，我们复习静电场的有关知识，请同学们回顾一下，我们原来学过的规律和概念都有哪些？（将学生分组，进行回顾和整理） 学生活动 学生按组，回忆已学的有关知识，相互提醒，相互启发。 在教师的安排下，每组学生选择一名代表，将他们整理的知识内容写在黑板上。（安排3个，由于内容基本相同，其它组再做一些补充。） 学生代表上台。 建立知识结构： 从同学们整理出来的知识内容上看，基本上能够把静电场的有关内容列举出来，但一般来说，每个同学在整理知识时，方式方法又有所区别。为了使知识在我们头脑中更有利于理解和记忆，建立一个适合于自己的知识结构网络是必要的和有效的。下面，我们来共同构造这个静电场部分的知识结构网络。 （带领学生整理和建立静电场的知识结构，知识结构图表见附图） 二、静电场概念的几个问题讨论 1．场概念的巩固 ［问题1］带电小球A、C相距30cm，均带正电。当一个带有负电的小球B放在A、C 间连线的直线上，且B、C相距20cm时，可使C恰受电场力平衡。A、B、C均可看成点电
荷。①A 、B 所带电量应满足什么关系？②如果要求A 、B 、C 三球所受电场力同时平衡， 它们的电量应满足什么关系？ 学生读题、思考，找学生说出解决方法。 通过对此题的分析和求解，可以加深对场强概念和场强叠加的理解。学生一般从受力平 衡的角度进行分析，利用库仑定律求解。在学生解题的基础上做以下分析。 分析与解：①C 处于平衡状态，实际上是要求C 处在A 、B 形成的电场中的电场强度为 零的地方。 既然C 所在处的合场强为零，那么，C 所带电量的正或负、电量的多或少均对其平衡无 影响。 ②再以A 或B 带电小球为研究对象，利用上面的方法分析和解决。 答案：①q A ∶q B =9∶4，②q A ∶q B ∶q C =9∶4∶36。 [问题2]如图3－1－1所示，在方框区域内有匀强电场，已知U A =2V ，U B =－6V ，U C = －2V 。试用作图法画出电场中电场线的方向。 学生读题、思考。找学生在黑板上作图。 通过此题的分析和解决，使学生对匀强电场的理解更深刻。 分析和解：据题A 、B 两点间的电势差为8V ，A 、C 两点间的电势差为4V 。所以，先 将A 、B 两点用直线连接，则A 、B 两点间的中点的电势为4V ，与C 点的电势相同。将这 两点连起来，就是电势为－2V 的等势线，电场线应与该直线垂直，且由高电势点指向低电 势点。（如图3－1－1所示） [问题3]我们知道，公式2r Q k E =表示点电荷Q 的场中的某一点的电场强度，得到的单位为N/C ；公式d U E =表示匀强电场中的场强。大小，其单位为V/m 。那么，单位N/C 能否用在匀强电场中？如果能，其物理意义是什么？单位V/m 能否用在点电荷的电场中，如 果能，其物理意义又是什么？