江苏专版2019年高考物理总复习第51讲热力学第一定律能量守恒定律讲义.doc
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1、第51讲热力学第一定律能量守恒定律考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求热力学第一定律、能源与可持续发展14年T12A(2)填空,考查了热力学第一定律公式UQW的应用理解15年T12A(2)填空,考查了热力学第一定律和内能理解16年T12A(3)计算,考查气体实验定律分析综合17年T12A(1)选择,考查了热力学第一定律和气体状态变化图理解弱项清单,等温过程认为是热传递为零的过程,热力学第一定律中各量的意义及正负号的规定混乱,表达式出现不规范表述,对PV的含义不理解,对理想气体内能的概念不理解将循环过程割裂为若干个小过程增加错误知识整合1改变物体内能的方式:_和_从效果上看,两种方式
2、是等效的但是有本质的区别:_是其他形式的能向内能转化,_是内能在不同物体(或物体的不同部分)间内能的转移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_和外界对它_的和(2)表达式:_其中U是_,Q是_,W是_3能量守恒定律(1)内容:能量既不会_,也不会_,它只能从一种形式_为其他形式,或者从一个物体_另一个物体,在_的过程中其总量不变(2)对能量守恒定律的理解及应用自然界中能量的存在形式:物体运动具有动能、分子运动具有分子动能、电荷运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等,可见,在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应不同形式的能量之间可以相互转化,且这一转化过程
3、是通过做功来完成的某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等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相等在利用能量守恒定律解题时,要注意先搞清楚过程中有几种形式的能在转化或转移,分析初、末状态,确定E增、E减各为多少,再由E增E减列式计算第一类永动机不可能制成,因为第一类永动机的思想违背了_定律4能源和可持续发展(1)能源:能源就是向自然界提供能量转化的物质(矿物质能源、核物理能源、大气环流能源、地理性能源)能源是人类活动的物质基础从某种意义上讲,人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用在当今世界,能源的发展、能源和环境,是全世
4、界、全人类共同关心的问题,也是我国社会经济发展的重要问题(2)煤、石油等能源在使用后,最终都转化为内能,流散在周围的环境中分散在周围环境中的内能不管数量有多么巨大,却再也不能驱动机器做功了,这样转化的过程叫做_(3)能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品,要重视利用能源时对环境的影响,要重视开发新能源(如太阳能、生物质能、风能、水流能等),减少不可再生能源的应用(4)能量守恒,但我们仍要节能,从而减少能源的消耗,尤其是不可再生能源的消耗方法技巧考点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表达式:UWQ.3W、Q、U的“、”号法则物理量意义
5、符号WQU外界对物体做功物体吸收热量内能增加物体对外界做功物体放出热量内能减少4.判定物体内能变化的方法(1)当做功和热传递两种过程同时发生时,内能的变化就要用热力学第一定律进行综合分析(2)做功情况看气体的体积:体积增大,气体对外做功,W为负;体积缩小,外界对气体做功,W为正在等压变化时,气体对外做功或外界对气体做功均可以通过压强和体积变化的乘积来求解(3)与外界绝热,则不发生热传递,此时Q0.(4)如果研究对象是理想气体,则由于理想气体没有分子势能,所以当它的内能变化时,主要体现在分子动能的变化上,从宏观上看就是温度发生了变化【典型例题1】(17年常州一模)(1)如图所示,理想气体作图示的
6、循环,其中23过程是绝热过程,31过程是等温过程,则23过程中气体内能_(选填“增加”、“减小”或“不变”),31过程中气体_(选填“吸热”或“放热”)(2)理想气体变化过程如图(1)问,若23过程中气体对外界做功150 J,31过程中外界对气体做功100 J,试问:全过程气体对外做功为多少?12过程中气体吸收的热量为多少?【学习建议】理解等温过程绝热过程的区别,正确表达热力学第一定律公式及理解各量的意义,理想气体内能由什么决定1.(17年南京一模)如图所示,一定质量的理想气体从状态A经绝热过程到达状态B,再经等容过程到达状态C,此过程的p V图象如图所示,图中虚线为等温线在BC的过程中,气体
7、吸收热量为12 J则:(1)比较气体在A和B状态的内能UA、UB的大小;(2)气体从AB过程中气体对外界做的功考点2气体状态变化与热力学第一定律1若过程是绝热的,则Q0,WU,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W0,则QU,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U0,则WQ0或WQ,外界对物体做的功等于物体放出的热量4若过程为等压变化(1)若气体的温度增加、体积增大(膨胀),则内能增加U0,气体对外做功W0,并且Q|W|.(2)若温度降低、体积缩小(压缩)则U0,由UWQ可判定出QW.【典型例题2】(17年南通泰州一模)如图所示,在开口向上、
8、竖直放置的薄壁圆柱形容器内用质量m2.0 kg的活塞密封一部分气体,活塞在容器内能自由滑动且保持水平,容器的底面积S100 cm2,开始时气体的温度T1280 K,活塞到容器底的距离h120.0 cm.在气体从外界吸收Q40 J热量的过程中,活塞缓慢上升的距离h1.0 cm.已知大气压强p01.0105,重力加速度g10 m/s2.求:(1)活塞停止上升时容器内气体的温度T2;(2)密闭气体内能的增加量U.【典型例题3】(17年扬州期末)如图所示,一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再由状态B变化到状态C.已知状态A的温度为300 K.(1)求气体在状态B的温度;(2)由状态B变化到状态C
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