71热力学第一第二定律高中物理模块.docx

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71热力学第一第二定律高中物理模块

§7.1热力学第一、第二定律

高考对应考点:

能的转化和能量守恒定律（学习水平B）

能量转化的方向性（学习水平A）

课时目标:

1、理解热力学第一定律。

2、能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。

3、理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界遵从的基本规律。

4、通过能量守恒定律的学习，认识自然规律的多样性和统一性。

5、知道第一类永动机是不可能实现的。

6、了解热传导过程的方向性。

7、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可制成。

8、了解热力学第二定律的两种表述方法以及这两种表述的物理实质。

9、了解什么是能量耗散。

重点难点:

1、运用热力学第一定律解释自然界能量的转化和转移问题。

2、了解热力学第二定律的两种表述方法以及这两种表述的物理实质，知道为什么第二类永动机不可制成。

知识精要：

一、能的转化和能量守恒定律

1、以多种形式存在于自然界，每一种形式的能对应于一种运动形式；

2、各种形式的能是可以相互的；

3、改变内能的两种方式：

__________________________。

4、做功是_______________________，热传递是_____________________。

5、热力学第一定律：

外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加ΔU，即ΔU=________________________。

6、能量守恒定律：

能量既不能，也不能，它只能从转化为，或者从转移到，在转化或转移的过程中，其总量；

7、能量守恒定律的另一种表述：

第一类永动机是不可能造成的。

二、能转化的方向性和能源开发

1、自然界的一切实际变化过程都具有，能的转化也是如此；

2、热力学第二定律*：

热不可能自发地、不付代价地从传到（第二类永动机是不可能造成的）；

3、能源危机的起因：

能量的与；

4、能够提供可利用能量的物质资源叫做；

5、目前，世界上消费的能源主要是等矿物类燃料；

6、如今能源形势比较严峻。

热身预习：

1、对下列过程判断错误的是（）

A．电流的能可能全部变为内能

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，燃气内能可能全部变为机械能

D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温度物体

2、下列说法中正确的是（）

A．物体放出热量，温度一定降低

B．物体内能增加，温度一定升高

C．热量能自发地从低温物体传给高温物体

D．温度越高，物体分子热运动的平均动能一定越大

3、能量转化是非常普遍的现象，下列关于能量转化的叙述中正确的是（）

A．洗衣机甩干衣服时，将内能转化为机械能

B．内燃机的做功冲程，将机械能转化为内能

C．炉灶中煤气燃烧时，将化学能转化为内能

D．用电热水器烧水时，将电能转化为机械能

4、关于能源的利用，下列说法中正确的是（）

A．由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要

B．能源的利用过程，实质上是能的转化和传递过程

C．现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气

D．煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能

5、直升飞机在空中匀速下降，以下说法正确的是（）

A.直升机的动能不变，机械能不变

B.直升机的重力势能减小，机械能也减小

C.直升机的动能转化为重力势能

D.直升机的重力势能转化为动能

6、通讯卫星板状的两翼是太阳电池板，它的作用是把能转化为能，供卫星使用。

7、由于自然界中自发的能量转移和转化是有的。

所以，在利用能量的过程中，总有一部分能量散失掉，可利用的能量会逐渐减少，这势必导致。

8、古代人“钻木取火”是通过摩擦生热的方式将机化为，电路中实现其他形式的能向电能转化的装置是。

精解名题：

1、如图,甲、乙两金属球完全相同,若将两球从相同的初温加热到相同的末温,且不计悬线和支持面的吸热,则（）.

A．甲球吸热较多

B．乙球吸热较多

C．两球吸热一样多

D．无法比较哪只球吸热较多

答案：

B（提示:

两球受热后,体积都要膨胀,甲球因放在不导热的水平面上,受热膨胀后,球的重心升高,要克服重力做功,而耗费一部分能量,所以用来提高球体温度的能量就减少了一些（严格地讲,是甲球内能的增量就减少了一些）.乙球情况刚好与甲球相反,乙球莺心的下降引起乙球重力势能的减少,重力对乙球做了功,所以乙球内能的增量要大于”供给的热量”,而两球因膨胀而引起的对大气的做功情况是几乎相同的,所以Δt甲＜Δt乙,选项B正确）

2、说明下列能源利用方式中的能量转化过程:

（1）水力发电:

_________________________________________.

（2）电动水泵抽水:

_______________________________________.

（3）柴油机车牵引列车前进:

_________________________________________.

（4）火箭发射人造卫星:

_________________________________________.

答案：

（1）机械能→电能

（2）电能→机械能（3）化学能→内能→机械能（4）化学能→内能→机械

3、某瀑布落差为50m，顶部流速为2m/s，水流面积为6m2，用它发电有65%的机械能转化为电能，其电功率为多大？

答案：

设在时间t内落下的水的质量为m，则m=ρSvt.

质量为m的水落下时损失的机械能为：

E机=mgh+

mv2

由题意65%E机=E电=Pt

所以P=

=3.9×106W

4、什么是第二类永动机？

为什么第二类永动机不可能造成？

答案：

能够从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化的热机称为第二类永动机。

第二类永动机是不可能制成的，因为机械能和内能的转化过程具有方向性，尽管机械能可以全部转化成内能，但内能却不能全部转化成机械能，而不引起其他变化

方法小结：

1、理解自然界中能量的转化和转移遵从能量守恒定律。

2、了解自然界中能量的转化和转移具有方向性。

巩固练习：

1、外界压缩气体做功20J，下列说法中正确的是（）

A．气体内能一定增加20J

B．气体内能增加必定小20J

C．气体内能增加可能小于20J

D．气体内能增加可能大于20J

2、物体吸收了热量后，下列说法中正确的是（）

A．温度一定升高

B．内能一定增加

C．状态一定发生变化

D．温度、内能、状态都可能不发生变化

3、一定量气体膨胀做功l00J，同时对外放热40J，气体内能的增加△U是（）

A．60JB．-60J

C．-140JD．140J

4、下列说法中正确的是（）

A．热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体

B．空调等设备就是利用了热传导的方向性

C.无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传递给高温物体

D．热量能自发地传递的条件是必须存在“温差”

5、如图，直立容器内部有被隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度较大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设此过程中气体吸热，气体内能增量为△，则（）

A．△

=

B．△

<

C．△

>

D．无法比较

6、氧气钢瓶充气后压强高于外界人气压，假设缓慢漏气时瓶内外温度始终相等且保持不变，氧气分子之间的相互作用.在该漏气过程中瓶内氧气（）

A．分子总数减少，分子总动能不变B．密度降低，分子平均动能不变

C．吸收热量，膨胀做功D．压强降低，不对外做功

7、有人设想用降低海水的温度可以得到大量的能量,相当于一个很好的永动机,关于这样的永动机,下列说法中正确的是（）.

A．这样做可以成功,因为它符合能量守恒定律

B．这样做不能成功,因为它违反能量守恒定律

C．这样做没有违反能量守恒定律,但是不能成功

D．这样做不能成功,因为它违反热力学第二定律

8、下列说法中正确的是（）

A．做功和热传递对改变物体内能是等效的，但它们在能量转换的方式上有所不同

B．热传递是将热量从热量多的物体转移到热量少的物体

C．从微观观点来看，热传递是外界物体分子无规则运动的能量与系统内分子无规则运动能量的转移过程

D．物体机械运动越快，分子运动也越快，内能越大

当堂总结：

自我测试：

1、用下述方法改变物体的内能，哪些属于做功的方式（）

A．物体在火炉旁被烤热B．用锯子锯木头，锯条变热

C．阳光照在湖面上，使湖水升温D．电流通过灯丝使灯丝发热

2、下列燃料中不属于化石燃料的是（）

A．煤B．木柴C．石油D．天然气

3、下列关于对能的转化和守恒定律的认识正确的是（）

A．某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加

B．某个物体的能减少,必然有其他物体的能增加

C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动不可能制成

D．石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了

4、利用下列哪种能源时,给人类带来的污染较小（）

A．煤B．石油C．天然气D．核能

5、对于在一个大气压下1㎏100℃的水变为1㎏100℃的水蒸气的过程中，下列说法中正确的是（）

A．水的内能增加，对外界做功，一定是吸热过程

B．水的内能不变，对外界做功，向外界吸热

C．水的内能减少，对外界不做功，向外界放热

D．水的内能增加，对外界做功，向外界放热

6、根据能量守恒，下列说法正确的是（）

A．物体对外界做功2J，并从外界吸收2J的热量，则物体内能增加4J

B．外界对物体做功2J，物体从外界吸收2J热量，则物体内能增加4J

C．外界对物体做功2J，物体向外界放出2J的热量，则物体内能不变

D．物体对外界做功2J，并向外界放出2J的热量，则物体内能减少4J

7、相互作用的两个物体没有发生热传递,这是因为它们具有有相同的（）

A．体积B．热量C．温度D．比热

8、如图所示的实验装置中,把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部,当很快向下压活塞时,由于被压缩的气体骤然变热,温度升高达到乙醚的燃点,使浸有乙醚的棉花燃烧起来,此实验的目的是要说明对物体（）

A．做功可以增加物体的热量

B．做功可以改变物体的内能

C．做功一定会升高物体的温度

D．做功一定可以使物态发生变化

9、下列改变物体内能的物理过程中,属于对物体做功来改变物体内能的有（）

A．用锯子锯木料,锯条温度升高B．阳光照射地面,地面温度升高

C．搓搓手就感觉手暖和些D．擦火柴时,火柴头燃烧起来

10、下列过程中,由于热传递而使物体内能改变的是（）

A．用打气筒给自行车打气时,打气筒下部温度升高

B．太阳光照在物体上,物体温度升高

C．食品放入冰箱,温度降低

D．用铁锤连续打击物体使物体温度升高

11、下列说法中正确的是（）

A．热量能够从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体

B．机械能可以全部转化为内能而不引起其他变化

C．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

D．凡是不违背能量守恒定律的过程都一定能实现

12、室内有一盛满水的高大容器，水温等于室温，现有一个气泡从容器底部缓慢上升，那么上升过程中，对泡内的气体（视为理想气体），下列说法中不正确的是（）

A．体积不断增大

B．内能不断减小

C．要不断吸热

D．压强不断减小

13、假设在一个完全密封绝热的室内，放一台打开门的电冰箱，然后遥控接通电源，令电冰箱工作一段较长时间后再遥控断开电源，等室内各处温度达到平衡时，室内气温比接通电源前：

（）

A．一定升高了

B．一定降低了

C．一定不变

D．可能升高，可能降低，也可能不

14、下列说法中，正确的是：

（）

A．热力学第二定律是热力学第一定律的另一种表达方式

B．热力学第二定律实质上就是能量守恒定律

C．内能可以全部转化为机械能，而不引起其他变化

D．机械能可以全部转化为内能，而不引起其他变化

15、下列过程中，可能发生的是：

（）

A．某工作物质从高温热源吸收20kJ的热量，全部转化为机械能，而没有其他任何影响

B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，恢复原状

C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高

D．将两瓶不同液体自发互融，然后又自发地各自分开

16、空气压缩机在一次压缩过程中,活塞对空气做功为1.2×105J,空气的内能增加了0.8×105J,则空气_________（选填”吸收”或”放出”）热量为________J.

17、用气筒给自行车打气，每次对活塞加75N的压力，活塞行程为40cm，每压一次，被压缩气体的内能都增加8.5J，则过程中被压缩气体是____热（填“吸”或“放”），传递的热量是__________J。

18、两人共同拉锯伐木，每人在180s内拉动60次，每次拉动的距离为75cm，两人用的力均为20N，做功的40%转变为热，则每秒钟产生的热量是多少？

若产生的热量20%被钢锯吸收，则60s后钢倨的温度将升高多少度？

（设钢锯的比热为1.2×102J/kg·0C，钢锯的质量为0.5kg）

19、横截面积为3dm2的圆桶内装有0.6㎏的水，太阳光垂直照射了2分钟，水温升高了1℃，设大气层的太阳能只有45℅到达地面，试估算太阳的全部辐射功率为多少？

（保留1位有效数字，设太阳与地球之间平均距离为1.5×1011m）

20、风力发电作为一种无污染，低成本的电力产生，发展前景广阔，我国风力资源丰富，到2000年底我国风力发电机的总装机容量已达2.64×106KW，风力发电的原理是利用风推动叶轮转动将风的动能转化为叶轮的动能，再将叶轮的动轮转化为电能

（1）设空气的密度为

，叶轮每个车叶的长度均为L，通过叶轮的风速为v，整个发电机的效率为η，那么每台发电机发出的电功率P是多少？

（2）我国研制Wb－646型风力发电机每个车叶的长度L＝22m。

当风速达到v＝15m/s时，其输出功率可达P＝600KW，求该风力发电机将风的动能转化为电能的总效率η（空气密度ρ＝1.29kg/m3）

参考答案：

知识精要

一、

2、转化

3、做功和热传递

4、能量的转化能量的转移

5、W+Q

6、创生消失一种形式另一种形式一个物体另一个物体不变

二、

1、方向性

2、低温物体高温物体

3、耗散退化

4、能源

5、煤炭、石油、天然气

热身预习

1、C2、D3、C4、BCD5、B6、太阳电7、方向性能源危机

8、机械能内能电源

精解名题

见上面题目后

巩固练习

1、CD2、D3、C4、D5、B6、BC7、CD8、AC

自我测试

1、BD2、B3、ABC4、CD5、A6、BCD7、C8、B9、ACD

10、BC11、BC12、B13、A14、D15、C16、放出0.4×105

17、放21.5

18、

19、

20、

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