第三章　热力学定律　章末素养提升 学案（学生版+教师版）—2024年春高中物理人教版选择性必修三

第三章　热力学定律 章末素养提升 物理观念 描述热力 学的物理量 (1)热量(Q)：是传热过程中_____的改变量，用来度量单纯传热过程中_____转移的多少 (2)功(W): 做功过程是机械能或其他形式的能与内能之间的转化过程。功是该过程能量转化的量度 热力学 第一定律 内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的_____与外界对它所做的_____的和 表达式：ΔU＝_____ 热力学 第二定律 克劳修斯表述：热量不能_____地从低温物体传到高温物体 开尔文表述：不可能从_____吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响 第二类永动机不可能制成的原因：违背了_____ 能量守 恒定律 内容：能量既不会凭空_____，也不会凭空_____，它只能从一种形式_____为其他形式，或者从一个物体_____到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量_____ 第一类永动机不能制成的原因：违背了_____ 科学思维 1.经历绝热过程模型的构建过程，会推导热力学第一定律 2．能运用热力学第一定律解释和计算能量的转化和转移问题 3．能用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题 科学态度与责任 1.通过对能量守恒的探索过程，领会人类对自然的认识要有实践的过程 2．了解永动机的探索过程，领会科学探索的艰辛与曲折性 例1　对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是(　　) A．一定质量的气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收80 J的热量，则它的内能增大20 J B．物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一定减少 C．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热中，热量能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体 D．热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第二定律 例2　我国建成后的“天宫”空间站，是“天和核心舱”、“问天实验舱”和“梦天实验舱”的三舱组合体，三舱皆有“气闸舱”；航天员出站时，要途经“气闸舱”“减压”后才能出站；从太空返回空间站时要途经“气闸舱”“升压”后才能进站。“气闸舱”的原理如图所示，相通的两容器A、B之间装有阀门K，A内充满气体，B内为真空；打开阀门K后，A内的气体进入B中，达到平衡后，再关闭阀门K；B即为“气闸舱”。若整个系统跟外界没有热交换，气体为理想气体，则(　　) A．容器A内的气体进入容器B的过程中，气体膨胀，对外做了功 B．容器A内的气体进入容器B的过程中，气体膨胀，温度降低 C．容器A内的气体进入容器B的过程中，气体分子势能减少 D．即使阀门K一直处于打开状态，容器B中气体也不可能自发地全部退回到容器A中 例3　(2022·徐州市高二月考)一定质量的理想气体从状态a开始，经历a→b→c→d→a一次循环回到原状态，其体积随热力学温度变化的图像如图所示，其中ab、dc均垂直于横轴，ad、bc的延长线均过原点O。下列表述不正确的是(　　) A．在过程d→a中气体从外界吸收热量 B．在过程d→a中在单位时间单位面积上碰撞容器壁的气体分子数减少 C．在过程b→c中外界对气体做的功等于在过程d→a中气体对外界做的功 D．经历a→b→c→d→a一次循环，气体从外界吸收热量 例4　(2021·江苏卷)如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在汽缸中，活塞的面积为S，与汽缸底部相距L，汽缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为p0和T0。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与汽缸间的滑动摩擦力大小为Ff，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中： (1)内能的增加量ΔU； (2)最终温度T。 _____ _____ _____ _____ _____ _____ 例5　(2022·南通市高二期中)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其状 ... ...