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热力学第一定律

一、热力学第一定律

1．内能改变的两种方式

⑴功和内能变化的关系

从19世纪30年代起，人们逐渐认识到，为了使系统的热学状态发生变化，既可以向它传热，

也可以对它做功。从1840年起，英国物理学家焦耳进行了多种多样的实验，以求精确测定

外界对系统做功和传热对于系统状态的影响，以及功与热量的相互关系。

①绝热过程：系统变化过程中，只由于做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向

外界放热，这样的过程叫做绝热过程。

②焦耳的实验表明，要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由始末两个状态

决定，而与功的方式无关。

U

③当系统从某一状态经过绝热过程达到另一状态时，内能的增加量就等于外界对系统

WUU2U1W

所做的功，用式子表示为。

⑵热量和内能变化的关系

不仅对系统做功可以改变系统的热力学状态，单纯的对系统传热也能改变系统的热力学状态。

所以，热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。

UUU

当系统从状态1经过单纯的传热到达状态2，内能的增加量21就等于外界向系统

QUQ

传递的热量，即。

⑶改变物体内能的两种方式的比较

做功热传递

外界对物体做功，物体的内能增物体吸收热量，内能增加；物体放

内能变化加；物体对外界做功，物体的内能出热量，内能减少

减少

本质其它形式的能与内能之间的转化不同物体间或同一物体不同部分

之间内能的转移

相互联系做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是相同的

典例精讲

【例1.1】．下列说法中正确的是（）

A．高温的物体具有热量多，低温的物体具有热量少

B．将物体举高或者使其加速，都会使物体内能增大

C．冬天手感到冷时，搓搓手就会感到暖和些。这是利用做功来改变物体内能

D．做功和热传递是两种不同的物理过程，但在改变物体内能上是等效的

【分析】做功和热传递均可以改变物体的内能，但是改变物体内能的两种不同方式。

热量只能用“吸收”和“放出”来表示。热量是一个过程量，不能说“某物体含有或具有多

少热量”。

【解答】解：A、热量是热传递过程中，是温度高的物体向温度低的物体或物体温度高的部

分向温度低的部分转移的内能的过程的量度，与物体的温度的高低无关。故A错误；

B、内能和机械能无关，所以将物体举高或加速时，能会使内能增大，故B错误；

C、双手搓擦克服摩擦做功，机械能会转化为手的内能，此过程是靠做功改变手的内能，故

C正确；

D、做功和热传递是两种不同的物理过程，但在改变物体内能上是等效的，故D正确。

故选：CD。

【例1.2】（宝山区二模）用力搓手感觉手会发热、冬天在阳光下觉得暖和等物理现象表明：

做功和热传递在改变物体内能上可以起到相同的效果。

【分析】改变物体内能的方法有做功和热传递两种方式；

【解答】解：用力搓手，双手做功，机械能可以转化为手的内能，此过程是通过做功的方式

改变手的内能。

太阳光具有能量，通过热传递人的内能增加，所以感到暖和。

所以做功和热传递都可以改变物体的内能，在改变物体内能上可以起到相同的效果。

故答案为：做功；热传递。

2．热力学第一定律

⑴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做功之和

⑵表达式：UWQ

⑶符号规定：

①外界对系统做功，W0；系统对外界做功W0

②系统从外界吸收热量，Q0；系统向外界放出热量Q0

③系统内能增加，U0，系统内能减少，U0

典例精讲

【例2.1】（靖远县二模）关于热现象和内能，下列说法