高中物理新教材同步选择性必修第三册 第3章热力学定律 2 热力学第一定律-3 能量守恒定律.pdfVIP

2热力学第一定律

3能量守恒定律

[学习目标]1.理解热力学第一定律，并会运用于分析和计算.2.理解并会运用能量守恒定

律.3.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因．

一、热力学第一定律

1．改变内能的两种方式：做功与传热．两者对改变系统的内能是等价的．

2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做

的功的和．

3．热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W.

4．热力学第一定律的应用：

(1)W的正负：外界对系统做功时，W取正值；系统对外界做功时，W取负值．(均选填“正”

或“负”)

(2)Q的正负：外界对系统传递的热量Q取正值；系统向外界传递的热量Q取负值．(均选填

“正”或“负”)

二、能量守恒定律

1．探索能量守恒的足迹

2．能量守恒定律

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物

体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．

3．永动机不可能制成

(1)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器．

(2)第一类永动机由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成．

1．判断下列说法的正误．

(1)外界对系统做功，系统的内能一定增加．(×)

(2)系统内能增加，一定是系统从外界吸收了热量．(×)

(3)系统内能减少，一定是系统对外界做了功．(×)

(4)违背能量守恒定律的过程是不可能发生的．(√)

2．一定质量的气体从外界吸收了50J的热量，同时对外做功100J，则物体的内能________(填

“增加”或“减少”)________J.

答案减少50

一、热力学第一定律

导学探究如图1所示，快速推动活塞对汽缸内气体做功10J，气体内能改变了多少？若保

持气体体积不变，汽缸向外界传递10J的热量，气体内能改变了多少？若推动活塞对汽缸内

气体做功10J的同时，汽缸向外界传递10J的热量，气体的内能改变了多少？

图1

答案内能增加了10J减少了10J没改变．

知识深化

1．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定

符号WQΔU

体积减小，外界对热力

＋热力学系统吸收热量内能增加

学系统做功

体积增大，热力学系统

－热力学系统放出热量内能减少

对外界做功

2.气体状态变化的几种特殊情况

(1)绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加(或减少)量等于外界对系统(或物体对外界)

做的功．

(2)等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量(或减少量)等于系统从外界吸收(或系统

向外界放出)的热量．

(3)等温过程：始末状态一定质量理想气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，

外界对系统做的功等于系统放出的热量(或系统吸收的热量等于系统对外界做的功)．

3．判断气体是否做功的方法

一般情况下看气体的体积是否变化．

①若气体体积增大，表明气体对外界做功，W0.

②若气体体积减小，表明外界对气体做功，W0.

4．应用热力学第一定律解题的一般步骤

(1)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正负；

(2)根据方程ΔU＝W＋Q求出未知量；

(3)再根据未知量结果的正负来确定吸放热情况、做功情况或内能变化情况．

4

一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×10J的功，气体的内能减少了

5

1.2×10J，则下列各式正确的是()