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课件网) 第三章 热力学定律 第2节 热力学第一定律 知识回顾 1、内能变化和做功的关系？ 绝热过程中，内能的变化等于外力对系统所做的功 : U = W 若外界对系统做功 (压缩气体)，W > 0，则 U > 0，系统的内能增加 若系统对外界做功 (气体不自由膨胀)，W < 0，则 U < 0，系统的内能减少 2、内能变化与传热的关系？ 在单纯的热传递过程中，内能的变化等于外界向系统传递的热量 : U = Q 若物体吸热，Q > 0，则 ΔU > 0，内能增加； 若物体放热，Q < 0，则 ΔU < 0，内能减少. 如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能又如何变化呢？ 一、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 对它所做的功的和。 2. 表达式： ΔU＝ Q + W W ——— 外界对物体做的功 ——— W＞0，表示外界对系统做功； W＜0，表示系统对外界做功； Q ——— 物体吸收的热量 ——— Q＞0，表示系统吸热； Q＜0，表示系统放热； ΔU ——— 物体内能的增加量 ——— ΔU＞0，表示系统内能增加； ΔU＜0，表示系统内能减少。 3. 意义：热力学第一定律反映了功、热量跟系统内能改变之间的定量关系. 4、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,W<0.(自由膨胀除外) ②若气体体积减小,表明外界对气体做功,W>0. 理想气体恒压变化时, W=P V（P为理想气体的压强、 V为理想气体体积的变化量） 【特别提醒】 (1)当做功和热传递同时发生时, 物体的内能可能增加, 也可能减小, 还可能保持不变。(2)物体内能发生变化可能是由做功引起的, 也可能是由热传递引起的, 还可能是两者共同作用的结果。 (3)热量取决于容器是绝热的还是导热的，并不是温度升高吸热，温度降低放热。 5、几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，即Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加量等于外界对物体做的功。 (2)若过程中不做功（单纯传热），即W＝0，则ΔU＝Q，系统内能的增加量等于物体从外界吸收的热量。 (3)若过程的始末状态系统的内能不变，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)。 (4)理想气体内能只与温度有关。温度变化, 内能一定变化；等温过程内能不变, ΔU＝0 【例题】一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1 m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2×103 N的恒力使活塞移动相同距离所做的功(如图甲)。内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25 J。 (1)求上述压缩过程中气体内能的变化量； (2)燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1 m，其做的功相当于9×103 N的恒力使活塞移动相同距离所做的功(如图乙)，该做功过程气体传递给汽缸的热量为30 J，求此做功过程气体内能的变化量。 解：(1)压缩过程活塞对气体做的功：W1＝F1l1＝2×103×0.1 J＝200 J 气体内能的变化量：ΔU1＝W1＋Q1＝200 J－25 J＝175 J。 (2)气体膨胀过程中外界对气体所做的功：W2＝－F2l2＝－9×103×0.1 J＝－900 J 气体内能的变化量：ΔU2＝W2＋Q2＝－900 J－30 J＝－930 J 二、应用热力学第一定律解题的一般步骤 1、首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 2、根据符号法则写出各已知量（W、Q、 U）的正负。 3、根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q列出方程，求解 。 4、再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功和内能增减情况。 练习1. 如图所示，汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，汽缸和活塞是绝热的，汽缸固定不动，一条细线左端连接在活塞上，另一端跨过定滑轮后吊着一个装沙的小桶 ... ...
