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课件网) 汽缸内有一定质量的气体，压缩气体的同时给汽缸加热。那么，气体内能的变化会比单一方式（做功或传热）更明显。这是为什么呢？ 新课导入 3.2-3.3 热力学第一定律 能量守恒定律 △U＝Q+ W 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所做的功的和。 热力学第一定律 ΔU ：物体内能的增加量 W： 外界对物体做的功 Q： 物体吸收的热量 物理意义：不仅反映了做功与传热在改变系统内能方面是等效的，而且给出了功、热量跟系统内能改变之间的定量关系。 ΔU=U2-U1 学习任务一 学习任务一 热力学第一定律 思考与讨论：一定质量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功 如果膨胀时气体对外做的功是135J，同时向外放热85J，气体内能的变化量是多少 内能是增加了还是减少了 请你通过这个例子总结功和热量取正、负值的物理意义。 解析： 膨胀过程中气体对外界做功 系统对外做功：W=-135J 系统向外放热：Q=-85J 根据热力学第一定律：ΔU = W + Q 代入得：ΔU =-135+（-85）=-220J 内能减少了220J。 例1：如图，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2×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（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25J。 ⑴求上述压缩过程中气体内能的变化量。 ①确定研究对象：汽缸中的气体。 （1）压缩过程活塞（外界）对气体（系统）做功，W是正值： W1= F1l1= 2×10 ×0.1 J = 200 J 系统向外放热：Q=-25J 气体内能的变化量：ΔU1= W1＋Q1= 200 J -25 J = 175 J ③正确选取W与Q的正负。 ②明确气体状态变化过程。 分析： 解析： 例1：如图，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2×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（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25J。 ⑵燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1m，其做的功相当于9×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图乙），该做功过程气体传递给汽缸的热量为30J，求此做功过程气体内能的变化量。 ①确定研究对象：汽缸中的气体。 ③正确选取W与Q的正负。 ②明确气体状态变化过程。 分析： 解析： （2）气体膨胀过程中气体（系统）对外界所做功，W是负值： W2= F2L2=-9×10 ×0.1 J =-900 J 系统向外放热：Q=-30J 气体内能的变化量：ΔU2= W2＋Q2=-900 J - 30J =-930 J 1、确定研究对象。 2、正确选取正、负号 ΔU = W + Q 物理量 符号 意义 符号 意义 W ＋ － Q ＋ － ΔU ＋ － 外界对物体做功 物体对外界做功 物体吸收热量 物体放出热量 内能增加 内能减少 热力学第一定律的应用 学习任务一 [科学思维] 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)写出各已知量(W、Q、ΔU)的正负. (3)根据热力学第一定律ΔU=Q+W列出方程进行求解,应特别注意的是物理量的正、负号及其物理意义. 学习任务一 例1 一定质量的理想气体在某一过程中,外界对气体做了8×104 J的功,气体的内能减少了1.2×105 J,则根据热力学第一定律,下列各式中正确的是( ) A.W=8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=4×104 J B.W=8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-2×105 J C.W=-8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=2×105 J D.W=-8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-4×104 J B [解析]因为外界对气体做功,故W取正值,即W=8×104 J,气体的内能减少,ΔU取负值,即ΔU=-1.2×105 J,根据热力学 ... ...
