2 热力学第一定律 3 能量守恒定律 学习任务一 热力学第一定律 [科学推理] 如图所示,快速推动活塞对汽缸内气体做功100 J,气体内能 ; 若保持气体体积不变,汽缸向外界传递200 J的热量,气体内能 ;若推动活塞对汽缸内气体做功100 J的同时,汽缸向外界传递200 J的热量,气体的内能 . [教材链接] 阅读教材“热力学第一定律”相关内容,完成下列填空: (1)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 的和.这个关系叫作热力学第一定律. (2)表达式: . (3)定律中各量的正、负号及其意义 物理量 符号 意义 W + 做功 - 做功 Q + 系统 热量 - 系统 热量 ΔU + 内能 - 内能 [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. 如下 例1 一定质量的理想气体,从某一状态开始,经过一系列变化后又回到开始的状态,用W1表示外界对气体做的功,W2表示气体对外界做的功,Q1表示气体吸收的热量,Q2表示气体放出的热量,则在整个过程中一定有 ( ) A.Q1-Q2=W2-W1 B.Q1=Q2 C.W1=W2 D.Q1>Q2 [反思感悟] 变式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 【要点总结】 1.几种常见的气体变化的特殊过程 (1)绝热过程:Q=0,W=ΔU,外界对气体做的功等于气体内能的增加量. (2)等容过程:在该过程中气体不做功,即W=0,则Q=ΔU,气体吸收的热量等于气体内能的增加量. (3)理想气体的等温过程:在过程的始、末状态,气体的内能不变,即ΔU=0,则W+Q=0或W=-Q,表示气体吸收的热量全部用来对外做功或外界对气体所做的功全部转换为热量放出. 2.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. 学习任务二 能量守恒定律 [教材链接] 阅读教材“能量守恒定律”相关内容,完成下列填空: (1)能量守恒定律 ①内容: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 ,这就是能量守恒定律. ②意义 a.能量守恒定律把科学研究的各分立的领域连成一体,热力学第一定律实际就是内能与其他能量转化时的 . b.能量守恒定律是普遍、和谐、可靠的自然规律之一.根据能量守恒定律,物理学发现和解释了很多科学现象. (2)永动机不可制成 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,史称“第一类永动机”. ②不能制成的原因:违背了 . 例2 (多选)[2024·河北石家庄二中月考] 一铜块和一铁块质量相等,铜块的温度T1比铁块的温度T2高,当它们接触在一起时,如果不和外界交换热量,则( ) A.从两者开始接触到热平衡的整个过程中,铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量 B.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内,铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量 C.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内,铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量 D.达到热平衡时,铜块的温度比铁块的低 变式2 太阳能的 ... ...
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