(
课件网) 第三章 热力学定律 第1节 热力学第一定律 1.知道做功和热传递是改变系统内能的两种方式,理解内能与功、热量的关系。 2.理解热力学第一定律并能运用热力学第一定律分析和解决相关问题。 3.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因。 做 功 热传递 外界对物体做功 物体对外界做功 物体从外界吸热 物体对外界放热 内能增加 内能增加 内能减少 内能减少 1.改变内能的两种方式 △U＝W △U＝Q 绝热过程 仅传热过程 如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能的变化ΔU与热量Q及做的功W之间又有什么关系呢？ 知识点一：功、热量与内能 （1）定义如果物体与外界之间同时存在做功和热传递的过程,那么物体内能的改变量ΔU等于外界对物体所做的功与物体从外界吸收的热量之和。 ΔU=Q +W 2. 热力学第一定律 （2）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。 （3）公式： 在一切涉及热现象的宏观过程中，能量可以发生转移或转化，在转移或转化过程中总能量守恒。 热力学第一定律表明： 一个物体的内能增加，必定有其他物体对它做功，或向它传递热量。与此同时，对此物体做功或向它传递热量的其他物体要减少等量的能量，而系统的总能量保持不变。 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135 J，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： 气体对外界做功 系统对外做功：W=-135J 系统向外放热：Q=-85J ΔU = W + Q 代入得： ΔU =-135+（-85） =-220J 内能变化了220J，减少 思考与讨论： 3. 热力学第一定律中各量的正、负号及含义 物理量 符号 意义 符号 意义 W + 外界对系统做功 － 系统对外界做功 Q + 物体吸热 － 物体放热 ΔU + 内能增加 － 内能减少 气体被压缩 气体膨胀 ③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。 ①根据符号法则写出各已知量（W、Q、 U）的正负。 ②代入方程ΔU＝W＋Q 求出未知量。 4.应用热力学第一定律解题的一般步骤： 例题：一定质量的气体从外界吸收了3.5×105J的热量，内能增加了1.2×103J。气体对外界做功还是外界对气体做功？做了多少功？ 解：由热力学第一定律，外界对气体所做的功 W=ΔU-Q =(1.2×103-3.5×105)J =-2.3×105J W为负值，说明气体对外界做功2.3×103J。 5.几种特殊情况 ①若过程是绝热的，即Q＝0，则ΔU＝W，物体内能的增加量等于外界对物体做的功。 ②若过程中不做功，即W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量等于物体从外界吸收的热量。 ③若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体吸收的热量等于物体对外界做的功)。 生活中的热学问题通常涉及多个过程。例如，将气泡内的气体视为理想气体，气泡在从湖底上升到湖面过程中，对外界做了0.20J的功。假设湖水温度保持不变，此过程中的气泡是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？气泡到达湖面后，在其温度上升的过程中，又对外界做了0.02J的功，同时吸收了0.05J的热量，气泡内气体内能增加了多少？ 解 （1）气体温度不变，内能不变，即ΔU=0 由Q=ΔU-W得Q=-0.20J, 气泡上升过程放热。 （2）到水面后，由ΔU=Q+W得 ΔU=0.05-0.02 J=0.03J 气泡气体内能增加了0.03J。 不消耗任何能量而能永远对外做功的机器通常称为第一类永动机 知识点二：第一类永动机 思考与讨论：17 18世纪，许多人致力于制造一种机器，它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”。然而，为此目的的任 ... ...
