热力学第一定律 【学习目标】 1．掌握热力学第一定律及其公式表达，会用表达式分析和计算问题。 2．了解第一类永动机不可能制成的原因。 【学习重难点】 1．改变内能的两种形式 2．热力学第一定律相关计算 【学习过程】 1．热力学第一定律 （1）热力学第一定律表示的是功、热量跟内能之间的定量关系。 （2）表达式为 ： 。 （3）W、Q、ΔU正负号确定。 ①W：外界对物体做功，W取正值；物体对外界做功，W取 值。 ②Q：物体吸热，Q取正值；物体放热。Q取 值。 ③ΔU：物体内能增加，ΔU取正值；物体内能减少，ΔU取 值。 2．永动机不可能制成 人们把设想中的不消耗任何能量却可以源源不断地对外做功的机器叫做永动机，能量守恒定律的发现使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能造成的。 【问题探究】 1．热力学第一定律的几种典型应用： （1）若过程是绝热的，即Q＝0，则W=ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增梅 （2）若过程中不做功。即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 （3）若过程的始末物体的内能不变，即，ΔU=0，则W+Q＝0，外界对物体做的功等于物体放出的热量，或者物体对外界做的功等于物体吸收的热量。 例题探究 例1 气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了120 J的热量。它的内能的变化可能是（ ） A．减小20J B．增大20J C．减小220J D．增大220J 【解析】研究对象为气体。依符号规则，对外做功W＝－100J，吸收热量Q＝＋120J，由热力学第一定律有 ＞0，说明气体的内能增加。故选项B正确。 (说明)（1）要明确研究的对象是哪个物体或者说是哪个热力学系统。 （2）应用热力学第一定律计算时，要依照符号规则代入数据。 对结果的正、负，也同样依照符号规则来解释其意义。 例2 关于物体内能的变化，以下说法中正确的是 ( ) A．物体吸收热量，内能一定增大 B．物体对外做功，内能一定减少 C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变 D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变 (解析)根据热力学第一定律知，物体内能的变化与外界对气体做功(或气体对外界做功)、气体从外界吸热(或向外界放热)两种因素有关。物体吸收热量，但有可能同时对外做功，故内能有可能不变甚至减小，故选项A错。同理，物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减小，选项B错。若物体吸收的热量与对外做功相等，内能不变，选项C正确。而放热与对外做功均使物体内能减小，选项D错。故本题的正确答案为C． 【达标检测】 1．关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是 ( ) A．吸热的物体，其内能一定增加 B．体积膨胀的物体，其内能一定减少 C．放热的物体，其内能也可能增加 D．绝热压缩的物体，其内能一定增加 2．当物体的温度没有改变时，下列说法中比较确切的是( ) A．物体一定没有吸热 B．物体的内能有可能改变 C．物体的内能一定没有改变 D．物体与外界可能有热交换 3．气缸中的气体膨胀时推动活塞向外运动，若气体对活塞做的功是6×103J，气体的内能减少了8×103J，则在此过程中气体_____热，吸收或放出的热量是_____J。 4．100℃的水完全变成100℃的水蒸气的过程中( ) A．水分子的平均动能增加 B．水分子的势能增加 C．水所增加的内能小于所吸收的热量 D．水所增加的内能等于所吸收的热量 5．有上下摆动且高度越来越低的滚摆，则下列关于能量的说法正确的有( ) A．滚摆的机械能守恒 B．能量正在消失 C．只有动能和势能的相互转化 D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒 6．关于物体的内能变化，以下说法中正确的是( ) A．物体吸收热量，内能一定增加 B．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变 C．物体对外做功，内能 ... ...
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