3.2-3.3热力学第一定律和能量守恒定律--2020-2021学年高二物理同步课堂帮帮帮（新教材人教版选择性必修第三册）

第三章 热力学定律 第2节 热力学第一定律和能量守恒定律 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外界对它所做的功的和． 2．数学表达式：ΔU＝Q＋W. 3．对热力学第一定律的理解 (1)对ΔU＝W＋Q的理解：做功和热传递都可以改变内能，如果系统跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么外界对系统所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于系统内能的增加ΔU，即ΔU＝Q＋W. (2)对ΔU、Q、W符号的规定 ①功W：外界对系统做功，W>0，即W为正值； 系统对外界做功，W<0，即W为负值． ②热量Q：系统吸热为正，Q>0； 系统放热为负，Q<0. ③内能变化：系统内能增加，ΔU>0，即ΔU为正值； 系统内能减少，ΔU<0，即ΔU为负值． 4．判断是否做功的方法 一般情况下外界对系统做功与否，需看系统的体积是否变化． (1)若系统体积增大，表明系统对外界做功，W<0； (2)若系统体积变小，表明外界对系统做功，W>0. 二、能量守恒定律 1．大量事实表明，各种形式的能量可以相互转化，并且在转化过程中总量保持不变． 2．能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变． 3．能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的规律之一． 4、能量守恒定律的理解 不同形式的能量之间可以相互转化 (1)各种运动形式都有对应的能，如机械运动对应机械能，分子热运动对应内能等． (2)不同形式的能量之间可以相互转化，如“摩擦生热”机械能转化为内能，“电炉取热”电能转化为内能等． 三、永动机不可能制成 1．第一类永动机：人们把设想的不消耗能量的机器称为第一类永动机． 2．第一类永动机由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成． (1)不消耗能量而能源源不断地对外做功的机器，叫第一类永动机．因为第一类永动机违背了能量守恒定律，所以无一例外地归于失败． (2)永动机给我们的启示 人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律． 四、气体实验定律和热力学第一定律的综合应用 气体实验定律和热力学第一定律的结合点是温度和体积．注意三种特殊过程的特点： 1．等温过程：内能不变，ΔU＝0 2．等容过程：体积不变，W＝0 3．绝热过程：Q＝0