3.2 热力学第一定律 （备课堂）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（粤教版选修3-3）

粤教版 高中物理选修3-3 第三章 知识回顾 1.改变内能的两种方式：做功、热传递 2.做功和热传递在改变内能上的区别： ①做功是其它形式的能与内能之间的转化 ②热传递是不同物体之间内能的转移 做功和热传递都可以改变物体的内能，那么，功、热跟内能的改变之间有什么关系呢？ 【问题1】：一个物体，如果它跟外界不发生热交换，单纯的对系统做功，那么内能的增量与功之间有怎样的关系？ 【问题2】：如果外界对物体没有做功，单纯的对系统传热，那么内能的增量与热之间有怎样的关系？ 【讨论1】：如果物体跟外界同时发生做功和热传递，那么内能的增量与热量和功之间又应该有怎样的关系？ ΔU＝W ΔU＝Q ΔU＝Q＋W 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、表达式： ΔU＝ Q + W 讨论与交流 Q>0表示 Q<0表示 . W>0表示 W<0表示 . ΔU>0表示 ΔU<0表示 . 吸热 放热 外界对系统做功 系统对外界做功 内能增加 内能减少 三者遵从符号法则： 取正值“＋” 取负值“－” 系统的内能增加 系统的内能减少 做功W 热量Q 内能的改变ΔU 外界对系统做功 系统从外界吸收热量 系统对外界做功 系统向外界放出热量 1.等压过程（P=常量） 物体内能增加 物体对外界做功 (吸热) 理想气体在等压膨胀过程中从外界吸热，吸收的热量一部分 用来增加内能，温度升高，另一部分用于对外做功； 热力学第一定律的应用 反过程如何分析？ 物体内能减少 外界对物体做功 (放热) 气体对外界放热，放出的热量等于外界对气体做的功和气体温度降低所减少的内能之和． 2.等容过程（V=常量） (吸热) 反过程如何分析？ 在等容过程中，气体吸收的热量全部用于增加内能，温度升高 气体放出的热量是以减小内能为代价的，温度降低． 3.等温过程（T=常量） 气体对外界做功 (吸热) 反过程如何分析？ 气体等温膨胀，气体从外界吸收热量全部转换为对外所做功 气体等温压缩，气体对外界放热，外界对理想气体所做的功全部转换为传给外界的热量 例题：一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了4.2 ×105J。 问：①是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？ 解：①根据ΔU = W + Q 得　　　　　　　　　　W = ΔU － Q = 4.2 ×105J － 2.6×105J= 1.6×105J W为正值，外界对气体做功，做了1.6×105J 的功。 例题：一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了4.2 ×105J。 问：①是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？ ②如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变，但是内能只增加了1.6×105J，这一过程做功情况怎样？ 解：②同理可得：W =ΔU － Q = 1.6 ×105J － 2.6×105J= － 1.0×105J W为负值，说明气体对外界做功（气体体积变大），做了1.0×105J 的功。 ＇ ＇ ＇ 应用热力学第一定律解题的一般步骤 1．根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正、负； 2．根据方程ΔU＝W＋Q 求出未知量； 3．再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况 或做功情况． 1.一定量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了120J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 B 解析：气体对外做功W＝－100J，吸收热量Q＝120J. 由热力学第一定律有 ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J. ΔU >0，说明气体的内能增加. 练习 2.下列说法中正确的是( ) A.物体吸收热量，其内能必增加 B.外界对物体做功，物体内能必增加 C.物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能减少 D.物体温度不变，其内能也一定不变 C 3.一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比， （ ） A．气体内能一定增加 B．气体内能一定减小 C．气体内能一定不变 D．气体内能是增是减不能确定 D 4.一个带活塞的气缸内盛有一定量的气体，若此气体的温度随其内能的增大而升高，则(　　) A．将热量传给气体，其温度必升高 B．压缩气体，其温度