10.3热力学第一定律 能量守恒定律-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-3）

§10.3 热力学第一定律 能量守恒定律 改变内能的两种方式 做功 热传递 对内 对外 吸热 放热 内能增加 内能增加 内能减少 内能减少 （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） （绝热过程） （单纯传热） 知识回顾 【问题1】：如果单纯的对系统做功，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？ 【问题3】：如果即对系统做功同时又对系统传热，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 + Q 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、物理意义：热力学第一定律不仅反映了做功与传热在改变系统内能方面是等效的，而且给出了功、热量跟系统内能改变之间的定量关系. 3、表达式： ΔU ：物体内能的增加量 W： 外界对物体做的功 Q： 物体吸收的热量 一、热力学第一定律 ΔU＝W + Q 4、推广：上式也适用于物体对外做功、向外界散热和内能减少的情况。但要注意各量的符号. 定律中各量的正、负号及含义 物理量 符号 意义 符号 意义 W ＋ 外界对物体做功 － 物体对外界做功 Q ＋ 物体吸收热量 － 物体放出热量 ΔU ＋ 内能增加 － 内能减少 ΔU = W + Q 气体被压缩 气体膨胀 5、判断是否做功的方法 一般情况下外界对系统做功与否，需要看物体的体积是否变化。 ①若系统体积增大， 表明系统对外界做功，W ＜ 0； ②若系统体积减小， 表明外界对系统做功，Ｗ ＞ 0． 6、几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，即Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加量等于外界对物体做的功。 (2)若过程中不做功（单纯传热），即W＝0，则ΔU＝Q，系统内能的增加量等于物体从外界吸收的热量。 (3)若过程的始末状态系统的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对系统做的功等于系统放出的热量(或系统吸收的热量等于系统对外界做的功)。 (4)对于理想气体，温度变化，内能一定变化，等温过程ΔU＝0。 【特别提醒】 (1)当做功和热传递同时发生时，物体的内能可能增加，也可能减小，还可能保持不变。 (2)物体内能发生变化可能是由做功引起的，也可能是由热传递引起的，还可能是两者共同作用的结果。 关于热力学定律，下列说法正确的是（　 　） A．气体吸热后温度一定升高 B．对气体做功可以改变其内能 C．理想气体等压膨胀过程一定放热 D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 BDE 例题 一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程．设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（　　） A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加 B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少 C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加 D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少 D 例题 (多选)对于一定质量的理想气体，可能发生的过程是（　　） A．等压压缩，温度降低 B．等温吸热，体积不变 C．放出热量，内能增加 D．绝热压缩，内能不变 AC 例题 如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e。对此气体，下列说法正确的是（　　 ） A．过程①中气体的压强逐渐减小 B．过程②中气体对外界做正功 C．过程④中气体从外界吸收了热量 D．状态c、d的内能相等 E．状态d的压强比状态b的压强小 BDE 例题 如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是（　 　） A．从状态d到c，气体不吸热也不放热 B．从状态c到b，气体放热 C．从状态a到d，气体对外不做功 D．从状态b到a，气体吸热 BD 例题 1.一定量的气体，从外界吸收热量2.7×105J,内能增加4.3×105J.在这一过程中，是气体对外做功，还是外界对气体做功？做了多少功？ Q=+2.7×105J ΔU=+4.3×105J ﹀ ΔU＝W + Q 得： W=1.6×105J ＞0 例题 即外界对气体做功 变式训练 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。 ＇