3.2（导学案）热力学第一定律-2021-2022学年高二物理备课优选课件+导学案（人教版2019选择性必修第三册）

第2节　热力学第一定律 【知识梳理与方法突破】 一、热力学第一定律 1.公式的符号规定 符号 + 体积减小，外界对热力学系统做功 热力学系统吸收热量 内能增加 - 体积增大，热力学系统对外界做功 热力学系统放出热量 内能减少 2.热力学第一定律的几种特殊情况 （1）若过程是绝热的，即，则，外界对物体做的功等于物体内能的增加量。 （2）若过程中不做功，即，则，物体吸收的热量等于物体内能的增加量。 （3）若过程中物体的始、末内能不变，即，则或，外界对物体做的功等于物体放出的热量。 3.应用热力学第一定律解题的思路与步骤 （1）首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 （2）分别列出物体(或系统)吸收或放出的热量；外界对物体(或系统)所做的功或物体(或系统)对外所做的功。 （3）根据热力学第一定律列出方程进行求解。 （4）特别注意的就是物理量的正负号及其物理意义。 【例1】一定质量的气体膨胀对外做功100J，同时对外放热40J，气体内能的增量ΔU为（　　） A．60J B．-60J C．-140J D．140J 【针对训练1】一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做功 7.0×104J，气体内能减小1.3×105J，则此过程（　　） A．气体从外界吸收热量 2.0×105J B．气体向外界释放热量 2.0×105J C．气体从外界吸收热量 6.0×104J D．气体向外界释放热量 6.0×104J 二、热力学第一定律和气体实验定律的综合应用 1.对理想气体应用热力学第一定律 （1）对于理想气体来说，因不考虑分子势能，故其内能为所有分子动能的总和（即等于分子数与分子热运动的平均动能的乘积）。内能仅由分子数与温度决定，因此对于一定质量的理想气体来说，内能是否变化取决于其温度是否变化。升温，为正;降温，为负;温度不变，。 （2）理想气体是否做功，取决于其体积的变化。若体积变大，则气体对外界做功；体积变小，则外界对气体做功；体积不变，则做功为零。 （3）热量取决于容器是绝热的还是导热的，并不是温度升高吸热，温度降低放热。 （4）外界对理想气体做功或理想气体对外界做功时，若恒压膨胀，即压强不变时，功的计算公式为为理想气体的压强、为理想气体体积的变化量）。 2.理想气体与热力学第一定律综合问题的解法 【例2】如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p-V图中从a到b的直线所示，在此过程中（          ） A．气体温度一直降低 B．气体内能一直增加 C．气体一直对外做功 D．气体一直从外界吸热 【针对训练2】一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的图像如图所示。已知状态A时的温度为，热力学温度与摄氏温度间的关系为，则下列判断正确的是（　　） A．气体处于状态B时的温度是900K B．气体处于状态C时的温度是300K C．从状态A变化到状态C过程理想气体内能增大 D．从状态A变化到状态B过程理想气体放热 【对点检测】 1．在一个绝热气缸里，若因气体膨胀，活塞把重物逐渐举高，如图所示。则在这个过程中，气缸内的气体（　　） A．温度升高 B．温度不变 C．内能增大 D．内能减小 2．在图所示的两端开口的“U”形管中，盛有同种液体，并用管闩K将液体隔成左、右两部分，左边液面比右边液面高。现打开管闩K，从打开管闩到两边液面第一次平齐的过程中，液体向外放热为Q，内能变化量为，动能变化量为；大气对液体做功为，重力做功为，液体克服阻力做功为，由功能关系可得：①②③④，其中，正确的是（　　） A．①②③ B．①②④ C．②③ D．①③ 3．压力锅结构如图所示，盖好锅盖，将压力阀套在出气孔上，对压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起。假定在压力阀被顶起时，停止加热。假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功，并向外界释放了的热量，则下列说法正确的是（　　） A．锅内原有气体的内能没有发生变化 B．锅内原有气体的内能增加了 C．锅内原有气体的内能减少了 D．锅内原有气体的内能减少了 4．固定的水平气缸内由活塞B封闭着一定量的气体，气体分子之间的相互作用可以忽略不计，假设气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变.若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图所示，则在拉动活塞的过程中，下列关于气缸内气体的结论正确的是（       ）. A．气体对外做功，气体内能不变 B．气体对外做功，气体内能减小 C．外界对气体做功，气体内能不变 D．气体对外界吸热，气体压强增大 5．一定质量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程、、、回到原状态，其图像如图所示，其中对角线的延长线过原点O。下列判断正确的是（　　） A．气体在a、c两状态的体积相等 B．气体在状态a时