第三章 2.热力学第一定律-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册【新课程同步训练】学习手册（人教版）

学 第三章 热力学定律 2. 热力学第一定律 外散去。 也就是说， 它能够在无须冷却水和 零能量损耗的情况下， 像空调系统一样冷却 烈日下的建筑物” 无须提供电能和机械能， 它从其覆盖的物体中吸收热量， 故 A 、 B 、 D 错误， C 正确。 答案： C 变式训练答案 1. A 2. AD 3. C 4. CD 知 识 梳 理 知识点 1 热力学第一定律 1. 热力学第一定律内容： 一个热力学系统的 内能变化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=W+Q 。 知识点 2 热力学第一定律的应用 在运用热力学第一定律解决问题时， 首 先需要确定研究对象。 对于公式 ΔU＝Q＋W ， 我们可以这样理解： 外界对系统做功有助于 系统内能的增加， 因此， 外界对系统做功 时， W 取正值； 而系统对外界做功时， W 取负值。 同理， 外界对系统传递热量有助于 系统内能的增加， 因此， 外界对系统传递的 热量 Q 取正值； 而系统向外界传递的热量 Q 就取负值。 要 点 突 破 要点 1 热力学第一定律的应用 1. 热力学第一定律内容： 一个热力学系统内 能的变化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=W+Q 。 3. 对公式 ΔU=Q+W 符号的规定： 例 1 新冠肺炎疫情防 控期间， 某班级用于消 毒的喷壶示意图如图所 示。 闭合阀门 K ， 向下 压压杆 A 可向瓶内储气 室充气， 多次充气后按下按柄 B 打开阀门 K ， 消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。 储 气室内气体可视为理想气体， 充气和喷液过 程中温度均保持不变， 则下列说法正确的是 （ ） A． 充气过程中储气室内气体分子数增多且 分子运动剧烈程度增加 B． 喷液过程中， 储气室内气体对外界做功 并吸收热量 C． 充气过程中， 储气室内气体内能不变 D． 喷液过程中， 储气室内气体分子对器壁 单位面积的平均作用力增大 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 打气筒 压杆 A 阀门 K 按柄 B 储气室 导管 喷嘴 例 1 题图 69 学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 解析： 充气过程中储气室内气体分子数增 多， 但是充气过程中气体温度保持不变， 则 分子运动剧烈程度不变， 故 A 错误； 喷液过 程中， 储气室内气体对外界做功 W＜0 ， 喷液 过程中温度保持不变， 则气体的内能保持不 变 ΔU＝0 ， 根据热力学第一定律 ΔU＝W+Q ， 可知 Q＞0 ， 则气体吸收热量， 故 B 正确； 充 气过程中， 储气室内气体内能增大， 因为温 度不变， 而气体的质量增大， 分子数增大， 总动能增大， 则内能增大， 故 C 错误； 喷液 过程中， 根据等温变化， 可知气体的体积增 大， 压强减小， 则储气室内气体分子对器壁 单位面积的平均作用力减小， 故 D 错误。 答案： B 变式训练 1 春节期间， 小明去泡温 泉， 经细心观察， 他发现水 泡在上升过程中变得越来越 大。 若将水泡内的气体视为 理想气体， 且水泡内气体的 温度不变， 则在水泡上升的过程中 （ ） A． 水泡内气体的压强减小， 吸收热量 B． 水泡内气体的压强减小， 放出热量 C． 水泡内气体的压强增大， 吸收热量 D． 水泡内气体的压强增大， 放出热量 要点 2 热力学第一定律在理想气体变 化过程中的应用 1． 理想气体的等压过程 如图所示是一定质 量气体的等压线 ， 若气 体从状态 A 变化到状态 B ， 该过程是等压膨胀过程， V 2 >V 1 ， T 2 >T 1 ， 体积增大， 气体对外做功， W<0 ， 但理想气 体的内能仅取决于温度， 温度升高， 内能增 大， ΔU>0 ， 则由热力学第一定律有 Q＝ΔU－ W>0 ， 气体吸收热量， 吸收的热量一部分用 来增加气体的内能， 一部分转化为对外所做 的功。 若气体从状态 B 变化到状态 A ， 该过 程为等压压缩， 应有 W>0 ， ΔU<0 ， Q＝ΔU－ W<0 ， 这说明气体放出的热量等于外界对气 体所做的功与气体内能减小量的和。 2． 理想气体的等容过程 等容过程中， 体积 V 不变， W＝0 ， 则由 热力学第一定律有 ΔU＝Q ， 若温度升高时， 气体吸收的热量全部用来增加气体的内能， 反之， 气体放出的热量等于气体内能的减少。 3． 理想气体的等温过程 等温过程中内能不变， 即 ΔU＝0 ， 由热 力学第一定律有 W＝－Q ， 若气体等温压缩， 则 W>0 ， Q<0 ， 气体放出热量， 外界对气体 所做的功全部转换为放出的热量， 若气体等 温膨胀， W<0 ， Q>0 ， 气体吸收热量