第3章 第1节 热力学第一定律-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习全书word（鲁科版）

学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2 xxk.com☐ 您身边的互联网+教辅专家 第3章 热力学定律 第1节热力学第一定律 [学习目标] 1.理解热力学第一定律，并掌握其表达式。 2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，理解做功和热传递对改 变系统内能是等效的，明确两种方式的区别。 3.知道第一类永动机是不可能实现的。 4.能应用热力学第一定律和气体实验定律解决有关问题。 基础探究 形戒院金，掌提新加 忽知识梳理 知识点一功、热量与内能 1.改变内能的两种方式 (1)做功。 如果一个物体既不吸热也不放热，那么，当外界对它做功时，物体内能 增加，且增加量等于外界做的功；当物体对外界做功时，物体内能减少 且减少量等于物体做的功。 (2)热传递。 如果一个物体既不对外界做功，外界也不对它做功，那么当物体从外 界吸热时，物体内能增加，其增加量等于吸收的热量：当物体向外放热 时，物体内能减少，其减少量等于放出的热量。 2.热力学第一定律 ·独家授权侵权必究· 学科网书城 品牌书店·知名教捕·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (1)内容：如果物体与外界之间同时存在做功和热传递的过程，那么物 体内能的改变量△U等于外界对物体所做的功W与物体从外界吸收的 热量Q之和。 (2)表达式：△U-Q+W (3)对公式△U=Q+W的理解。 当物体内能增加时，△U为正值，物体内能减少时，△U为负值；当物体 从外界吸热时，Q为正值，物体向外界放热时，Q为负值；当外界对物体 做功时，W为正值，物体对外界做功时，W为负值。 知识点二第一类永动机 1.第一类永动机：不消耗任何能量而能永远对外做功的机器。 2.第一类永动机不可能制成的原因：违背了热力学第二定律。 3.热力学第一定律也被表述为：第一类永动机是不可能实现的。 ②思考与自测 1.思考判断 (1)外界对系统做功，系统的内能一定增加。（×) (2)系统内能增加，一定是系统从外界吸收热量。(×) (③)系统从外界吸收热量5J,内能可能增加5J。（√) (4)系统内能减少，一定是系统对外界做功。（×) (⑤)热力学系统对外界做功时，W取负值，吸收热量时Q取正值。( √) (6)第一类永动机不可能制成，是因为找不到合适的材料。(×) 2.思维探究 ·独家授权侵权必究· 学科网书城 品牌书店·知名教捕·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (1)若物体的内能增加，一定是吸收了热量吗？ 答案：不一定，因为做功和热传递都能改变物体的内能。 (2)物体的内能不变，能否说明外界既没有对物体做功，也没有发生热 传递？ 答案：不能。可能是外界对物体做的功等于物体放出的热量（或物体吸 收的热量等于物体对外界做的功)。 (3)有一种“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却 能不停地走下去。这是不是一种永动机？如果不是，你知道维持表针走 动的能量是从哪儿来的吗？ 答案：不是永动机，手表戴在手上，手运动的能量一部分转化为手表的 能量。 合作探究 突破要点，提升关健 要点一对热力学第一定律的理解 问题情境 一定量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功？ 如果膨胀时做的功是135J,同时向外放热85J,气体内能的变化量 是多少？内能是增加了还是减少了？请你通过这个例子总结△U、Q、W 几个量取正、负值的意义。 答案：膨胀过程是气体对外界做功：气体内能变化量为220J:内能减 少了；系统内能增加为正，即△U>0,反之为负，即△U<0;外界对系统做 功为正，即W>0,反之为负，即W<0;系统从外界吸热为正，即Q>0,反之 为负，即Q<0。 ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教捕·正版资源 量b.2 xxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 )归纳拓展 1.对△U=Q+W的理解：热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热 传递过程中内能改变的定量表述推广到一般情况，既有做功又有热传 递的过程，其中△U表示内能改变的数量，W表示做功的数量，Q表示外 界与物体间传递的热量。 2.若Q>0,说明系统从外界吸收热量；Q<0,说明系统向外界释放热量；W >0,说明外界对系统做功：W<0,说明系统对外界做功。 3.热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能过程是 等效的，而且给出了内能的变化量与做功和热传递之间的定量关系， 此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。 [例1](2020·全国Ⅲ卷，33)（多选）如图，一开口向上的导热气缸内。 用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦。现用外 力作用在活塞上，使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平 衡状态。在活塞下降过程中(BCD A.气体体积逐渐减小，内能增