3.2 热力学第一定律-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第三册）

3.2热力学第一定律 基础导学 要点一、热力学第一定律 1．改变内能的两种方式：做功与传热．两者对改变系统的内能是等价的。 2．热力学第一定律：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。 3．热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W。 4．热力学第一定律的应用： (1)W的正负：外界对系统做功时，W取正值；系统对外界做功时，W取负值．(均选填“正”或“负”)； (2)Q的正负：外界对系统传递的热量Q取正值；系统向外界传递的热量Q取负值．(均选填“正”或“负”)。 要点突破 突破一：对热力学第一定律的理解 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和做功与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． 突破二：对公式ΔU＝Q＋W符号的规定 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 突破三：几种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加． (2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加． (3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量． 【特别提醒】(1)应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统． (2)应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据．对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义． 典例精析 题型一：热力学第一定律的理解和应用 例一．空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105 J的功，同时空气的内能增加了1.5×105 J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？ 变式迁移1：一定质量的气体，从状态A变化到状态B的过程中，内能增加了160 J，下列是关于内能变化的可能原因的说法，其中不可能的是(　　) A．从A到B的绝热过程中，外界对气体做功160 J B．从A到B的单纯传热过程中，外界对气体传递了160 J的热量 C．从A到B的过程中吸热280 J，并对外界做功120 J D．从A到B的过程中放热280 J，外界对气体做功120 J 题型二：热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 例二．气体温度计结构如图所示．玻璃测温泡A内充有理想气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连．开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h1＝14 cm，后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h2＝44 cm.(已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76 cmHg) (1)求恒温槽的温度． (2)此过程A内气体内能________(填“增大”或“减小”)，气体不对外做功，气体将________(填“吸热”或“放热”)． 变式迁移2：带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体，气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c，b、c状态温度相同，如V－T图所示．设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则(填入选项前的字母，有填错的不得分)(　　) A．pb＞pc，Qab＞Qac　　　　　　　 B．pb＞pc，Qab＜Qac C．pb＜pc，Qab＞Qac D．pb＜pc，Qab＜Qa 强化训练 1、 选择题 1．恒温的水池中，有一气泡缓慢上升，在此过程中，气泡的体积会逐渐增大，不考虑气泡内气体分子势能的变化，下列说法中正确的是（　　） A．气泡内的气体对外界做功 B．气泡内的气体内能增加 C．气泡内的气体与外界没有热传递 D．气泡内气体分子的平均动能减小 2．下列关于能量转化的现象的说法中，正确的是（　　） A．用太阳灶烧水是太阳能转化为电能 B．电灯发光是电能转化为光能 C．核电站发电是电能转化为内能 D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能 3．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是（　　） A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故 B．一定质量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加 C．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定向外界放热 D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大 4、被压瘪但尚未破裂的乒乓球放在热水里泡一会儿，就会重新鼓起来，这一过程乒乓球内的气体( ) A.吸热，对外做功，内能不变 B.吸热，对外做功，内能增加 C.温度升高，对外做功，内能不变 D.压强增大，单位体积内分子数