专题10.3 热力学第一定律 能量守恒定律（课件+flash视频）-高中物理人教版选修3-3（全册）

第十章 热力学定律 3 热力学第一定律 改变内能的两种方式 要让物体的内能增加20J，有什么方法？ 热力学第一定律 1、内容：物体内能的增加等于外界对物体所做的功与从 外界吸收的热量之和。 2、表达式： ΔU＝W + Q 3、符号规定： 增加量 减小量 对内做功 对外做功 吸热 放热 ΔU W Q + - 热力学第一定律对三大气体定律的解释 P V A B C D 　(2016·全国Ⅲ卷·33(1))关于气体的内能，下列说法正确的是 A.质量和温度都相同的气体，内能一定相同 B.气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大 C.气体被压缩时，内能可能不变 D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加 【例1】 答案 解析 √ √ √ 分子可能个数不同 宏观运动和微观运动没有关系 根据 ＝C可知，如果等温压缩，则内能不变；等压膨胀，温度增大，内能一定增大. 例2　(多选)(2017·全国卷Ⅱ·33(1))如图1，用 隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有 理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空. 现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸. 待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是 A.气体自发扩散前后内能相同 B.气体在被压缩的过程中内能增大 C.在自发扩散过程中，气体对外界做功 D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功 E.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变 答案 解析 图1 √ √ √ 解析　因为汽缸、活塞都是绝热的，隔板右侧是真空，所以理想气体在自发扩散的过程中，既不吸热也不放热，也不对外界做功.根据热力学第一定律可知，气体自发扩散前后，内能不变，选项A正确，选项C错误； 气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，气体内能增大，又因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关，所以气体温度升高，分子平均动能增大，选项B、D正确，选项E错误. 例3　(多选)(2017·全国卷Ⅲ·33(1))如图2，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a.下列说法正确的是 A.在过程ab中气体的内能增加 B.在过程ca中外界对气体做功 C.在过程ab中气体对外界做功 D.在过程bc中气体从外界吸收热量 E.在过程ca中气体从外界吸收热量 命题点　热力学第一定律与图象的综合应用 基础考点　自主悟透 图2 √ √ √ 答案 解析 解析　在过程ab中，体积不变，气体对外界不做功，压强增大，温度升高，内能增加，故选项A正确，C错误； 在过程ca中，气体的体积缩小，外界对气体做功，压强不变，温度降低，内能变小，气体向外界放出热量，故选项B正确，E错误； 在过程bc中，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，故选项D正确. 变式3　(多选)(2016·全国卷Ⅱ·33(1))一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其p-T图象如图3所示，其中对角线ac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时的内能大于它在状态c时的内能 C.在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体 做的功 D.在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 E.在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功 答案 解析 图3 √ √ √ 理想气体的内能只由温度决定，而Ta>Tc，故气体在状态a时的内能大于在状态c时的内能，选项B正确； 由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，cd过程温度不变，内能不变，则Q＝－W，选项C错误； da过程温度升高，即内能增大，则吸收的热量大于对外界做的功，选项D错误； 解析　由理想气体状态方程＝C得，p＝T，由题图可知，Va＝Vc，选项A正确； 由理想气体状态方程知：＝＝＝＝C，即paVa＝CTa，pbVb＝CTb，pcVc＝CTc，pdVd＝CTd.设过程bc中压强为p0＝pb＝pc，过程da中压强为p0′＝pd＝pa.由外界对气体做功W＝p·ΔV知，过程bc中外界对气体做的功Wbc＝p0(Vb－Vc)＝C(Tb－Tc)，过程da中气体对外界做的功Wda＝p0′(Va－Vd)＝C(Ta－Td)，Ta＝Tb，Tc＝Td，故Wbc＝Wda，选项E正确. 能量守恒定律 1、内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变. ①是一个普遍适用