第3讲热力学定律与能量守恒定律考点1对热力学第一定律理解及应用1．热力学第一定律的理解(1)内能的变化由做功和热传递两个因素决定，用热力学第一定律进行综合分析．(2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正．(3)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0.(4)如果研究对象是理想气体，则由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化．2．三种特殊情况(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)若过程的初、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．(多选)如图所示，绝热容器被绝热隔板K1、卡销锁住的绝热光滑活塞K2隔成a，b，c三部分，a部分为真空，b部分为一定质量的稀薄气体，且压强pb
0，但Q′＝0，则ΔU′＝W′＋Q′>0，内能增加，E正确，D错误．【答案】BCE1．(多选)如图所示，将一空的铝制易拉罐开口向下压入恒温游泳池的水中，则金属罐在水中缓慢下降的过程中，罐内空气(可视为理想气体)(BCD)A．内能增大B．分子间的平均距离减小C．向外界放热D．外界对气体做正功E．既不吸热，也不放热解析：由于温度不变，故气体内能不变(理想气体内能取决于温度)，A错误；取金属罐中封闭的理想气体为研究对象，金属罐向下压入恒温游泳池中的过程，可视为等温过程由题意知压强变大，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，可知体积变小，故分子平均间距变小，B正确；恒温内能不变，ΔU＝0，体积变小，W>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q<0，即向外放热，故C、D正确，E错误．2．(2019·山东济南一模)如图所示，绝热汽缸倒扣放置，质量为M的绝热活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸间摩擦可忽略不计，活塞下部空间与外界连通，汽缸底部连接一U形细管(管内气体的体积忽略不计)．初始时，封闭气体温度为T，活塞距离汽缸底部为h0，细管内两侧水银柱存在高度差．已知水银密度为ρ，大气压强为p0，汽缸横截面积为S，重力加速度为g.求：(1)U形细管内两侧水银柱的高度差；(2)通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降Δh0，求此时的温度；此加热过程中，若气体吸收的热量为Q，求气体内能的变化．解析：(1)设封闭气体的压强为p，对活塞分析：p0S＝pS＋Mg用水银柱表达气体的压强p＝p0－ρgΔh解得Δh＝；(2)加热过程中气体变化是等压变化＝，T＝T0气体对外做功为W＝pSΔh0＝(p0S－Mg)Δh0根据热力学第一定律：ΔU＝Q＋W可得ΔU＝Q－(p0S－Mg)Δh0.答案：(1)(2)ΔU＝Q－(p0S－Mg)Δh0与气体相关的热力学问题的分析方法对一定量理想气体的内能变化，吸热还是放热及外界对气体如何做功等问题，可按下面方法判定：(1)做功情况看体积体积V减小→外界对气体做功→W>0；体积V增大→气体对外界做功→W<0；自由膨胀→W＝0.(2)内能变化看温度(气体的势能可以忽略)温度T升高→内能增加→ΔU>0；温度T降低→内能减少→ΔU<0.(3)吸热还是放热，一般题目中会告知，或由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，知道W和ΔU后确定Q.考点2热力学第一定律和气体图象的综合应用等温变化等...
