第十章热力学定律章末总结一、热力学第一定律的理解热力学第一定律揭示了内能的增量(ΔU)与外界对物体做功(W)和物体从外界吸收热量(Q)之间的关系，即ΔU＝W＋Q，正确理解公式的意义及符号含义是解决本类问题的关键．(1)外界对物体做功，W>0；物体对外做功，W<0；(2)物体从外界吸热，Q>0；物体放出热量，Q<0；(3)ΔU>0，物体的内能增加；ΔU<0，物体的内能减少．分析题干，确定内能改变的方式(W、Q)→判断W、Q的符号→代入公式ΔU＝W＋Q→得出结论例1如图1所示，在斯特林循环中的p－V图象中，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成，下列说法正确的是()图1A．状态A的温度高于状态C的温度B．B→C过程中，单位体积的分子数目减小C．C→D过程中，气体分子每次与容器壁碰撞的平均冲力的平均值变小了D．一个循环过程中，气体要从外界吸收一定的热量答案D解析因CD和AB都是等温线，且CD等温线的温度高于AB等温线的温度，故状态A的温度低于状态C的温度，选项A错误；B→C过程中，气体的体积不变，故单位体积的分子数目不变，选项B错误；C→D过程中，气体的温度不变，分子平均动能不变，平均速率不变，故气体分子每次与容器壁碰撞的平均冲力的平均值不变，选项C错误；一个循环过程中，从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，气体对外做功，温度不变，根据热力学第一定律可知，气体要从外界吸收一定的热量，选项D正确，故选D.二、热力学第一定律与气体实验定律的结合例2要使一定质量的理想气体由某一状态经过一系列状态变化，最后回到初始状态．下列各过程可能实现这一要求的是()A．先等容放热，再等压升温，最后再等温放热B．先等温膨胀，再等压升温，最后再等容吸热C．先等容吸热，再等温膨胀，最后再等压降温D．先等压升温，再等容吸热，最后再等温放热答案AC解析根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q知等容放热时W＝0，内能减小，温度降低，压强减小；再等压升温，体积增大，等温放热时，内能不变，由ΔU＝W＋Q知外界对气体做功，体积减小，压强增大，所以气体的状态可能回到初始状态，故A正确；等温膨胀时，体积增大，再等压升温时，温度升高，体积增大；最后再等容吸热时，W＝0，内能增大，温度升高，压强增大，所以体积不能回到初始状态，故B错误；等容吸热时，W＝0，内能增大，温度升高，压强增大，再等温膨胀时，温度不变，体积增大，压强减小，再等压降温时，体积减小，所以气体的状态可能回到初始状态，故C正确；等压升温时温度升高，体积增大；再等容吸热时，W＝0，内能增大，温度升高，压强增大，最后再等温放热时，内能不变，外界对气体做功，体积减小，压强增大，所以压强不能回到初始状态，故D错误．例3如图2所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程变化到状态B，已知气体压强p＝2.0×105Pa，此过程中气体吸收的热量Q＝2.8×102J，求：图2(1)该气体在状态A时的体积；(2)A到B过程气体对外做的功；(3)该气体从状态A到状态B过程中内能的增量．答案(1)8×10－4m3(2)80J(3)2×102J解析(1)由＝得VA＝＝8×10－4m3(2)对外做功W＝p(VB－VA)＝80J(3)由热力学第一定律ΔU＝Q－W代入数据解得ΔU＝2×102J.针对训练如图3所示，p－V图中，一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420J，同时膨胀对外做功300J．当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时，外界压缩气体做功200J，求此过程气体吸收或放出的热量是多少？图3答案放出的热量是320J解析气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收的热量Q1大于气体膨胀对外做的功W1，气体内能增加，由热力学第一定律可知，气体内能的增加量为ΔU＝Q1－W1＝420J－300J＝120J气体由状态B经过程Ⅱ回到状态A时，气体内能将减少120J，而此过程中外界又压缩气体做了W2＝200J的功，因而气体必向外界放热，放出的热量为Q2＝W2－ΔU′＝200J－(－120J)＝320J.例4把一定质量的理想气体用活塞封闭在可导热的汽缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿汽缸无摩擦地滑动，汽缸整体放在冰水混合物中．取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上．沙子倒完时，活塞下降了.再取相同质量的一小盒...
