高中物理 第三章 热力学第一定律 第二节 热力学第一定律讲义（含解析）粤教版选修3-3-粤教版高二选修3-3物理教案VIP免费

热力学第一定律1．热力学第一定律的表达式为ΔU＝Q＋W，它不仅反映了做功和热传递这两种改变内能方式的等效性，也给出了功、热量跟内能改变量的定量关系。2．应用热力学第一定律进行计算时，要遵循各物理量的符号规定，Q>0，表示物体吸收热量，W>0表示外界对物体做功，ΔU>0，表示内能增加，当它们为负值时，都分别表示各自的相反过程。3．在解决理想气体的等压膨胀过程问题时，热力学第一定律中各物理量符号为，W<0，ΔU>0，Q>0，等压压缩时符号相反，在等容过程中，W＝0，ΔU＝Q，在等温过程中，ΔU＝0，W＝－Q。4．将打气筒的出气口堵住，用力将活塞下压，若对气体做功10J，气体通过筒壁向外放热1卡，则气体的内能改变了5.82J(1卡＝4.18焦)。热力学第一定律1.热力学第一定律的研究对象研究功、热量跟内能的变化之间的定量关系。2．热力学第一定律的内容及公式(1)内容：如果物体跟外界同时发生做功和热传递过程，那么，物体内能的增加ΔU就等于物体吸收的热量Q和外界对物体做的功W之和。(2)公式：ΔU＝W＋Q3．对热力学第一定律的理解(1)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的过程是等效的，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。(2)对公式ΔU＝Q＋W符号的规定：符号WQΔU＋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(1)在绝热过程中，Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。(2)在应用热力学第一定律的过程中，应特别分清W、Q的正、负，以便更准确地判断ΔU的正、负，ΔU的正、负代表了变化过程中内能是增加的还是减少的。1．下列说法正确的是()A．物体放出热量，其内能一定减小B．物体对外做功，其内能一定减小C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变解析：选C由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，若物体放出热量，外界对物体做正功，则ΔU不一定为负值，即内能不一定减小，故A项错误；同理可分析出，B项和D项错误，C项正确。热力学第一定律应用举例1.理想气体的等压过程如图所示是一定质量气体的等压线，若气体从状态A变化到状态B，该过程是等压膨胀过程，V2>V1，T2>T1，体积增大，气体对外做功，W<0，但理想气体的内能仅取决于温度，温度升高，内能增大，ΔU>0，则由热力学第一定律有Q＝ΔU－W>0，气体吸收热量，吸收的热量一部分用来增加气体的内能，一部分转化为对外所做的功。若气体从状态B变化到状态A，该过程为等压压缩，应有W>0，ΔU<0，Q＝ΔU－W<0，这说明气体放出的热量等于外界对气体所做的功与气体内能减小量的和。2．理想气体的等容过程等容过程中，体积V不变，W＝0，则由热力学第一定律有ΔU＝Q，若温度升高时，气体吸收的热量全部用来增加气体的内能，反之，气体放出的热量等于气体内能的减少。3．理想气体的等温过程等温过程中内能不变，即ΔU＝0，由热力学第一定律有W＝－Q，若气体等温压缩，则W>0，Q<0，气体放出热量，外界对气体所做的功全部转换为放出的热量，若气体等温膨胀，W<0，Q>0，气体吸收热量，吸收的热量全部用来对外做功。(1)做功情况往往和物体的体积变化相联系，一般情况下，体积增大时，对外做功，W<0，体积减小时，外界对物体做功，W>0。(2)气体的状态变化时，往往要用到气体的实验定律帮助分析体积和温度的变化情况，从而得到做功情况和内能的变化情况。2．[多选](2017·全国卷Ⅱ)如图，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解析：选ABD抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A项正确，C项错误；气体在...