热力学第一定律

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.2 热力学第一定律,1,改变内能的两种方式,做功,热传递,对内,对外,吸热,放热,内能增加,内能增加,内能减少,内能减少,（外界对物体做功）,（物体对外界做功）,（物体从外界吸热）,（物体对外界放热）,2,学习过程：,问：既然做功和热传递都可以改变物体的内能，那么，功、热量跟内能的改变之间一定有某种联系，我们就来研究这个问题.,问：改变物体内能的方式有哪些？,做功和热传递,3,一、热力学第一定律,1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那么：,zxxk,如果外界做的功为，则它的内能如何变化？变化了多少？,如果物体对外界做的功为，则它的内能如何变化？变化了多少？,4,2.一个物体，如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么：,如果物体吸收热量，它的内能如何变化？变化了多少？,如果放出热量，它的内能如何变化？变化了多少？,5,3.如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能的变化U与热量及做的功之间又有什么关系呢？,6,1.一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，它的内能就增加多少；物体对外界做多少功，它的内能就减少多少.,返回,7,2.如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么物体吸收了多少热量，它的内能就增加多少，物体放出了多少热量，它的内能就减少多少.,返回,8,U = W + Q,该式表示的是内能的变化量跟功、热量的定量关系，在物理学中叫做,热力学第一定律.,U 物体内能的增加量,W 外界对物体做的功,Q 物体吸收的热量,返回,9,二、定律中各量的正、负号及含义,物理量,符号,意义,符号,意义,W,+,外界对物体做功,物体对外界做功,Q,+,物体吸收热量,物体放出热量,U,+,内能增加,内能减少,返回,10,三、应用,例题：一定量的气体从外界吸收了2.610,5,J的热量，内能增加了4.2 10,5,J。,问：是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？,解：根据U = W + Q 得W = U Q = 4.2 10,5,J 2.610,5,J= 1.610,5,J W为正值，外界对气体做功，做了1.610,5,J 的功。,解：同理可得：W =U Q = 1.6 10,5,J 2.610,5,J= 1.010,5,J W为负值，说明气体对外界做功（气体体积变大），做了1.010,5,J 的功。,如果气体吸收的热量仍为2.610,5,J不变，但是内能只增加了1.610,5,J，这一过程做功情况怎样？,11,一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比， （ ）,A气体内能一定增加,B气体内能一定减小,C气体内能一定不变,D气体内能是增是减不能确定,例题1,D,12,下列说法正确的是（ ）,A外界对气体做功，气体的内能一定增大,B气体从外界只收热量，气体的内能一定增大,C气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均,动能越大,D气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均,动能越大,例题2,D,13,例题3,下列说法正确的是 （ ）,A外界对一物体做功，此物体的内能一定增加,B机械能完全转化成内能是不可能的,C将热量传给一个物体，此物体的内能一定改变,D一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少,D,14,例题4,一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回一开始的状态，用W,1,表示外界对气体做的功，W,2,表示气体对外界做的功，Q,1,表示气体吸收的热量，Q,2,表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有（ ）,AQ,1,Q,2,=W,2,W,1,BQ,1,=Q,2,CW,1,=W,2,DQ,1,Q,2,点拨：,整个过程的内能不变， E = 0,由热力学第一定律 E=W,总,+Q,总,=0,Q,总,= - W,总, Q,1,Q,2,=W,2,W,1,A,15,如图所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部.另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为E,P,(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态,经过此过程,（ ）,A E,P,全部转换为气体的内能,B. E,P,一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍,为弹簧的弹性势能,C E,P,全部转换成活塞的重力势能和气体的内能,D E,P,一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换,为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能,例题5,理想气体,D,16,