10.3熱力學(xué)第一定律能量守恒定律要點

1、熱力學(xué)第一定律能量守恒定律疋律題型一：熱力學(xué)第一定律的簡單應(yīng)用例1:（教材習(xí)題變式）鐵塊和裝有一定質(zhì)量氣體的氣球吸收相同的熱量，下列說法中正 確的是：A 鐵塊內(nèi)能增加得多B 氣體內(nèi)能增加得多C.兩者內(nèi)能增加一樣多D 條件不夠，無法判斷審題指導(dǎo)：熱力學(xué)第一定律涉及到三個物理量，要注意這三個物理量是如何變化 的。解：題目描述了一個物理量，即熱量，所以要判斷內(nèi)能的變化時，還要分析體積 的變化，鐵塊體積的膨脹比氣體的體積膨脹要小，所以對外做功要少，根據(jù)熱力學(xué) 第一定律，可知鐵塊內(nèi)能增加要多。答：A誤區(qū)警示：物體內(nèi)能的變化有兩條途徑，即做功和熱傳遞，只有一條途徑則不能 判斷內(nèi)能的增減所以要判斷內(nèi)能的變化

2、就必須在兩條途徑都確定的情況下才可 以.變式備選1：物體的內(nèi)能增加了 20J,則A .一定是外界對物體做了 20 J的功B. 一定是物體吸收了 20J的熱量C.可能是外界對物體做了 20J的功，也可能是物體吸收了 20J的熱量D 可能是物體吸收熱量的同時外界對物體做了功，且熱量和功共20J 答：CD點撥：根據(jù)改變物體內(nèi)能的兩種方式是等效的原理可知，物體內(nèi)能的增加、減 少，并不能肯定歸于做功或熱傳遞，除非事先己知.正確選項為C、D .題型二：氣體狀態(tài)變化過程中的內(nèi)能變化例2:（原創(chuàng)題）一定質(zhì)量的理想氣體，體積由V1膨脹到V2，如果是通過等壓過程實現(xiàn)，做功為W1、傳遞熱量為 Q1、內(nèi)能變化為 U1

3、;如果是通過等溫過程實現(xiàn)，做功為W2、傳遞熱量為Q2、內(nèi)能變化為 U2，則A、W1 >W2，Q1> Q2， U1 > U2 B、W1 > W2，Q1 > Q2， 5= U2C、W1 > W2 ，Q1=Q2， U1 = U2 D、W1 v W2，Q1=Q2， U1 = U2審題指導(dǎo)：涉及到氣體狀態(tài)變化過程時，審題時要注意氣體狀態(tài)變化過程的詞， 如：等壓過程、等溫過程等。要注意描述題中和內(nèi)能有關(guān)的物理量與氣體狀態(tài)參量 之間的關(guān)系。解：等壓過程體積膨脹，對外做功時力的大小不變，而等溫過程時體積膨脹，壓強 減小，對外做功的力減小，做功小于等壓過程做的功，W1>

4、 W2 ;等壓過程時溫度升高，內(nèi)能增大，而等溫過程時，內(nèi)能不變，則 U1 > U2 ;等壓過程對外做的功多，內(nèi)能增大的多，所以該過程中吸收熱量多，Q1> Q2。答: A方法點撥：理想氣體狀態(tài)參量和內(nèi)能變化的參量之間的關(guān)系是：溫度對應(yīng)氣體的內(nèi) 能，溫度高氣體的內(nèi)能大；體積反應(yīng)氣體做功情況，體積增大則氣體對外做功，W取負值，體積減小對氣體做功，W取正值；這兩個要素確定以后，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律討論氣體吸熱放熱問題。變式備選2:若某種實際氣體分子之間的作用力表現(xiàn)為引力，則一定質(zhì)量的該氣體內(nèi)能大 小與氣體體積和溫度的關(guān)系是A 如果保持其溫度不變，體積增加，則內(nèi)能減小B. 如果保持其體積不變

5、，溫度升高，則內(nèi)能增大C. 如果保持其體積不變，溫度升高，則內(nèi)能減小D. 如果保持其溫度不變，體積增加，則內(nèi)能增大答案：BD解析：這里描述的不是理想氣體，分子之間表現(xiàn)為引力，體積增加，克服分子之間 的作用力做功，則氣體的分子勢能增加，溫度不變，分子的平均動能不變，則內(nèi)能 增加，A錯誤D正確；體積不變，分子之間的作用力不做功，分子勢能保持不 變，溫度升高，分子動能增加，則內(nèi)能增加，B正確C錯誤。題型三：涉及功能關(guān)系的問題i例3 （創(chuàng)新題）如圖所示柱形容器內(nèi)封有一定質(zhì)量的空氣，光滑活塞C（質(zhì)量為m與容器用良好的隔熱材料制成?；钊麢M截面積為 S,大氣壓為pO,另 有質(zhì)量為M的物體從活塞上方的A點自由

6、下落到活塞上，并隨活塞一起到達最低 點B而靜止，在這一過程中，空氣內(nèi)能的改變量 E,外界對空氣所做的功 W與 物體及活塞的重力勢能的變化關(guān)系是Miih + h - l: + 1IP I；丨丨v兮"違沁、Af = (V, IF =i硝必 +C.D 入F Jbm妙 + mu.b + iSb審題指導(dǎo)：審題注意條件的描述：光滑（沒有摩擦）、隔熱（和外界沒有熱傳遞），注意運動情景的描述：自由下落、靜止。解：總的能量的減少是 ''''”，但自由下落到活塞上和活塞發(fā)生碰撞，有能量損失，所以外界對空氣做的功要小于總的能量的減少，由于Q=0,所以外界對空氣做的功W= E

7、。答: C方法點撥：這類題主要是和力學(xué)中的功能關(guān)系相結(jié)合，結(jié)合點在熱力學(xué)第一定律中 的W上，要理解和掌握這個物理量。氣體中對氣體做功要通過活塞來實現(xiàn)，因此 這類題的解題思路是以活塞為研究對象進行受力分析，此時要注意大氣壓力和封閉 氣體的壓力這兩個力是相比較力學(xué)中的題目要特別加上的，然后根據(jù)活塞處的狀態(tài) 或過程來進行分析。而封閉氣體的壓力所做的功就是熱力學(xué)第一定律中的W，當封閉氣體的壓力做正功時，熱力學(xué)第一定律中的 W取負值，而當封閉氣體的壓力 做負功時，熱力學(xué)第一定律中的 W取正值。如圖所示，密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞，活塞的上部 封閉著氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計，置于真空中

8、的輕彈簧的一端固定于容器的底部另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時彈簧的彈性勢能為Ep （彈簧處于自然長度時的 彈性勢能為零），現(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運動，經(jīng)過多次往復(fù) 運動后活塞靜止，氣體達到平衡態(tài)，經(jīng)過此過程A Ep全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能B Ep一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能C. Ep全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能D . Ep 一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢 能答：D應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時，必須依據(jù)符號法則代入數(shù)據(jù)。例題：氣體膨脹對外做功100J，同時從外界吸收了 120J的熱量，它的內(nèi)能變化可 能是A .減少20JB. 增大20JC. 減少220JD. 增大220J典型誤解：根據(jù)熱力學(xué)第一定律有：AU= Q+W=100J+120J=220J>0,選項D正 確。走出誤區(qū)：牢