第十章 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律

第十章熱力學(xué)第一定律能量守恒定律第一頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五一、熱力學(xué)第一定律1．內(nèi)容：一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量功________與外界對它所做的________的和． 2．表達(dá)式：ΔU＝__________.

3．對公式的理解 (1)公式也適用于系統(tǒng)對外界做功、向外界放熱和內(nèi)能減少的情況．Q＋W第二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五(2)W：外界對物體做功，W取正值；系統(tǒng)對外界做功，W取負(fù)值．(3)Q：系統(tǒng)吸熱，Q為正值；系統(tǒng)放熱，Q為負(fù)值．(4)ΔU：為正值時表示系統(tǒng)內(nèi)能增加，為負(fù)值時表示系統(tǒng)內(nèi)能減少．二、能量守恒定律1．內(nèi)容

能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變．第三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五2．理解及應(yīng)用(1)各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化．(2)宣告第______類永動機(jī)不能實現(xiàn)．一

(3)適用于任何物理現(xiàn)象和物理過程．

三、永動機(jī)不可能制成

1．第一類永動機(jī) 人們設(shè)想中的無需任何動力或燃料，無需消耗能源，卻能源源不斷地對外做功的機(jī)器． 2．第一類永動機(jī)的失敗 通過能量守恒定律，機(jī)器做功必定伴隨著某種能量的減少，而這些能量來源于能源、燃料，因此第一類永動機(jī)違反了能量守恒定律，不可能制成．第四頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五)C1．第一類永動機(jī)違反了什么而不能制成(A．違反了熱力學(xué)第一定律B．違反了機(jī)械能守恒定律C．違反了能量守恒定律D．以上說法都不對第五頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五2．(雙選)下列設(shè)想中，符合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的是()A．利用永磁鐵和軟鐵的相互作用，做成一架機(jī)器，永遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)動下去BD

B．制造一架飛機(jī)，不攜帶燃料，只需利用太陽能就能飛行 C．做成一只船，利用流水的能量，逆水行駛，不用其他動力 D．利用核動力使地球離開太陽系第六頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五3．(雙選)關(guān)于物體內(nèi)能的變化，以下說法正確的是()A．物體吸熱，內(nèi)能一定增大BCB．物體對外做功，內(nèi)能可能增大C．物體吸收熱量，同時對外做功，內(nèi)能可能不變D．物體放出熱量，同時對外做功，內(nèi)能可能不變解析：由熱力學(xué)第一定律易知B、C正確．第七頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五做功W熱量Q內(nèi)能的改變ΔU取正值“＋”外界對系 統(tǒng)做功系統(tǒng)從外界 吸收熱量系統(tǒng)的內(nèi) 能增加取負(fù)值“－”系統(tǒng)對外 界做功系統(tǒng)向外界 放出熱量系統(tǒng)的內(nèi) 能減少要點1熱力學(xué)第一定律1．熱力學(xué)第一定律(1)表達(dá)式：ΔU＝W＋Q.(2)符號法則第八頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五(3)定律說明做功和熱傳遞是系統(tǒng)內(nèi)能改變的量度，沒有做功和熱傳遞就不可能實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移．2．特殊情況(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做的功(或物體對外界做功)等于物體內(nèi)能的改變．(2)若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收(或放出)的熱量等于物體內(nèi)能的改變．

(3)若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對物體做的功等于物體放出的熱量(或物體對外界做的功等于物體吸收的熱量)．第九頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五3．解題的一般步驟(1)根據(jù)符號法則寫出各已知量(W、Q、ΔU)的正、負(fù)．(2)根據(jù)方程ΔU＝W＋Q求出未知量．(3)再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來確定吸熱、放熱情況或做功情況．[例1]一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2×105

J的熱量，同時氣體對外做了6×105

J的功，解答：(1)物體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？(2)分子勢能是增加還是減少？(3)分子的平均動能是增加還是減少？第十頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五

思路點撥：本題考查熱力學(xué)第一定律關(guān)系式，并要理解分子動理論中內(nèi)能的定義．應(yīng)注意熱力學(xué)第一定律關(guān)系式中各物理量的符號法則．答題規(guī)范：(1)氣體從外界吸熱為：Q＝4.2×105

J氣體對外做功：W＝－6×105

J由熱力學(xué)第一定律得：ΔU＝W＋Q＝－6×105

J＋4.2×105

J＝－1.8×105

JΔU為負(fù)，說明氣體的內(nèi)能減少了，減少了1.8×105

J.(2)因為氣體對外做功，所以氣體的體積膨脹，分子間的距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體分子勢能增加了．(3)因為氣體內(nèi)能減少，同時氣體分子勢能增加，說明氣體分子的平均動能一定減少了．第十一頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五1．一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8×104

J的)功，氣體的內(nèi)能減少了1.2×105

J，則下列各式中正確的是(

A．W＝8×104

J，ΔU＝1.2×105

J，Q＝4×104

JB

B．W＝8×104

J，ΔU＝－1.2×105

J，Q＝－2×105

J C．W＝－8×104

J，ΔU＝1.2×105

J，Q＝2×104

J D．W＝－8×104

J，ΔU＝－1.2×105

J，Q＝－4×104

J

解析：因為外界對氣體做功，W取正值，即W＝8×104

J；內(nèi)能減少，ΔU取負(fù)值，即ΔU＝－1.2×105

J；根據(jù)ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝(－1.2×105－8×104)J＝－2×105

J.第十二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五要點2能量守恒定律

1．理解 (1)自然界存在著多種不同形式的運(yùn)動，每種運(yùn)動對應(yīng)著一種形式的能量．如機(jī)械運(yùn)動對應(yīng)機(jī)械能；分子熱運(yùn)動對應(yīng)內(nèi)能；電磁運(yùn)動對應(yīng)電磁能． (2)不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化．摩擦可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；熾熱電燈發(fā)光可以將電能轉(zhuǎn)化為光能． (3)熱力學(xué)第一定律、機(jī)械能守恒定律都是能量守恒定律的具體體現(xiàn)． (4)能量守恒定律適用于任何物理現(xiàn)象和物理過程． 2．應(yīng)用方法 (1)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等．

(2)某一物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等．第十三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五

[例2]下列對能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識，不正確的是()

A．某種形式的能量減少，一定存在其他形式能量的增加 B．某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加 C．不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機(jī)器——永動機(jī)是不可能制成的 D．石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機(jī)械能消失了

思路點撥：要理解好能量守恒定律．

答案：D第十四頁，共十五頁，