随堂课业31- 热力学定律与能量守恒
热力学第一定律与能量守恒
热力学第一定律与能量守恒热力学第一定律和能量守恒定律是描述能量转化和能量守恒的两个基本定律。
它们在热力学和物理学中有着重要的地位。
本文将探讨热力学第一定律和能量守恒之间的关系，以及它们在实际应用中的意义和重要性。
一、热力学第一定律热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明能量在物理系统中不能被创造或者灭亡，只能由一种形式转化为另一种形式。
简单来说，能量的总量在任何封闭系统中都是恒定的。
热力学第一定律的数学表达式为ΔU = Q - W，其中ΔU表示系统内能量的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。
根据这个定律，当系统吸收热量时，它的内能增加；当系统对外做功时，它的内能减少。
二、能量守恒定律能量守恒定律是自然界的基本定律之一，它表明在任何封闭系统中，能量的总量保持不变。
无论能量以何种形式存在，都不会从系统中消失或出现。
能量守恒定律可以用以下数学表达式描述：ΔE = E2 - E1 = Q - W，其中ΔE表示系统内能量的变化，E1和E2分别表示系统的初态和末态能量，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。
根据这个定律，系统吸收的热量和对外做的功之和等于系统内能量的变化量。
三、热力学第一定律与能量守恒的关系热力学第一定律和能量守恒定律本质上是相互关联的，两者可以互相推导和补充。
热力学第一定律强调了能量转化和能量守恒的过程，而能量守恒定律则是对热力学第一定律的数学描述。
通过热力学第一定律，我们可以更好地理解能量的转化过程，并利用能量守恒定律来计算系统中能量的变化。
在实际应用中，热力学第一定律和能量守恒定律的结合帮助我们解决能量转化和能量守恒的问题，为工程设计和科学研究提供了基础和依据。
四、热力学第一定律和能量守恒在实际中的应用热力学第一定律和能量守恒定律在能源利用和工程设计中有着广泛的应用。
例如，在热力学系统中，我们可以通过热力学第一定律来计算系统吸收的热量和对外做的功，进而计算系统内能量的变化量。
课件热力学定律与能量守恒定律图文
2023课件热力学定律与能量守恒定律图文•热力学第一定律•热力学第二定律•能量的转化与守恒定律•热力学定律与能量守恒的相互关系目•实例分析•总结录01热力学第一定律1定义与内容23热力学第一定律的定义是能量守恒定律在热现象中的表现。
它表明，在封闭系统中，能量不能创造也不能消失，只能从一种形式转换成另一种形式。
热力学第一定律的内容是能量平衡方程，即Q=ΔU。
热力学第一定律的数学表达式是Q=ΔU+W，其中Q为传热热量，ΔU为系统内能的增量，W为系统对外做的功。
Q表示热力学系统吸收的热量，ΔU表示系统的内能增量，W 表示系统对外做的功。
数学表达式与符号热力学第一定律适用于封闭系统中涉及热现象的各种物理过程，如传热、相变、化学反应等。
对于开放系统，如气体膨胀对外做功或液体蒸发等过程，需要引入其他形式的能量转化，如电磁能、化学能等。
适用范围02热力学第二定律热力学第二定律的定义热力学第二定律是关于热现象的宏观自然过程具有方向性的原理，也就是说，热现象不可能自发地使物质的全部或一部分从低温状态向高温状态转化。
热力学第二定律的内容热力学第二定律规定了热力学过程中熵增加的方向，即熵增加原理。
在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少，即系统的熵增加原理。
定义与内容热力学第二定律可以用数学公式表示为 dS≥0，其中S为熵，dS为微分符号，表示微分运算。
数学表达式热力学第二定律的符号为“≥”，表示在孤立系统中，系统的熵增加的方向是朝着熵增加的方向进行的。
符号数学表达式与符号适用范围01热力学第二定律适用于封闭系统，即系统与外界没有物质交换和能量交换。
02热力学第二定律适用于宏观自然过程，而不是微观粒子运动。
03热力学第二定律适用于孤立系统，即系统与外界没有相互作用。
03能量的转化与守恒定律定义能量守恒定律是指，在孤立系统中，能量既不会创生也不会消失，而只会从一种形式转变为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，能量的总玳保持不变。
物理选修3-3热力学定律与能量守恒
第3讲热力学定律与能量守恒知识一热力学第一定律1．改变物体内能的两种方式(1)做功；(2)热传递．2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．(2)表达式：ΔU＝Q＋W.3．ΔU＝W＋Q中正、负号法则物理量W Q ΔU意义符号＋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)内能的变化与做功和热传递有关，只确定一个因素不能判断内能增加或减少．(2)应用热力学第一定律，一定要弄清各物理量的符号．知识二热力学第二定律及微观意义1．热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．或表述为“第二类永动机是不可能制成的．”2．用熵的概念表示热力学第二定律在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小(填“增大”或“减小”)．3．热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．知识三能量守恒定律和两类永动机1．能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．2．能源的利用(1)存在能量耗散和品质下降．(2)重视利用能源时对环境的影响．(3)要开发新能源(如太阳能、生物质能、风能、水流能等)．3．两类永动机(1)第一类永动机：不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器．违背能量守恒定律，因此不可能实现．(2)第二类永动机：从单一热源吸收热量并把它全部用来对外做功，而不引起其他变化的机器．违背热力学第二定律，不可能实现.考点一热力学第一定律的理解和应用一、在ΔU＝Q＋W中，W表示做功情况，说明内能和其他形式的能可以相互转化；Q表示吸热或放热的情况，说明内能可以从一个物体转移到另一个物体，而ΔU＝Q＋W是能量守恒定律的具体体现．二、三种特殊情况1．若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加．2．若过程中不做功，即W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加．3．若过程的始、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量．————————————(2013·北京高考)下列说法正确的是()A．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动B．液体分子的无规则运动称为布朗运动C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加D．物体对外界做功，其内能一定减少【解析】布朗运动是颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，故A正确，B错误；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能也不一定减少，故C、D错误．【答案】 A————————————一定质量的气体，在从状态1变化到状态2的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？【解析】(1)由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J，气体的内能增加了160 J.(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从状态2回到状态1的过程中内能的变化应等于从状态1到状态2的过程中内能的变化，则从状态2到状态1的内能应减少160 J，即ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J，根据热力学第一定律得：ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界对气体做功80 J.【答案】(1)增加了160 J(2)外界对气体做功80 J考点二热力学第二定律的理解和应用一、在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的含义1．“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助．2．“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等．二、热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．三、热力学过程方向性实例1．高温物体热量Q能自发传给热量Q不能自发传给低温物体．2．功能自发地完全转化为不能自发地且不能完全转化为热．3．气体体积V1能自发膨胀到不能自发收缩到气体体积V2(较大)．4．不同气体A和B能自发混合成不能自发分离成混合气体AB.————————————如图11－3－1所示中汽缸内盛有定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是()图11－3－1A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律B．气体从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D．A、B、C三种说法都不对【解析】热力学第二定律从机械能与内能转化过程的方向性来描述是：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．本题中如果没有外界的帮助，比如外力拉动活塞杆使活塞向右移动，使气体膨胀对外做功，导致气体温度略微降低，是不可能从外界吸收热量的，即这一过程虽然是气体从单一热源吸热，全用来对外做功，但引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律．【答案】C————————————(多选)(2012·新课标全国高考)关于热力学定律，下列说法正确的是() A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D．不可能使热量从低温物体传向高温物体E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程【解析】根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，A正确，B错误．根据热力学第二定律，C、E正确，D错误．【答案】ACE考点三 热力学定律与气体实验定律的综合应用————————————图11－3－2(2012·山东高考)如图11－3－2所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U 型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l 1＝20 cm(可视为理想气体)，两管中水银面等高．现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h ＝10 cm.(环境温度不变，大气压强p 0＝75 cmHg)(1)求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)．(2)此过程中左管内的气体对外界________(填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，气体将________(填“吸热”或“放热”)．【解析】 (1)设U 型管横截面积为S ，右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p 1，右端与一低压舱接通后，左管中封闭气体的压强为p 2，气柱长度为l 2，稳定后低压舱内的压强为p .左管中封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得p 1V 1＝p 2V 2①p 1＝p 0②p 2＝p ＋p h ③V 1＝l 1S ④V 2＝l 2S ⑤由几何关系得h ＝2(l 2－l 1)⑥联立①②③④⑤⑥式，代入数据得p ＝50 cmHg.⑦(2)左管内气体膨胀，气体对外界做正功，温度不变，ΔU ＝0，根据热力学第一定律，ΔU ＝Q ＋W 且W ＜0，所以Q ＝－W ＞0，气体将吸热．【答案】 (1)50 cmHg (2)做正功 吸热————————————如图11－3－3，体积为V 、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T 0、压强为1.2p 0的理想气体，p 0和T 0图11－3－3分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U 与温度T 的关系为U ＝αT ，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求：(1)汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V 1；(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q .【解析】 (1)在气体由p ＝1.2p 0下降到p 0的过程中，气体体积不变，温度由T ＝2.4T 0变为T 1，由查理定律得T 1T ＝p 0p在气体温度由T 1变为T 0的过程中，体积由V 减小到V 1，气体压强不变，由盖—吕萨克定律得V V 1＝T 1T 0，解得⎩⎪⎨⎪⎧T 1＝2T 0V 1＝12V (2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W ＝p 0(V －V 1)在这一过程中，气体内能的减少量为ΔU ＝α(T 1－T 0)由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为Q ＝W ＋ΔU ，解得Q ＝12p 0V ＋αT 0 【答案】 (1)12V (2)12p 0V ＋αT 0(1)理想气体无分子势能，只有分子动能，一定质量的气体，其内能只取决于温度，而与体积无关．(2)在气体状态变化过程中，三个状态参量(p 、V 、T )遵循理想气体状态方程p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2(或pV T＝C 常数)，判断气体的内能的变化只需分析气体的温度，温度升高(或降低)，内能增大(或减小)．(3)由气体体积变化情况分析做功情况，气体体积增大，气体对外做功，气体体积减小，外界对气体做功．然后由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 确定热量Q 的正、负，判断出吸热、放热.1．物体的内能增加了20 J ，下列说法中正确的是( )A ．一定是外界对物体做了20 J 的功B ．一定是物体吸收了20 J 的热量C ．一定是物体分子动能增加了20 JD ．物体的分子平均动能可能不变【解析】 做功和热传递都可以改变物体内能，物体内能改变20 J ，其方式是不确定的，因此A 、B 错误．而物体内能包括所有分子的平均动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、势能三者决定，因此答案C 错误．物体内能增加20 J 温度可能不变，故平均动能可能不变，D 正确．【答案】 D2．(多选)关于第二类永动机，下列说法正确的是( )A ．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机B ．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成C ．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能D ．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化【解析】 根据第二类永动机的定义可知A 选项正确，第二类永动机不违反能量守恒定律，而是违反热力学第二定律，所以B 选项错误．机械能可以全部转化为内能，内能在引起其他变化时可能全部转化为机械能，C 选项错误，D 选项正确．【答案】 AD3．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是( )A ．气体分子间的作用力增大B ．气体分子的平均速率增大C ．气体分子的平均动能减小D ．气体组成的系统的熵增加【解析】 考虑气体分子间作用力时，若分子力是引力，分子间距从r 0增大，则分子力先增大后减小，A 错误．气泡上升过程中温度不变，分子平均动能不变，分子平均速率也不变，B 、C 错误．气泡上升过程中体积膨胀，分子势能增加，内能增大，而对外做功，故气体一定吸收热量，又因为温度不变，故其熵必增加，D 正确．【答案】 D4．(2011·福建高考)一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104 J ，气体对外界做功1.0×104 J ，则该理想气体的( )A ．温度降低，密度增大B ．温度降低，密度减小C ．温度升高，密度增大D ．温度升高，密度减小【解析】 由ΔU ＝W ＋Q 可得理想气体内能变化ΔU ＝－1.0×104 J ＋2.5×104 J ＝1.5×104 J>0，故温度升高，A 、B 两项均错．因为气体对外做功，所以气体一定膨胀，体积变大，由ρ＝m V可知密度变小，故C 项错误，D 项正确． 【答案】 D5．如图11－3－4是密闭的汽缸，外力推动活塞P 压缩气体，对缸内气体做功800 J ，若同时气体向外界放热200 J ，缸内气体的( )图11－3－4 A ．温度升高，内能增加600 JB ．温度升高，内能减少200 JC ．温度降低，内能增加600 JD ．温度降低，内能减少200 J【解析】 对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知，ΔU ＝800 J ＋(－200 J)＝600 J ，ΔU 为正表示内能增加了600 J ，对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A 正确．【答案】 A6．(多选)(2011·大纲全国高考)关于一定量的气体，下列叙述正确的是( )A ．气体吸收的热量可以完全转化为功B ．气体体积增大时，其内能一定减少C ．气体从外界吸收热量，其内能一定增加D ．外界对气体做功，气体内能可能减少【解析】 由热力学第二定律知吸收的热不能自发地全部转化为功，但通过其他方法可以全部转化为功，故A 正确；气体体积增大，对外做功，若同时伴随有吸热，其内能不一定减少，B 错误；气体从外界吸热，若同时伴随有做功，其内能不一定增加，C 错误；外界对气体做功，同时气体放热，其内能可能减少，D 正确．【答案】 AD7．(2013·山东高考)下列关于热现象的描述正确的一项是( )A ．根据热力学定律，热机的效率可以达到100%B ．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的【解析】根据热力学第二定律可知，热机不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，因此，热机的效率不可能达到100%，选项A错误；做功是通过能量的转化改变系统的内能，热传递是通过能量转移改变系统的内能，选项B错误；温度是表示热运动的物理量，热传递过程中达到热平衡时，温度相同，选项C正确；单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动表现出统计规律，选项D错误．【答案】 C8．(2012·广东高考)景颇族的祖先发明的点火器如图11－3－5所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中()图11－3－5A．气体温度升高，压强不变B．气体温度升高，压强变大C．气体对外界做正功，气体内能增加D．外界对气体做正功，气体内能减少【解析】筒内封闭气体被压缩过程中，外界对气体做正功．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，气体内能增加，温度升高．由理想气体状态方程pVT＝C知，气体压强增大．选项A、C、D错误，选项B正确．【答案】 B9．(多选)(2013·新课标全国卷Ⅱ)关于一定量的气体，下列说法正确的是()A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高【解析】气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，因为气体分子之间有很大的空隙，不是所有分子体积之和，选项A正确；温度是大量气体分子平均动能的标志，反映了物体内分子热运动的剧烈程度，选项B正确；气体压强是大量分子无规则热运动对器壁的碰撞产生的，与失重无关，选项C错误；气体从外界吸收热量，如果气体对外做功，其内能可能减小，选项D错误；根据pV/T＝常量可知，在等压膨胀过程中，温度一定升高，选项E正确．【答案】ABE10．如图11－3－6所示，A、B两个汽缸中装有体积均为10 L、压强均为1 atm(标准大气压)、温度均为27 ℃的空气，中间用细管连接，细管容积不计．细管中有一绝热活塞，现将B汽缸中的气体升温到127 ℃，若要使细管中的活塞仍停在原位置．(不计摩擦，A汽缸中的气体温度保持不变，A汽缸截面积为500 cm2)图11－3－6(1)求A中活塞应向右移动的距离；(2)A中气体是吸热还是放热，为什么？【解析】(1)对B：由p BT B＝p′B T′B得p ′B ＝T ′B T B p B ＝400300p B ＝43p B 对A ：由p A V A ＝p ′A V ′A 得V ′A ＝p A V A p ′A且：p A ＝P B ，p ′A ＝p ′B 解得：V ′A ＝43V A 所以Δl ＝14V A S＝5 cm. (2)放热，在向右推活塞过程中，A 中气体温度不变，气体内能不变；体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知气体应放热．【答案】 (1)5 cm (2)见解析。
热力学第一定律与能量守恒
热力学第一定律与能量守恒热力学第一定律和能量守恒是研究能量转换与守恒的基本原理和定律。
在能量的转化和传递过程中，热力学第一定律和能量守恒定律起到了至关重要的作用。
本文将介绍这两个定律的概念、基本原理以及在实际应用中的重要性。
一、热力学第一定律热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是热力学的基本定律之一。
它可以用来描述热量和力学能量之间的转换关系。
简单来说，热力学第一定律可以表达为：在一个系统中，能量的增加等于热量和做功两部分之和。
即ΔE = Q - W，其中ΔE表示系统内部能量的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外界做的功。
热力学第一定律反映了能量在一个封闭系统中的守恒原理。
根据该定律，能量既不会消失，也不会从无中产生，只能在不同形式之间相互转换。
例如，当我们使用电器加热水时，电能被转化为热能，使水温升高。
这是能量形式的转换，但总能量保持不变。
二、能量守恒能量守恒，是自然界的一条基本定律，也是物理学中最基本的规律之一。
能量守恒原理指出：在一个孤立系统内，能量总量保持不变。
能量不会因为转移、转换或者消失，只能在不同的形式之间进行转化。
能量的形式有很多，例如机械能、热能、电能等等。
无论是当一个物体从一处高处下落，将其势能转化为动能，还是当物体进行摩擦运动时，将机械能转化为热能，或者是当我们点燃一根蜡烛，将化学能转化为热能和光能，能量的总量是不变的。
能量守恒原理在我们的日常生活中无处不在。
当我们吃东西时，食物的能量被转化为人体的生物能，使我们保持活力。
当我们使用电器时，电能被转化为光能、热能等其他形式的能量。
了解能量守恒原理对于我们合理利用能源、保护环境具有重要意义。
三、热力学第一定律与能量守恒的关系热力学第一定律实质上是能量守恒原理在热力学中的具体应用。
热力学第一定律表明了能量在热力学系统中的转化与守恒关系，为能量守恒原理提供了具体的表达形式。
根据热力学第一定律，系统内能量的变化等于热量和做功的总和。
能量守恒和热力学第一定律
能量守恒和热力学第一定律1. 能量守恒定律1.1 定义能量守恒定律是指在一个封闭的系统中，能量不会凭空产生也不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。
在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
1.2 历史发展能量守恒定律的思想最早可以追溯到古希腊哲学家德谟克利特，他认为万物都是由不可分割的微小粒子组成，这些粒子在运动中保持能量守恒。
然而，真正形成科学理论是在18世纪和19世纪。
拉格朗日、亥姆霍兹、焦耳等科学家通过实验和理论研究，逐渐明确了能量守恒定律的地位。
1.3 守恒形式能量守恒定律可以表述为以下几种形式：（1）动能和势能的总和保持不变；（2）机械能（动能和势能）的总和保持不变；（3）内能（物体微观粒子的动能和势能总和）保持不变；（4）热能、电能、光能等不同形式的能量之间可以相互转化，总量保持不变。
1.4 应用实例（1）水坝：水坝储存的水具有势能，当水从水坝流出时，势能转化为动能，推动水轮机发电。
发电过程中，部分机械能转化为电能，但总能量保持不变。
（2）热机：热机（如蒸汽机、内燃机）在工作过程中，燃料的化学能转化为内能，内能再转化为机械能，驱动机器做功。
由于存在热量损失，实际效率不高，但总能量仍保持不变。
2. 热力学第一定律2.1 定义热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的具体体现。
它指出：在一个封闭系统中，能量不能被创造或者消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。
在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
2.2 表达式热力学第一定律可以用以下表达式表示：[ U = Q + W ]•( U ) 表示系统内能的变化；•( Q ) 表示系统吸收的热量；•( W ) 表示系统对外做的功。
2.3 内涵热力学第一定律揭示了以下几点：（1）系统内能的变化等于吸收的热量与对外做功的和；（2）系统内能的增加等于外界对系统做的功和提供的热量；（3）系统内能的减少等于系统对外做的功和释放的热量。
热力学定律与能量守恒定律
目录
• 热力学第一定律 • 热力学第二定律 • 热力学第三定律 • 能量守恒定律 • 热力学定律与能源利用 • 热力学定律与环境保护
01 热力学第一定律
定义与表述
定义
热力学第一定律是指能量守恒定律在 热现象领域中的应用，即能量不能凭 空产生，也不能凭空消失，只能从一 种形式转化为另一种形式。
该定律可以用多种表述方式，其中最著名的表述是克劳修斯表述和开尔文表述。 克劳修斯表述指出不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；开尔 文表述指出不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 。
熵增原理
熵增原理是热力学第二定律的一个重要推论，它指出在一个 封闭系统中，如果没有外界的能量输入，系统的总熵（混乱 度或无序度）将不断增加，即系统将自发地向着更加混乱和 无序的状态发展。
采取减排措施，减少污染物排放；推 广清洁能源，减少化石燃料的使用； 加强空气质量监测和预警，提高环境 治理水平。
水污染及其治理
总结词
水污染对人类健康和生态环境造成严重影响，需要采取有效措施进行治理。
详细描述
水污染主要来源于工业废水、农业化肥和农药、城市污水等。这些污染物通过地表水、地 下水等途径进入饮用水源地，影响水质，导致水体富营养化、重金属超标等问题。长期饮 用被污染的水源会导致健康问题，如癌症、肝病等。
总结词
详细描述
解决方案
大气污染和温室效应是全球气候变化 的主要因素，对人类生存环境造成严 重威胁。
大气污染主要来源于工业生产、交通 运输和能源消耗过程中排放的废气， 包括颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等 。这些污染物在大气中形成化学反应 ，产生臭氧、硫酸盐和硝酸盐等二次 污染物，加剧温室效应，导致全球气 候变暖、极端天气事件增多等问题。
热力学第一定律能量守恒
热力学第一定律能量守恒热力学第一定律：能量守恒热力学第一定律是能量守恒原理在热力学中的体现。
它表明，在一个封闭系统中，能量不能被创造或销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。
本文将介绍热力学第一定律，并探讨其在能源转化和可持续发展中的重要性。
在热力学中，能量被分为几种形式，包括内能、机械能和热能等。
热力学第一定律指出，系统的能量变化等于系统所吸收的热量和做功之和。
这可以用以下方程式来表示：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内能的变化，Q代表系统吸收的热量，W表示系统对外界所做的功。
根据这个方程式，我们可以看出，如果系统吸收的热量大于做的功，系统的内能将增加；而如果系统的做功大于吸收的热量，系统的内能将减少。
热力学第一定律的重要性体现在能源转化和可持续发展中。
能源转化是将一种形式的能量转化成另一种形式的过程。
热力学第一定律告诉我们，在能源转化中，能量是守恒的，不会凭空消失或增加。
这意味着我们需要合理利用现有能源资源，避免浪费和不必要的能量损失。
可持续发展是当今社会面临的一项重要任务。
热力学第一定律在可持续发展中发挥着重要作用。
对于能源的利用，我们需要追求高效能源转化，减少能量的浪费和环境的破坏。
通过优化能源系统的设计和运行，我们可以提高能源利用效率，减少对环境的负面影响。
另外，热力学第一定律也与能源管理密切相关。
对于工业生产和建筑设计等领域，合理利用能源是节约成本、提高效益的重要手段。
通过实施有效的能源管理措施，如能源审计、能源监测和能源优化等，可以更好地控制能源消耗，实现能源的可持续利用。
总结起来，热力学第一定律是能量守恒原理在热力学中的体现。
它告诉我们能量是不会凭空消失或增加的，只能从一种形式转化为另一种形式。
在能源转化和可持续发展中，热力学第一定律的重要性不可忽视。
我们需要合理利用能源资源，追求能源的高效转化，以实现能源的可持续利用。
通过有效的能源管理措施，我们可以减少能源消耗，降低环境污染，推动社会的可持续发展。
热力学第一定律能量守恒与转化
热力学第一定律能量守恒与转化能量是物质存在和运动的基本属性，热力学第一定律即能量守恒定律是热力学中的重要基本原理之一。
它阐述了能量在物质系统中的转化和守恒规律。
本文将会对热力学第一定律的概念、能量守恒与转化以及其在实际问题中的应用进行详细阐述。
在热力学中，能量的转化是由系统内的各种能量形式之间的转化引起的。
热力学第一定律表明，在一个封闭系统中，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，能量的总量保持不变。
这是由于能量的本质是守恒的，无法创造或破坏。
对于一个闭合系统，即没有与外界进行物质交换的系统来说，热力学第一定律可以表示为以下公式：ΔU = Q - W其中，ΔU代表系统内能量的变化，Q代表系统所吸收或释放的热量，W代表系统所做的功。
根据能量守恒定律，系统内能的变化等于从外界吸收的热量减去对外界所做的功。
从这个公式中可以看出，能量守恒的核心概念就是热量和功的平衡。
热量是由于系统与外界之间存在温度差而产生的能量传递，而功则是由于系统与外界之间存在压差、体积变化等引起的能量转化。
在实际应用中，热力学第一定律被广泛用于能量系统的分析和设计。
例如，将热力学第一定律应用于汽车发动机的工作过程分析，可以帮助我们理解引擎如何将燃料的化学能转化为机械能，并计算出发动机的热效率。
又如，应用于工业领域的热动力循环，如蒸汽汽轮机、蒸汽发生器等设备，利用热力学第一定律来分析能量转化效率，指导工程的设计和优化。
此外，在日常生活中，热力学第一定律也有很多应用。
例如，我们使用电热水壶时，通过电能转化为热能以加热水；使用空调时，通过电能将外界的热量转移到室外，从而实现室内的温度控制。
这些场景中，热力学第一定律的应用使得我们能够更好地利用能量，提高效率，减少能源浪费。
总之，热力学第一定律是能量守恒的基本原理，它描述了能量在系统中的转化和守恒规律。
能量的转化是由于系统内各种能量形式之间的相互转化引起的，能量的总量始终保持不变。
高中物理 第4章 热力学定律与能量守恒 1 热力学第一定律 2 能量守恒定律的发现历程随堂演练巩固
解析：选 AC.实际气体在温度不太低、压强不太大时可看做理 想气体．充气袋被挤压，气体体积减小，外界对气体做正功， 则 W>0，即气体对外界做负功，由于袋内气体与外界无热交换， 即 Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q 知，内能增大，温 度升高，选项 A、C 正确；根据理想气体状态方程pTV＝C 可判 断压强一定增大，选项 B、D 错误．
三、非选择题 8．如图所示，一定质量的理想气体从状态 A 经等压过程到状 态 B.此过程中，气体压强 p＝1.0×105 Pa，吸收的热量 Q＝ 7.0×102 J，求此过程中气体内能的增量．
解析：等压变化VTAA＝VTBB，对外做的功 W＝p(VB－VA) 根据热力学第一定律ΔU＝Q－W， 解得ΔU＝5.0×102 J.
答案：5.0×102 J
9．一定质量的理想气体从状态 A 变化到状态 B，再变化到状 态 C，其状态变化过程的 p－V 图像如图所示．已知该气体在 状态 A 时的温度为 27 ℃.求：
(1)该气体在状态 B 时的温度； (2)该气体从状态 A 到状态 C 的过程中与外界交换的热量．
解析：(1)对于理想气体：A→B 过程，由查理定律有TpAA＝TpBB， 得 TB＝100 K， 所以 tB＝TB－273 ℃＝－173 ℃. (2)B→C 过程，由盖—吕萨克定律有VTBB＝VTCC， 得 TC＝300 K， 所以 tC＝TC－273 ℃＝27 ℃.
4．给旱区送水的消防车停于水平地面．在缓慢放水过程中，
若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内
气体( )
A．从外界吸热
B．对外界做负功
C．分子平均动能减小 D．内能增加
解析：选 A.本题考查了热力学第一定律．由于车胎内温度保持 不变，故分子的平均动能不变，内能不变．放水过程中体积增 大对外做功，由热力学第一定律可知，胎内气体吸热．A 选项 正确．
热力学第一定律能量守恒的原理
热力学第一定律能量守恒的原理热力学是物理学的一个重要分支，研究的是能量的转化和传递规律。
而热力学第一定律，即能量守恒定律，是热力学的基本原理之一。
本文将详细阐述热力学第一定律的内容和原理，并强调其在能量转化过程中的重要性。
热力学第一定律被定义为能量守恒的基本原理，它说明了能量在物理系统内的转化和传递时所遵循的规律。
根据这个定律，能量不会自发地出现或消失，只会从一种形式转化为另一种形式。
简单来说，能量增加或减少的过程中，总能量的变化量等于系统所做的功和系统所吸收的热的总和。
能量守恒定律的数学表达形式为：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内能量的变化，Q表示系统所吸收或放出的热能，W表示系统对外界所做的功。
根据能量守恒定律，系统的内能变化量等于吸收的热能和对外界做的功的代数和。
在这个等式中，正负号的区分非常重要。
当ΔU为正值时，表示系统的内能增加，而ΔU为负值时，表示系统的内能减少。
热量Q为正值时，表示系统吸收热能，为负值时，表示系统放出热能。
功W为正值时，表示系统对外界做正功，为负值时，表示系统受到外界做的功。
热力学第一定律的能量守恒原理可以通过以下几个例子来说明。
1. 热机的工作原理：热机是一种将热能转化为机械能的设备，如汽车发动机。
根据热力学第一定律，热机从燃料中释放能量（热能），并将其转化为机械能，从而驱动汽车行驶。
这个过程中，系统所做的功为汽车的动力，而系统吸收的热能则来自燃料的燃烧过程。
2. 能量守恒的供暖原理：在冬天里，我们使用暖气设备将电能或燃料的化学能转化为热能，将房间加热。
这个过程中，暖气设备通过吸收电能或燃料的化学能，将其转化为热能放出到房间中，使室内温度升高。
这符合热力学第一定律的能量守恒原理。
3. 饮料冷却的过程：当我们将热的饮料放置在室温环境中，饮料的温度会逐渐降低。
这是因为饮料内部的热能会通过传导、辐射和对流等方式，向外界传递。
根据热力学第一定律，系统内能的减少等于系统所放出的热能，也就是饮料的热能会转移到周围环境中，使得饮料的温度下降。
高中物理之热力学第一定律和能量守恒定律知识点
高中物理之热力学第一定律和能量守恒定律知识点热力学第一定律能量守恒定律热力学是研究物质世界中有关热现象的宏观理论，它不涉及物质的微观结构，而是将一物质系统中大量粒子看作一个整体，研究系统所表现的各种宏观性质和规律。
热力学第一定律是热力学的基本定律，是一个包括热现象在内的能量守恒与转化的定律。
热力学第一定律首先涉及到内能功热量的基本概念内能功热量内能广义上的内能，是指某物体系统由其内部状态所决定的能量。
某给定理想气体系统的内能，是组成该气体系统的全部分子的动能之和，其值为，由状态参量T决定，内能E=E（T），是状态参量T的单值函数。
真实气体的内能除了其全体分子的动能外还包括分子之间的引力势能。
实验证明人，真实气体的内能，是状态参量T 和V （或ρ）的函数，即E=E（T，V）或E=E（T，P）。
总之，某给定气体系统的内能。
只由该系统的状态所决定，在热力学中内能是一个重要的状态量。
功气体系统体积变化过程所做的功（体积功）元功气体膨胀dV＞0 系统对外做正功dA＞0 气体被压缩dV＜0 系统对外做负功dA＜0 体积从Va变到Vb系统所做的功沿a c d过程的功不等于沿a d b过程的功系统通过体积变化实现作功。
热力学中的功是与系统始末状态和过程都有关的一种过程量。
热量热量是系统与外界仅由于温度不同而传递的能量。
若改用摩尔热容C，即1mol的物质温度升高1K时所吸收的热量则系统由温度T1 变到温度T2的过程中所吸收的热量系统吸收的热量为正Q＞0。
若计算结果Q＜0则表示系统放热。
热量必须与过程相联系，只有发生过程才有吸收或放出热量可言。
系统从某一状态变到另一状态，若其过程不同，则吸或放的热量也会不同。
故热量也是过程量内能、功、热量的国际标准单位都是焦耳（J ）热力学第一定律在任何一个热力学过程中，系统所吸收的热量等于系统内能的增量E2-E1与系统对外作功 A 之和。
Q=E2-E1+A热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒与转化定律的一种表达形式。
热力学第一定律与能量守恒定律
热力学第一定律与能量守恒定律热力学是研究能量转化和能量传递规律的学科，而热力学第一定律和能量守恒定律是热力学基础中的基本规律。
本文将详细阐述热力学第一定律和能量守恒定律的概念、原理以及在实际应用中的一些重要意义。
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的表现，它揭示了能量在热力学系统中的转化和传递规律。
根据热力学第一定律，一个热力学系统的内能变化等于系统所吸收的热量与所做的功的代数和。
即∆U=Q-W，其中∆U表示系统内能的变化，Q表示系统所吸收的热量，W表示系统所做的功。
热力学第一定律可以简洁地表达了能量守恒的基本原理。
能量守恒定律是自然界中最基本的定律之一，它指出了能量在各个系统间的转换不会凭空消失或增加，而是转化成其他形式的能量。
这种转化可以是热能转化为机械能、电能、光能等形式，也可以是不同种类的能量相互转化。
能量守恒定律是理解和解释自然界中各种现象和过程的基础，是物理学和工程学等学科的重要理论基础。
热力学第一定律和能量守恒定律的重要性体现在以下几个方面：首先，热力学第一定律和能量守恒定律可用于分析和计算不同能量形式之间的转化关系。
通过热力学第一定律，我们可以确定系统在吸热或放热过程中所产生的内能变化，并通过计算得出功的大小。
此外，能量守恒定律还能帮助我们分析能量被转化的路径和过程，在工程学中具有广泛的应用。
其次，热力学第一定律和能量守恒定律可用于解释自然界中一些常见的现象和现象。
比如，气体的膨胀和压缩过程中，热力学第一定律告诉我们系统的内能会随着吸收或放出的热量的不同而发生变化，而能量守恒定律提醒我们，系统膨胀所做的功和吸收的热量之间存在密切关系。
这些定律的理论基础使我们能够更加全面地理解和解释自然界中的各种现象。
此外，热力学第一定律和能量守恒定律对于能源的合理利用和节约也具有重要意义。
能源问题一直是全球关注的焦点，热力学第一定律和能量守恒定律为我们提供了合理使用和优化能源的理论依据。
通过研究和应用这些定律，可以帮助我们设计和改进能源系统，提高能源利用效率，从而减少能源的消耗和浪费，保护环境，可持续发展。
热力学定律与能量守恒课件
• 解析：第一类永动机违反热力学第一定律，第 二类永动机违反热力学第二定律，A、B错； 由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W ＋Q可以等于0，C错；由热力学第二定律可知 D中现象是可能的，但不引起其他变化是不可 能的，D对． • 答案：D
• 知识点三 能源与环境，能源的开发和应用 • 1．能量耗散 • 集中度较高因而也是有序度较高的能量(如机 械能、电能、化学能等)，当它们变为环境的 内能后，就成为更加分散因而也是无序度更大 的能量，我们无法把这些分散的内能重新收集 起来加以利用，这样的转化过程叫做能量耗散 ．
• 2．能量品质降低 • 各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较 小的状态向无序程度较大的状态的转化，是能 够自动发生、全额发生的．而内能向机械能的 转化过程是有条件的，即环境中必须存在着温 度差，而且内能不能全额转化为机械能．因此 ，从可被利用的价值来看，内能较之机械能、 电能等，是一种低品质的能量．
• (3)物体的内能大，并不意味着物体一定会对 外做功或向外传递热量，只有物体的内能变化 比较大时，做的功或传递的热量才会多．
• 1．一定质量的理想气体在某一过程中，外界 对气体做功7.0×104 J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程( ) • A．气体从外界吸收热量2.0×105 J • B．气体向外界放出热量2.0×105 J • C．气体从外界吸收热量6.0×104 J • D．气体向外界放出热量6.0×104 J
• 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体， 但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物 体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化 的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体 的等温膨胀过程．
• 2．关于两类永动机和热力学的两个定律，下 列说法正确的是( ) • A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热 力学第一定律 • B．第一类永动机不可能制成是因为违反热力 学第二定律 • C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内 能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和 热传递一定会改变内能
热力学第一定律能量守恒的热平衡
热力学第一定律能量守恒的热平衡热力学第一定律：能量守恒的热平衡热力学第一定律是热力学中最基本的法则之一，它描述了能量的守恒原理。
在一个封闭系统中，能量既不能被创造，也不能被销毁，只能在热量传递和物体之间的功交换中进行转换。
本文将探讨热力学第一定律与能量守恒的关系，以及它在热平衡中的作用。
1. 能量守恒能量守恒是自然界的基本原理之一。
热力学第一定律指出，能量在封闭系统中的总量是恒定的，能量只能从一种形式转换为另一种形式，而不能被创造或者销毁。
这意味着系统内能量的增加必然伴随着能量的减少。
2. 热力学第一定律的表达热力学第一定律可以用以下数学表达式来表示：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统的内能变化，Q表示系统从外界吸收的热量，W表示系统对外界做的功。
根据热力学第一定律，系统的内能变化等于它从外界吸收的热量减去对外界做的功。
3. 热平衡的概念热平衡是指系统中各部分的温度均匀且不发生变化的状态。
在热平衡状态下，能量的流动是相互平衡的，系统中各部分之间的热量交换不会产生净的能量变化。
4. 热平衡与能量守恒热力学第一定律保证了能量在封闭系统中的守恒。
在热平衡状态下，能量的转移是平衡的，系统中各部分之间的能量转换不会导致系统总能量的增加或减少。
这意味着在热平衡条件下，系统内部的能量转移与外界的能量交换是完全平衡的。
5. 能量守恒的应用能量守恒的热平衡在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。
例如，在能源转换过程中，我们可以利用热力学第一定律来分析能量的转换效率。
通过衡量系统吸收的热量和对外界做的功，我们可以评估能源转换过程中能量的损失和能效的提高空间。
此外，在工业生产中，能量守恒的热平衡也是设计高效能源系统的基础。
通过精确计算能量的输入和输出，我们可以优化系统的运行方式，降低能耗，提高生产效率。
总结：热力学第一定律是能量守恒的热平衡的基本原理。
能量守恒要求能量在封闭系统中的总量是恒定的，而热平衡要求系统内部各部分的能量流动相互平衡，不会产生净的能量变化。
课件热力学定律与能量守恒定律
热力学第一定律与日常生活实例
热力学第一定律的基本概念
热力学第一定律即能量守恒定律，指出能量在转换和传递过程中总 量保持不变。
日常生活中的实例
煮饭时，输入的电能转化为热能，使水加热至沸腾，食物煮熟。这 个过程中，输入的能量和输出的能量在种类和数量上都是相等的。
科学原理
能量守恒定律是自然界的基本定律之一，适用于任何封闭系统。
热量不可能自发地从低温物体传导到 高温物体。这意味着热量传递是单向 的，不能自发地进行逆向传递。
另一种表述是
孤立系统的熵（无序程度）不会减少 。这意味着自然过程总是朝着熵增加 的方向进行，即系统总是朝着更加混 乱、无序的状态发展。
热力学第二定律的数学表达
热力学第二定律通常用数学表达式表示为
dS≥0，其中S表示熵，dS表示熵的变化量。这个表达式表明，在一个封闭系统中 ，熵的变化量总是非负的，即系统总是朝着熵增加的方向发展。
微观尺度的探究
随着量子力学和分子物理学的发展，热力学与能量守恒定律在微观尺度
的探究将更加深入，揭示更多微观过程中的能量转移和转化规律。
03
复杂系统的研究
随着复杂系统研究的深入，热力学与能量守恒定律在复杂系统中的表现
形式和作用机制将得到更深入的研究，为解决复杂系统中的能源问题提
供理论支持。
06
实例分析
一些基本的热现象。
热力学的起源
热力学作为一门科学，起源于19世 纪初期，主要受到蒸汽机和其他热 机的发明与发展的推动。
热力学的发展
热力学在19世纪和20世纪得到了进 一步的发展和完善，其中以焦耳、 卡诺、迈尔等科学家的贡献最为显 著。
热力学的基本概念
01
02
03
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
选修3-3 第三节热力学定律与能量守恒1．下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是()A．第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律B．能量耗散过程中能量不守恒C．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性解析：选AD.第一类永动机是指不消耗能量却可以不断对外做功的机器，违背了能量守恒定律，A正确；电冰箱在电机做功情况下，不断地把冰箱内的热量传到外界，没有违背热力学第二定律，C错误．2．(2010·高考广东卷)图3－4是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的()A．温度升高，内能增加600 JB．温度升高，内能减少200 JC．温度降低，内能增加600 JD．温度降低，内能减少200 J解析：选A.对一定质量的气体，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，ΔU为正表示内能增加了600 J，对气体来说，分子间距较大，分子势能为零，内能等于所有分子动能的和，内能增加，气体分子的平均动能增加，温度升高，选项A正确．3．关于热力学定律，下列说法正确的是()A．在一定条件下物体的温度可以降到0 KB．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C．吸收了热量的物体，其内能一定增加D．压缩气体总能使气体的温度升高解析：选 B.本题考查热力学温标、热力学第一定律、热力学第二定律，意在考查考生对热学基础知识的理解.0 K是低温的极限，任何物体的温度只能接近而不能达到，所以A错误；根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不产生其他影响，但在“产生其他影响的情况”下，也可以从单一热源吸收热量全部用来做功，所以B 正确；内能的改变取决于热传递和做功两个方面，所以C、D错误．4．(2011·高考广东卷)如图3－5为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中()A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小解析：选A.本题考查热力学第一定律，考查考生对绝热压缩过程中功能关系的分析．由于筒内气体不与外界发生热交换，因此只有做功改变物体的内能，在M向下滑动的过程中，外界压缩气体对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体的内能增加．5.(2011·高考重庆卷)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图3－6所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体()A．对外做正功，分子的平均动能减小B．对外做正功，内能增大C．对外做负功，分子的平均动能增大D．对外做负功，内能减小解析：选A.本题主要考查的是热力学第一定律及温度的微观含义，意在考查考生对温度微观含义的理解和热力学第一定律的应用．气体膨胀，体积增大对外做功；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，由于是绝热过程，故气体内能减少，气体温度降低，分子的平均动能减小．6．(2011·高考大纲全国卷)关于一定量的气体，下列叙述正确的是()A．气体吸收的热量可以完全转化为功B．气体体积增大时，其内能一定减少C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加D．外界对气体做功，气体内能可能减少解析：选AD.本题考查热力学第一、第二定律，主要考查考生对热力学定律概念的理解和掌握．根据热力学第二定律：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．但气体吸收热量在引起了其他变化的情况下，可以完全转化为功，A正确；内能的影响因素有气体的体积和温度，故气体体积增大时，由于温度变化情况未知，故内能不一定减少，B错误；内能可以通过做功和热传递改变，气体从外界吸收热量，由于对外做功情况未知，故内能不一定增加，C错误；同理外界对气体做功，由于热传递情况未知，故气体内能有可能减少，D正确．7．(2010·高考重庆卷)给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体()A．从外界吸热 B．对外界做负功C．分子平均动能减小D．内能增加解析：选A.缓慢放水过程中，胎内气体体积增大、温度不变，内能不变，分子平均动能不变，选项C、D错误；由体积增大可知气体对外界做正功，选项B错误．由热力学第一定律可知气体从外界吸热，选项A正确．8.(2010·高考福建卷)如图3－7所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体()A．温度升高，压强增大，内能减少B．温度降低，压强增大，内能减少C．温度升高，压强增大，内能增加D．温度降低，压强减小，内能增加解析：选C.容器绝热，活塞对气体做功，由热力学第一定律可知，气体内能增加；温度是分子平均动能的标志，且气体内能增加，故温度一定升高；由pV/T＝C可知，气体压强增大，C正确．9.(2011·高考江苏卷)如图3－8所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是()A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量解析：选D.本题考查永动机问题．意在考查学生的理解能力．通过分析题意可知，转轮之所以能够发生转动，是因为叶片能吸收热量，其内能转化为机械能，不是依靠惯性运动的，其转动的能量来自于热水中的内能，A错误，B错误；转动的叶片不断搅动热水，需要吸收的能量应等于叶片的机械能与叶片向空气中释放的能量之和，故D正确．10.A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管状容器抽成真空后，开口竖直向下插入水银槽中(插入过程中没有空气进入管状容器内)，两水银柱上升至如图3－9所示位置然后停止．假设这一过程中水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是()A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同解析：选 B.在水银进入管状容器中的过程中，大气压力对水银做功，把大气的能量转化为水银的内能和重力势能，在一定的大气压下，A、B中水银柱在稳定后，两者的高度是相同的，且进入管中的水银体积相同，所以大气压力做功相同．但两装置中水银重力势能的增量不同，所以两者内能的改变也不同，由图可知B中水银的重力势能较小，所以B管中水银的内能增量较大，故选项B正确．11．(2012·江苏常州模拟)(1)根据热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是________．A．气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大B．物体的温度为0 ℃时，物体分子的平均动能为零C．分子势能一定随分子间距离的增大而增大D．给物体加热，物体的内能不一定增加(2)如图3－10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420 J，同时膨胀对外做功300 J．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200 J，求此过程中气体吸收或放出的热量是多少？解析：(1)温度是气体分子平均动能的标志，A项正确，0 ℃时分子仍有动能，当温度趋近于绝对零度时，分子的平均动能才趋近于零，B项错；因不知分子间距是大于平衡位置还是小于平衡位置，无法判断分子势能的变化特点，C项错；由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，改变物体内能的方式有做功和热传递两种，故D项正确．(2)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，气体内能的增加量为ΔU＝Q1＋W1＝420 J＋(－300 J)＝120 J，气体由状态B经过程Ⅱ回到状态A时，气体内能将减少120 J，而此过程中外界又压缩气体做了W2＝200 J的功，因而气体必向外界放热，则Q2＝ΔU －W2＝(－120 J)－200 J＝－320 J.答案：(1)AD(2)放热320 J12.(2011·高考山东卷)气体温度计结构如图3－11所示．玻璃测温泡A内充有理想气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连．开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h1＝14 cm.后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h2＝44 cm.(已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76 cmHg)(1)求恒温槽的温度．(2) 此过程A内气体内能________(填“增大”或“减小”)，气体不对外做功，气体将________(填“吸热”或者“放热”)．解析：(1)设恒温槽的温度为T2，由题意知T1＝273 KA 内气体发生等容变化，根据查理定律得p1T1＝p2T2① p1＝p0＋ph1②p2＝p0＋ph2③联立①②③式，代入数据得T2＝364 K(或91 ℃)(2)由T2>T1知，A 中气体内能增大，由于气体不对外做功．由热力学第一定律知，气体将吸热．答案：(1)364 K(或91 ℃)(2)增大 吸热。