第十章 3 热力学第一定律 能量守恒定律
10.3热力学第一定律能量守恒定律教案
10.3热⼒学第⼀定律能量守恒定律教案
第三节热⼒学第⼀定律能量守恒定律
⼀、教学⽬标
1、知道热⼒学第⼀定律的内容及其表达式
2、理解能量守恒定律的内容
3、了解第⼀类永动机不可能制成的原因
⼆、教学重点与难点
从能量转化的观点理解热⼒学第⼀定律，会⽤ΔU = W + Q 分析和计算有关问题是本节的重点。热⼒学第⼀定律ΔU = W + Q中各物理量的意义及正负号的确定，如何⽤能量转化和守恒的观点分析物理现象是本节的难点。
三、教学⽅法与建议
问题讨论法、阅读法
四、学情分析
通过对上两节课内容的归纳，即做功和热传递都可以改变物体的内能，并且⼆者是等效的。在此基础上，提出当外界对物体既做功⼜热传递时，物体的内能如何改变？学⽣通过分析讨论，⾃然得出热⼒学第⼀定律。能量守恒定律的知识，学⽣⼀直都有，故不存在什么问题。永动机学⽣虽然⽐较陌⽣，但通过影⽚的播放介绍，学⽣应该能够有所了解。
五、教学过程
（⼀）引⼊新课
[问题]：改变物体内能的⽅式有哪些？
学⽣回答：做功和热传递。
教师：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。
（⼆）新课讲授
⼀、热⼒学第⼀定律
1、思考与讨论
（1）⼀个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那么：
①如果外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？
②如果物体对外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？
学⽣思考回答：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。
第十章热力学定律第3节热力学第一定律能量守恒定律
新课展开
6.应用热力学第一定律解题的一般步骤 (1)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU) 的正负; (2)根据方程ΔU=W+Q求出未知量; (3)再根据未知量结果的正负来确定吸热、放 热情况或做功情况。 【例题1】外界对一定质量的气体做了200J的 功,同时气体又向外界放出了80J的热量,则气体的 内能 (选填“增加”或“减少”)了 J。
2．第一类永动机不可制成的原因:违背了能量守 恒定律，所以不可能制成。 3.意义:正是历史上设计永动机的失败,才使后人 的思考走上了正确的道路。（启示：人类在利用 和改造自然时，必须遵循自然定律）
第十章
热力学定律
第 3节
热力学第一定律 能量守恒定律
学习目标
1.能够从能量守恒的观点理解热力学第 一定律,会利用热力学第一定律分析计算有关 问题； 2.理解能量守恒定律,知道它是自然界普 遍遵循的基本规律,会应用能量守恒定律分析 计算有关问题;知道什么是第一类永动机及其 不可能制成的原因。
复习回顾
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思考：不耗油的汽车能不能制成,为什么? 不消耗能量的汽车呢?
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二、能量守恒定律
1.内容: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.意义 (1)能量守恒定律告诉我们,各种形式的能量 可以相互转化。 (2)各种互不相关的物理现象——力学的、热 学的、电学的、磁学的、光学的、化学的、生物 学的等可以用能量守恒定律联系在一起。
【新步步高】(新课标人教版)高中物理选修3-3课件：10.3热力学第一定律 能量守恒定律
“神奇其实并不神奇” 他所用的插图画在该书扉页上，见图，图的上方写着：“神奇其实并不神
奇.”将14个等重的小球均匀地用线穿起组成首尾相连的球链，放在斜面
上，他认为链的“运动没有尽头是荒谬的”，所以两侧应平衡.
如果说永动机的“发明”对人类有点益处的话，那就是人们可以 从中吸取教训：一切违背能量转化与守恒定律等自然规律的“创 造”都是注定要失败的.
符合能的转化和守恒定律
三、永动机不可能制成
1、 第一类永动机 概念：不需要任何动力或燃料，却能源源不断地对外做功. 结果：无一例外地归于失败. 原因：违背了能量守恒定律.
2、永动机给我们的启示
人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律.
录像：永动机不可能制成
动画：失败的永动机
著名科学家达· 芬奇早在15世纪就提出过永动机不可能的思想，他曾 设计过一种转轮，如图所示.
A是一个磁石，铁球G受磁石吸引可沿斜面滚
上去，滚到上端的E处，从小洞B落下，经曲
面BFC返回，复又被磁石吸引，铁球就可以
沿螺旋途径连续运动下去.大概他那时还没有
建立库仑定律，不知道磁力大小是与距离的
平方成反比变化的，只要认真想一想，其荒
磁力永动机
谬处就一目了然了.
就在一些人热衷于制造永动机的同时，科学家们从 力学基本理论的研究中逐步认识到了自然界的客观 规律性.继达· 芬奇之后，斯蒂文于1568年写了一本 《静力学基础》，其中讨论斜面上力的分解问题时 ，明确地提出了永动机不可能实现的观点.
【高中物理】高中物理人教版选修3-3学案：第十章3热力学第一定律能量守恒定律-
3热力学第一定律能量守恒定律
1．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。这个关系叫做热力学第一定律。
(2)数学表达式为：ΔU＝W＋Q
公式中符号的意义：
①W＞0，表示外界对系统做功；W＜0，表示系统对外界做功；
②Q＞0，表示系统吸热；Q＜0，表示系统放热；
③ΔU＞0，表示系统内能增加；ΔU＜0，表示系统内能减少。
特别提示：①热力学第一定律的数学表达式也适用于物体对外做功、向外界散热和内能减少的情况。
②若一根金属丝通过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本不能判断是通过对它做了功，还是发生了热传递使它的内能增加，因为单纯对系统做功和单纯对系统传热都能改变系统的内能，由于它们在改变系统内能方面是等效的，那么既对系统做功又对系统传热也能改变系统的内能。内能改变了多少就由热力学第一定律来定量分析计算。
【例1】一定量的气体从外界吸收热量2.66×105J，内能增加4.25×105J，是气体对外界做功还是外界对气体做功？做了多少功？
解析：题目中已经知道气体从外界吸收的热量以及内能的增加量，根据热力学第一定律的公式就可以求出外界对气体或气体对外界所做的功，由ΔU＝W＋Q得
W＝ΔU－Q＝(4.25×105－2.66×105) J＝1.59×105J，W为正值，表示是外界对气体做功，做功的大小是1.59×105 J。
答案：外界对气体做功 1.59×105 J
2．能量守恒定律
(1)不同形式的能量之间可以相互转化
①自然界中能量的存在形式：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部具有原子能等，可见，在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应。
§10.3热力学第一定律 能量守恒定律
外界绝热.原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，
最后达到平衡.在这个过程中，下面说法正确的是 A．大气压力对水做功，水的内能增加
( D)
B．水克服大气压力做功，水的内能减少
C．大气压力对水不做功，水的内能不变 水的重心下降
重力势能减小
D．大气压力对水不做功，水的内能增加
W＝P·S·Δh＝P·ΔV
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EP(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（ D ）
A． EP全部转换为气体的内能 B. EP一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍
如果说永动机的“发明”对人类有点益处的话，那就是人们可 以从中吸取教训：一切违背能量转化与守恒定律等自然规律的“创 造”都是注定要失败的.
亲爱的同学们，读了这些发明永动机的故事有什么感想？科学 规律不容违反,违反了就要碰壁,大家千万不要做那种徒劳无功的事 啊！
1．第一类永动机违反了什么而不能制成( C )
大气压力对A、B两管 中水做功代数和为零
能量守 恒定律 水的内能增加
小结： 1、热力学第一定律：
ΔU = W + Q
10.3热力学第一定律_能量守恒
当所克服阻力做的功等于其熄火时的动能时，汽车 即停止运动。在这一过程中，汽车克服阻力做的功 要转变成地面、轮胎的内能，所以在这个过程中能 量还是守恒的，是机械能转变成内能了。
physic
4.('04广东)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EP（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．EP全部转换为气体的内能 B．EP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．EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 D．EP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
physic
永动机不可能制成
历史上有不少人希望设计一种机器，这种 机器不消耗任何能量，却可以源源不断地 对外做功，这种机器被称为永动机，又叫 第一类永动机。
第一类永动机的一种设计方案见课本P57.
physic
例.水平马路上行驶的汽车，在发动机熄火后， 速度越来越慢，最后停止。这一现象符合能 的转化和守恒定律吗？如果符合，汽车失去 的动能变成了什么？
10.3热力学第一定律--能量守恒定律-LI
意义
W Q ΔU
+ + +
Βιβλιοθήκη Baidu
外界对物体 做功 物体吸收热 量
－ －
物体对外 界做功 物体放出 热量
内能增加
－ 内能减少
二、能量守恒定律
1．大量事实证明：各种形式的能可以相互转 化，并且在转化过程中守恒． 2．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另外的物 体，在转化或转移过程中其总量不变． 3．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的 规律之一，也是19世纪自然科学的三大发现 之一，被恩格斯称为“伟大的运动基本规 律”．
表述一：热传导的宏观方向性
第二定律 表述二：热转功的条件（否定第二类永动机）
第三定律：无法冷却到绝对零度-273.15℃
自 无序） 表述三：熵增加原理（孤立系统有序 发
10.3
热力学第一定律 能量守恒定律
•物体内所有分子的ＥK 和ＥP 总和 •决定物体内能的因素：
物 体 内 能
（1）从宏观上看：物体内能的大小由物 体的摩尔数、温度和体积 三个因素决定． （2）从微观上看：物体内能的大小由组 成物体的分子总数，分子热运动的平均动 能和分子间的距离三个因素决定．
有不同的内能
(2).热量是一个过程量，它表示由于热传递而引 起的变化过程中转移的能量，即内能的改变量。 ( 3).如果没有热传递，就没有热量可言， 但此时仍有内能
高二物理人教版选修3-3第十章 3 热力学第一定律 能量守恒定律
2.探究讨论。 (1)气体膨胀对外做功120 J,同时从外界吸收100 J的热量,它的内 能的变化是多少? 答案:根据热力学第一定律ΔU=W+Q=-120 J+100 J=-20 J,所以减 小20 J。 (2)下面的永动机能实现吗?
答案:不能,违反了能量守恒定律。
(3)热力学第一定律与能量守恒定律是什么关系? 答案:能量守恒定律是各种形式的能相互转化或转移的过程,总 能量保持不变,它包括各个领域,其范围广泛。热力学第一定律是 物体内能与其他形式的能之间的相互转化或转移,是能量守恒定律 的具体体现。
探究一
探究二
热力学第一定律
问题探究 1.如图甲所示,该实验为做机械功改变系统状态的焦耳实验,该实 验是一个与外界没有热量交换的实验,如果外界对物体做的功为 W(物块重力所做的功),则它的内能怎样改变?变化了多少?
要点提示一个物体,如果它既没有吸收热量也没有放出热量,那 么外界对它做功为W,内能增加量为W。
3
热力学第一定律
能量守恒定律
核心素养培养目标 1.能够从能量守恒的观点理解热力 学第一定律,会利用热力学第一定 律分析有关问题。 2.理解能量守恒定律,知道它是自然 界普遍遵循的基本规律。 3.会用能量守恒定律分析计算有关 问题。 4.知道什么是第一类永动机,以及知 道第一类永动机不可能制成的原 因。
要点提示永动机违背了能量守恒定律。
人教版高中物理选修3-3课件第10章第3节热力学第一定律能量守恒定律
归纳总结
1．能量的存在形式及相互转化
各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、 原子能等。
各种形式的能，通过做功可以相互转化，例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧， 化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能
2．守恒条件
与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的，例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力做功； 而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然界现象都遵守的基本规律。
解析：①状态 a 与状态 d 压强相等，由：VTaa＝VTdd可得：Td＝3T0 ②依题意可知：Ua＝kT0，Ud＝3kT0 由热力学第一定律，有：Ud－Ua＝Q＋W 气体增大对外做功：W＝－3p0(Vc－Vb) 联立可得：Q＝2kT0＋6p0V0 答案：①Td＝3T0 ②Q＝ 2kT0＋6p0V0
(3)具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想。
特别提醒
(1)能量守恒定律是一个自然界中普遍适用的规律，凡是遇到涉及能量的转化和转移问题时可优先考 虑使用其解决。
(2)层出不穷的永动机设计方案，由于违背了能量守恒定律，无一例外地宣布失败，人类制造永动机 的企图是没有任何成功希望的。
典例剖析
塞的上部封典闭例着气2 体，如下图部所为示真，空密，闭活绝塞热与容器器壁内间有的一摩绝擦热忽的略具不有计一。定置质于量真活空塞中，的活
高中物理 第十章 第三节 热力学第一定律课件
与下降.
11 质量
12 重力
知识框图 难点、易错点突破
考点梳理 实验突破
教材图片解读 贵州4年真题面对面
(4)密度计：在任何液体中都处于 度越 _______.
_______状态1，3 浸漂入浮液体的体积越大，液体的密 14 小
知识框图 难点、易错点突破
教材图片解读
考点梳理 实验突破
教材图片解读 贵州4年真题面对面
四、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；在转化和转移过程中其总量不变， 这就是能量守恒定律.
五、永动机不可能制成
永动机：不消耗任何能量，却可以源 源不断地对外做功，这种机器叫永动 机.人们把这种不消耗能量的永动机叫 第一类永动机.（不吃草的马）
考点 3
知识框图 难点、易错点突破
考点梳理 实验突破
物体的浮沉条件及应用
1.物体的浮沉条件
上浮 下沉 悬浮
教材图片解读 贵州4年真题面对面
漂浮
沉底
F浮①＞ ____
G＞
ρ液⑥ ____
＜
F浮② ____ ＜G
ρ液⑦ ____
F浮③＝ ____
G＝
ρ液⑧ ____
F浮④＝ ____
G＞
ρ液⑨ ____
W = ΔU － Q = 4.2
第十章 3 热力学第一定律 能量守恒定律
答案：D
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4．(2016· 海口高二检测)有一个10 m高的瀑布，水流在瀑布顶端时速度为2 m/s， 在瀑布底与岩石的撞击过程中，有10%的动能转化为水的内能，请问水的温度上 升了多少摄氏度．[已知水的比热容为4.2× 103 J/(kg· ℃)，g取10 m/s2]
答案：B
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3．一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104 功1.0×104 J，则该理想气体的( A．温度降低，密度增大 C．温度升高，密度增大 E．温度不变，密度减小 ) B．温度降低，密度减小 D．温度升高，密度减小
J，气体对外界做
解析：由热力学第一定律ΔU＝W＋Q得ΔU＝－1.0×104 J＋2.5×104 J＝1.5× 104 J，因此气体的内能增大，故温度升高，又因气体对外做功，体积增大， 故密度减小．
1 2 解析：根据机械能守恒定律知，水流到达瀑布底时的动能Ek＝ mv ＋mgh 2 水吸收热量Q与温度变化Δt满足关系Q＝cmΔt 1 2 由题意知，有10%的动能转化为水的内能，所以( mv ＋mgh)×10%＝cmΔt 2 代入数据得Δt＝2.4×10－3 ℃.
2．气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收了120 J的热量，它的内能的变化是 ( ) B．增大20 J D．增大220 J
热力学第一定律
一、热力学第一定律
一个热力学系统的内能增加量等于外界向它传递的热量与 外界对它所做的功的和，这个关系叫做热力学第一定律.
ΔU＝W + Q
一定量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做 功？如果膨胀时做的功是135J，同时向外放热85J，气体的内能 变化量是多少？内能是增加了还是减少了？
变式训练1：一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了 4.2 ×105J。 问：①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？ ②如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变，但是内能只增加了 1.6×105J，这一过程做功情况怎样？
解：①根据ΔU = W + Q 得
4.2 ×105J = W + 2.6×105J W =1.6×105J W为正值，外界对气体做功， 做了1.6×105J 的功。 ②根据ΔU = W + Q 得 1.6 ×105J = W+ 2.6×105J W= － 1.0×105J W为负值，说明气体对外界 做功（气体体积变大），做 了1.0×105J 的功。
高中物理选修3-3 第十章热力学定律
10.3 热力学第一定律 能量守恒定律
改变内能的两种方式 做功 热传递
对内
（外界对物 体做功）
对外
（物体对外 界做功）
吸热
（物体从外 界吸热）
10.3热力学第一定律 能量守恒定律
4、根据能量守恒，下列说法不正确 的是 ( A ) A．物体对外界做功2J，并从外界吸 收2J的热量，则物体内能增加4J B．外界对物体做功2J，物体从外界 吸收2J热量，则物体内能增加4J C．外界对物体做功2J，物体向外界 放出2J的热量，则物体内能不变 D．物体对外界做功2J，并向外界放 出2J的热量，则物体内能减少4J
12、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 )
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 D．对外做负功，内能减小
1、在热力学第一定律ΔU＝W＋Q中，关于各 个物理量的正、负，下列说法中正确的是 ( B ) A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负， 内能增加时△U为正 B．物体对外界做功时W为负，放热时Q为负， 内能减少时△U为负 C．物体对外界做功时W为正，吸热时Q为正， 内能增加时△U为正 D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负， 内能增加时△U为负
第十章
热力学定律
3
热力学第一定律 能量守恒定律
1、热力学第一定律告诉我们什么？怎样理解？ 2、你认为什么是能量？ 3、能量守恒定律的内容是怎样的？给你什么启 发了？ 4、第一类永动机为什么不成功？
10.3热力学第一定律-能量守恒定律
2、关于物体内能，下列说法中正确的是: （A，C） A、手感到冷时，搓搓手就会感到暖些，这是 利用做功来改变物体内能 B、将物体举高或使它们的速度增大，是利用 作功来使物体内能增大 C、阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用 热传递来改变物体内能的 D、用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热 传递来改变物体的内能
分子 势能
物 体 内 能
改变内能的两种方式 做功 热传递
对内 对外 吸热 放热 （外界对 （物体对 （物体从 （物体对 物体做功） 外界做功） 外界吸热） 外界放热）
内能增加 内能减少 内能增加 内能减少
做功和热传递的区别
（1）做功改变内能：实质上是其它形式 的能和内能之间转化 （2）热传递： 实质上是各物体间内能的转移
根据能量守恒定律，任何一部机器， 只能使能量从一种形式转化为另一种 形式，而不能无中生有地制造能量， 因此第一类永动机是不可能制成的.
六、总结 1、热力学第一定律： 2、能量守恒定律：
ΔU = W + Q
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；在转化和转移过程中其总量不变， 这就是能量守恒定律.
例题3、 下列说法正确的是 （ D ）
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
第十章 第3节 热力学第一定律 能量守恒定律
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行驶中的汽车制动后滑动一段距离，最后停 下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中 匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中 产生电流．上述不同现象中所包含的相同的物理过程是 ()
A．物体克服阻力做功 B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量 D．物体的机械能转化为其他形式的能量 金品质•高追求 我们让你更放心！
(2)功和内能
做功可以改变物体的内能，做功过程实现了其他形式的能 向内能的________，内能的变化(ΔU)用做功的多少(W)来量度， 外界对系统做多少功，系统内能就________多少，系统对外界 做多少功，系统的内能就________多少，即________，所以说 做功是能量转化的量度．
1.(1)内能 (2)转化 增加 减少 ΔU＝W 金品质•高追求 我们让你更放心！
答案：C
金品质•高追求 我们让你更放心！
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能量守恒定律 1．不同形式能量之间可以相互转化
(1)自然界中能量的存在形式：物体运动具有机械能、 分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部粒子的运 动具有原子能等，可见，在自然界中不同的能量形式与不 同的运动形式相对应．
(2)能Βιβλιοθήκη Baidu守恒定律
10.3-热力学第一定律、能量守恒定律
Q＜0
V→ W=0
B→C P↑
T↑ ⊿U ＞ 0 Q＞0 P C
U W Q
C→A T→ ⊿U=0 V↑ W＜0
U W Q
Q＞0
ⅡⅢ
BⅠ A
o
V
补充练习2：
一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气 体对外做了6×105J的功，问： （1）物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？ （2）分子势能是增加还是减少？ （3）分子的平均动能是增加还是减少？
内能增加：ΔU>0 内能减少：ΔU<0 说 外界对系统做功：W ＞0 体积减小 明 系统对外界做功：W ＜0 体积增大 物体吸热：Q ＞0 物体放热：Q ＜0
说明：做功和热传递都能改变物体的内能， 虽然本质不同，但是在改变内能上是等效的。
实例分析1：气体状态变化
P1、V1、T1 → P2、V2、T2
故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.ABC三种说法都不对
有序与无序
宏观态和微观态：一个“宏观态”对应的“微观态” 越多，就说这个“宏观态”越无序，反之就越有序。 任何一个自发的过程，总是沿着分子热运动的无序性 增大的方向进行。
一定质量100℃的水 →100℃的水蒸汽
水 →水蒸汽 Q＞0 ΔU？ W＜0
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[A组素养达标]
1．(多选)二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度的变化，二氧化碳可视为理想气体，则此过程中()
A．封闭气体对外界做正功
B．封闭气体向外界传递热量
C．封闭气体分子的平均动能不变
D．封闭气体从外界吸收热量
解析：因为不计气体的温度变化，气体分子的平均动能不变，即ΔU＝0，选项C正确；因为气体体积减半，故外界对气体做功，即W>0，选项A错误；根据热力学第一定律：ΔU ＝W＋Q，可知Q<0，即气体向外界传递热量，选项B正确，D错误．
答案：BC
2．(多选)关于气体的内能和热力学定律，下列说法正确的是()
A．对气体做功可以改变其内能
B．质量和温度都相同的气体，内能一定相同
C．一定质量的理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
D．一定质量的理想气体温度越高，气体分子运动越剧烈，气体内能越大
解析：做功和热传递都能改变物体的内能，所以对气体做功可以改变其内能，故A正确；质量和温度都相同的气体，内能不一定相同，内能还与气体的体积有关，故B错误；由盖-吕萨克定律可知，一定质量的理想气体在等压膨胀过程中气体温度升高，气体内能增加，故C正确；一定质量的理想气体温度越高，气体分子运动越剧烈，而气体内能只与温度有关，故温度越高，其内能越大，故D正确．
答案：ACD
3．如图是封闭的汽缸，内部封有一定质量的理想气体，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，则缸内气体的()
A．温度升高，内能增加600 J
B．温度升高，内能减小200 J
C．温度降低，内能增加600 J
D．温度降低，内能减少200 J
解析：由热力学第一定律W＋Q＝ΔU得ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，ΔU＝600 J＞0，故温度一定升高，A选项正确．答案：A
4．出租车常以天然气作为燃料．加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)()
A．压强增大，内能减小
B．吸收热量，内能增大
C．压强减小，分子平均动能增大
D．对外做功，分子平均动能减小
解析：温度是分子平均动能的宏观标志，故天然气的温度升高过程中，分子平均动能增大，又天然气可视为理想气体，不需要考虑分子势能，而气体质量不变，储气罐内天然气分子数不变，所以气体分子总动能增大，故内能增大，A、D项错；由热力学第一定律可知，气体体积不变，内能增大，则一定从外界吸收热量，B项对；天然气体积不变，随温度升高，气体压强增大，C项错．
答案：B
5.景颇族的祖先发明的点火器如图所示，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()
A．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：由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对气
体做正功．由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量．根据热力学第一定律，这时外力做的功只能用来增加气体的内能，这就使气体分子的运动加剧，引起气体分子平均动能增加，气体温度升高，所以艾绒即可点燃．由于被封闭的气体质量不变，温度升高，而体积变小，则由气体状态方程知压强变大．故B 选项正确．
答案：B
6．(多选)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体( )
A ．体积减小，内能增大
B ．体积减小，压强减小
C ．对外界做负功，内能增大
D ．对外界做正功，压强减小
解析：袋内气体与外界无热交换即Q ＝0，袋四周被挤压时，体积V 减小，外界对气体
做正功，根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，气体内能增大，则温度升高，由pV T
＝常数知压强增大，选项A 、C 正确，B 、D 错误．
答案：AC
7.如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为22 cm ，现在用竖直向下的外力F 压缩气体，使封闭空气柱长度变为2 cm ，人对活塞做功100 J ，大气压强为p 0＝1×105 Pa ，不计活塞重力．问：
(1)若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强多大．
(2)若以适当的速度压缩气体，向外散失的热量为20 J ，则气体的内能增加多少？(活塞的横截面积S ＝1 cm 2)
解析：(1)设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，L0＝22 cm，L＝2 cm，V0＝L0S，V＝LS，缓慢压缩气体温度不变，由玻意耳定律得p0V0＝pV，
解得p＝1.1×106 Pa.
(2)大气压力对活塞做功W1＝p0S(L0－L)＝2 J，
人对活塞做功W2＝100 J，
由热力学第一定律得ΔU＝W1＋W2＋Q，
将Q＝－20 J代入解得ΔU＝82 J.
答案：(1)1.1×106 Pa(2)82 J
[B组素养提升]
8.(多选)如图所示为某同学设计的喷水装置，内部装有2 L水，上部密封1 atm的空气0.5 L，保持阀门关闭，再充入1 atm的空气0.1 L，设在所有过程中空气可看做理想气体，且温度不变，下列说法正确的有()
A．充气后，密封气体压强增加
B．充气后，密封气体的分子平均动能增加
C．打开阀门后，密封气体对外界做正功
D．打开阀门后，不再充气也能把水喷光
解析：温度不变，分子平均动能不变，充气后由于气体的质量增大，温度、体积基本不变，气体的压强增大，选项A对，B错；打开阀门后，水减少，气体膨胀，密封气体对水做正功，选项C对；如果水全排出，气体压强为p3，p3(2＋0.5)＝p1(0.5＋0.1)得p3＝0.24p1 答案：AC 9.如图所示，一定质量的理想气体从状态A先后经过等压、等容和等温过程完成一个循环，A、B、C状态参量如图所示，气体在状态A的温度为27 ℃，求：