060.热力学第一定律 能量守恒定律
热力学第一定律 能量守恒定律
4.热力学第一定律的应用： (1)W的正负：外界对系统做功时，W取 正 值；系统对外界做功时，W取 _负__值.(均选填“正”或“负”) (2)Q的正负：外界对系统传递的热量Q取 正 值；系统向外界传递的热量 Q取 负 值.(均选填“正”或“负”)
二、能量守恒定律
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 转化为其 他形式，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 .
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4.(气体实验定律和热力学第一定律的综合应用)研究表明，新冠病毒耐 寒不耐热，温度在超过56 ˚C时，30分钟就可以灭活.如图8，含有新冠病 毒的气体被轻质绝热活塞封闭在绝热汽缸下部a内，汽缸顶端有一绝热 阀门K，汽缸底部接有电热丝E.a缸内被封闭气体初始温度t1＝27 ˚C，活 塞位于汽缸中央，与底部的距离h1＝60 cm，活塞和汽缸间的摩擦不计.
√A.ab过程中气体压强不变，气体从外界吸热
B.bc过程中气体体积不变，气体不吸热也不放热 C.ca过程中气体温度不变，气体从外界吸热
图7 D.整个变化过程中气体的内能先减少后增加
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解析 由题图中图线ab的反向延长线过坐标原点O， 可知a到b过程中，气体压强不变，体积变大，气体对 外做功；温度升高，内能增加，根据热力学第一定律 可知，气体从外界吸热，故A正确. b到c过程中气体体积不变，气体不对外界做功，外界也不对气体做功， 温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，气体放热，故B错误. c到a过程中气体温度不变，内能不变，体积变小，外界对气体做功，根 据热力学第一定律可知，气体放热，故C错误. 整个变化过程温度先升高，后降低，最后不变，所以气体的内能先增加， 后减小，最后不变，故D错误.
热力学第一定律能量守恒定律
热力学第一定律能量守恒定律热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是热力学中最基本的定律之一。
它阐述了能量在系统中的转化和传递过程中的守恒关系。
本文将介绍热力学第一定律的基本原理、适用范围以及实际应用等内容。
一、基本原理热力学第一定律表明了能量的守恒关系，即能量既不能被创造也不能被销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。
这意味着一个封闭系统内的能量总量在任何过程中是不变的。
根据热力学第一定律，一个封闭系统中的能量变化等于系统所接收的热量与系统所做的功的代数和。
换句话说，能量的增加等于系统从外界吸收的热量减去系统对外界做的功。
数学表达式如下：∆E = Q - W其中，∆E代表系统内能量的变化，Q代表系统所接收的热量，W 代表系统对外界所做的功。
二、适用范围热力学第一定律适用于封闭系统，即系统与外界之间没有物质的交换。
在这种情况下，系统内的能量只能通过热传递和功交换来改变。
如果系统与外界之间有物质的交换，热力学第一定律就不再适用。
热力学第一定律适用于各种热力学系统，包括气体、液体和固体等状态的系统。
无论是理想气体的绝热膨胀，还是热机的工作过程，热力学第一定律都是适用的。
三、实际应用热力学第一定律是工程和科学研究中的重要工具，广泛应用于不同领域。
在能源系统中，热力学第一定律被用于分析能源转化的效率。
例如，对于汽车发动机，热力学第一定律可以帮助我们计算燃烧产生的热量和发动机所做的功，从而评估发动机的热效率。
通过优化燃烧过程和减少能量损失，可以提高发动机的热效率，实现更加节能环保的汽车。
热力学第一定律还可以应用于热力学循环和热力学系统的分析。
例如，蒸汽动力循环是一种用于发电的常见系统，通过热力学第一定律的分析，可以确定发电效率和热能损失，从而指导设计和优化发电设备。
此外，在化学反应、生物学系统热力学等领域，热力学第一定律也被广泛应用于能量转化和相互作用的研究。
总结起来，热力学第一定律能量守恒定律是热力学中的基本定律，它揭示了能量在系统中的转化和传递过程中的守恒关系。
热力学第一定律能量守恒定律
热力学第一定律能量守恒定律热力学是研究能量转换与传递规律的学科。
热力学第一定律是热力学基本定律之一，也被称为能量守恒定律。
它指出，在一个系统中，能量既不能被创造，也不能被毁灭，只能转化形式或者传递，总能量保持不变。
在这篇文章中，我们将深入探讨热力学第一定律及其应用。
1. 定律解读热力学第一定律是基于能量守恒原理得出的。
它表明，一个系统内能量的增加等于系统所得的热量减去所做的功。
即ΔE = Q - W，其中ΔE表示系统内能量的变化，Q表示系统所得的热量，W表示系统所做的功。
根据这个定律，我们可以推导出一系列与能量转化相关的关系式。
2. 热力学第一定律的应用热力学第一定律在工程学、物理学以及其他领域中有广泛的应用。
以下是其中几个重要的应用示例。
2.1 热机效率热机效率是指热机从热源吸收热量后产生的功的比例。
根据热力学第一定律，热机的净功输出等于从热源吸收的热量减去向冷源放出的热量。
因此，热机效率可以表示为η = W/Qh，其中η表示热机效率，W表示净功输出，Qh表示热机从热源吸收的热量。
热力学第一定律为热机的效率提供了理论基础，也为热机的设计和优化提供了依据。
2.2 热传导方程热传导是指热量在物体或介质中通过分子碰撞传递的过程。
根据热力学第一定律，热量传递的速率与温度梯度成正比。
热传导方程描述了热传导过程中的温度变化情况，它可以表示为dQ/dt = -kA(dt/dx)，其中dQ/dt表示单位时间内通过物体截面传递的热量，k表示热导率，A表示截面积，dt/dx表示温度梯度。
热传导方程在热流计算、材料热传导性能研究等领域有广泛的应用。
2.3 平衡态热力学平衡态热力学研究的是恒定温度和压力下的物质性质及其相互关系。
根据热力学第一定律，热平衡状态下，系统所得的热量等于系统所做的功。
通过研究热力学第一定律，我们可以推导出各种平衡态热力学关系，如焓的变化、热容、热膨胀等。
3. 热力学第一定律的实验验证热力学第一定律得到广泛的实验证实。
00.热力学第一定律与能量守恒
温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容
器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度
(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空
气的密度
(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气
的密度．
【对标训练】：
解析：由于初始时封闭在容器中的空气的压强大于外界压强， 容器和活塞绝热性能良好，容器中空气与外界没有热量交换， 容器中的空气推动活塞对外做功，由热力学第一定律可知，空 气内能减小．根据理想气体内能只与温度有关可知，活塞缓慢 移动后，容器中空气的温度降低，即容器中的空气温度低于外 界温度．因压强与气体温度和分子的密集程度有关，当容器中 的空气压强与外界压强相同时，容器中空气温度小于外界空气 温度，故容器中空气的密度大于外界空气的密度．
【对标训练】：
(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距 离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了．
(3)因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体 分子的平均动能一定减少了．
答案：(1)减少 1.8×105 J (2)增加 (3)减少
【研究内容二】：能量守恒定律
【研究内容二】：能量守恒定律
3．汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这一过程中( ) A．汽车的机械能守恒 B．汽车的动能和势能相互转化 C．机械能逐渐转化为内能，总能量逐渐减小 D．机械能逐渐转化为内能，总能量不变
【对标训练】：
解析：选 D 汽车在关闭发动机后能匀速运动，说明汽车 和斜坡之间一定有摩擦力作用，所以汽车的机械能不守恒，有 部分机械能转化为内能，但能的总量保持不变，故 D 选项正确．
【对标训练】：
6．(多选)下列关于第一类永动机的说法正确的是( ) A．第一类永动机是不消耗任何能量却可源源不断地对外做 功的机器 B．第一类永动机不能制成的原因是违背了热力学第一定律 C．第一类永动机不能制成的原因是技术问题 D．第一类永动机不能制成的原因是违背了能量守恒定律
热力学第一定律阐明了能量守恒原理
热力学第一定律阐明了能量守恒原理热力学第一定律是热力学中最基本的原理之一，它阐明了能量守恒的基本原理。
能量是宇宙中最基本的概念之一，无论是宏观的物体运动，还是微观的粒子振动，都涉及到能量的转移和转化。
热力学第一定律正是对能量转移和转化进行了系统的描述和分析。
热力学第一定律的表达方式可以简单概括为：能量的变化等于能量流入系统减去能量流出系统。
这个表达式反映了能量守恒的基本原理，即能量不能被创造或毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
能量是一个广义概念，包括了多个形式，如机械能、热能、电能、化学能等。
根据能量转化规律，热力学第一定律还可以表述为：系统的内能变化等于所吸收的热量加上对外界所做的功。
内能是物质微观粒子的能量状态，它与物质的温度和相互作用密切相关。
热力学第一定律的应用非常广泛。
在工程领域，热力学第一定律为能源利用和能量转化提供了理论依据。
通过对能量流入和流出的计量和分析，可以评估能量系统的效率和优化能源利用。
此外，在环境保护和可持续发展领域，热力学第一定律也被广泛应用于评估能源消耗和环境影响。
举例来说，考虑一个封闭系统，即系统与外界没有物质和能量的交换，根据热力学第一定律，系统的内能变化等于所吸收的热量减去对外界所做的功。
假设系统吸收的热量为Q，对外界所做的功为W，那么根据能量守恒原理，系统的内能变化ΔU等于Q 减去W。
如果ΔU为正值，表示系统的内能增加，说明系统吸收的热量大于对外界所做的功，即系统获得了能量；如果ΔU为负值，表示系统的内能减少，说明系统吸收的热量小于对外界所做的功，即系统失去了能量。
这个例子清楚地展示了热力学第一定律对能量守恒原理的阐明和应用。
热力学第一定律的重要性不容忽视。
它不仅为能量的转移和转化提供了理论基础，而且在工程实践和科学研究中起到了指导作用。
对于能源管理和环境保护，热力学第一定律的应用可以帮助我们更好地利用能源资源，提高能源利用效率，减少能源消耗和环境污染。
热力学第一定律能量守恒定律
热力学第一定律能量守恒定律1热力学第一定律的基本概念热力学第一定律是热力学中最基本的定律之一，它也被称为能量守恒定律。
这个定律表达了宇宙中能量守恒的基本规律：在任何系统中，能量总是守恒的。
也就是说，能量不能被创造或破坏，只能转换成其他形式。
这个定律用简单的数学公式表达为：ΔE=Q-W其中，ΔE代表能量的变化量，Q代表系统吸收的热量，W代表系统对外做功的量。
这个公式表明，系统所吸收的热量和对外做的功之和等于能量的变化量。
它也可以用下面的形式表达：∆U=Q-W其中，∆U代表系统内部能量的变化量。
这个公式表明，系统内部能量的变化量取决于吸收的热量和对外做的功的差异。
2能量的转换和守恒热力学第一定律的本质是能量守恒定律。
能量是一个宇宙中最基本的物理量之一，它包括热能、机械能、电能、化学能等各种形式。
在热力学研究中，我们主要关注的是热能和机械能的相互转换。
热能和机械能的转换通常涉及到工作物体和热源之间的能量交换。
例如，将一份热水加热到沸腾所需要的能量就来自于热源的热能。
如果我们将这个热水倒入一个容器中，它们就在容器的底部对容器产生了一个压力。
这个压力实际上就是机械能，它可以用来做功或者产生运动。
在能量的转换过程中，能量总是守恒的。
这意味着，在系统中能量的总量是不变的，只有能量的形式发生了变化。
因此，如果一个系统吸收热量Q，做了W单位的功，那么系统内部能量的变化量就是ΔE=Q-W，这个量可以用来计算系统所获得或失去的能量。
3热力学第一定律在实际生活中的应用热力学第一定律是一项非常基础的物理定律，影响到人类社会的各个领域。
在能源方面，热力学第一定律的应用非常广泛。
例如，在燃煤、核能发电等领域中，我们都需要利用热力学第一定律来分析能量的转换和利用方式。
在化学工程领域，热力学第一定律也是必不可少的工具。
例如，在制造化学反应器时，我们需要利用热力学第一定律确定系统的能量输出和输入，以便计算反应过程中的热量变化和温度变化。
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一门研究能量转化和传递规律的学科，而热力学第一定律和能量守恒定律是热力学体系中两个核心的理论基础。
本文将详细探讨热力学第一定律和能量守恒定律的基本概念、表达方式以及它们在实际问题中的应用。
1. 热力学第一定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是指在一个系统中，能量的增减等于系统的输入减去输出。
换句话说，能量是守恒的，它既不能从无中产生，也不能消失。
热力学第一定律可以用以下数学公式表示：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内部能量的变化，Q表示热量的输入，W表示功的输入。
当ΔU大于零时，说明系统的内能增加，表示系统吸收了热量或者做了功；当ΔU小于零时，说明系统的内能减少，表示系统释放了热量或者外界对系统做了功。
2. 能量守恒定律能量守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。
能量守恒定律指出，在一个孤立系统中，能量的总量保持不变。
这意味着能量既不能从无中产生，也不能无缘无故地消失。
能量只能在不同的形式之间相互转换，但总能量守恒。
能量守恒定律与热力学第一定律的关系密切。
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的表述。
能量守恒定律可以应用于各个层面，包括宏观和微观系统，从机械能到热能、化学能等各种形式的能量都需要遵守能量守恒定律。
3. 热力学第一定律和能量守恒定律的应用热力学第一定律和能量守恒定律在实际问题中具有广泛的应用。
下面以几个例子来说明：3.1 能源利用能源是人类社会发展所必需的，热力学第一定律和能量守恒定律对于能源的利用提供了重要的理论基础。
利用热力学第一定律和能量守恒定律可以对能源进行合理的分配和利用，有效地提高能源利用率，减少能源的浪费。
3.2 热机效率热力学第一定律和能量守恒定律还可以用于研究和评价热机的效率。
根据热力学第一定律，热机的输出功等于输入热量减去输出热量，即W = Q1 - Q2。
而根据能量守恒定律，输入热量等于输出热量加上对外做功，即Q1 = Q2 + W。
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是热力学基本定律之一，也是能量守恒定律在热力学体系中的具体表现。
本文将围绕热力学第一定律以及能量守恒展开论述，旨在深入探讨热力学和能量守恒的关系。
一、热力学第一定律的基本概念热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是指能量在系统内的转化以及进出系统的动能的守恒。
简单来说，能量不会凭空产生或消失，只能在不同形式之间相互转化。
二、热力学第一定律的数学表达热力学第一定律可以用数学表达式来表示，常见的表达式为：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表示系统对外界做功。
根据能量守恒定律，系统内能量的变化等于吸收的热量减去对外界所做的功。
三、能量守恒的重要性能量守恒是自然界中普适的物理定律，无论是在宏观尺度还是微观尺度，能量都得以守恒。
能量守恒性质的存在，使得我们可以更好地理解和解释自然界中的各种现象和过程。
在能源利用方面，也可以通过合理设计和利用能量转化过程来实现资源的节约与可持续发展。
四、热力学第一定律的应用热力学第一定律在工程领域和自然科学研究中具有广泛的应用。
下面列举几个常见的应用案例：1. 热力学循环分析热力学循环是指在一系列热力学过程中热能转化的循环过程，如蒸汽发电厂中的朗肯循环。
通过热力学第一定律，可以分析和计算热力学循环中能量的转化效率，为优化能源利用提供理论依据。
2. 汽车燃料消耗在汽车工作过程中，能量主要以热能的形式转化为机械能。
热力学第一定律可以用来分析汽车热能转化的效率，从而对汽车的燃料消耗进行评估和改进。
3. 自然界中的能量转化自然界中如生物体的能量转化、地球热能的流动等都可以用热力学第一定律来解释和分析。
这些应用不仅在科学研究中起到重要作用，还可以为环境保护和能源利用提供参考依据。
五、结语热力学第一定律与能量守恒是物理学中的基本概念和定律，它们对于研究能量的转化和利用具有重要意义。
通过深入理解和应用热力学第一定律，我们能够更好地掌握和解释能量守恒的原理，为人类社会的可持续发展提供科学依据。
热力学第一定律能量守恒定律
热力学第一定律能量守恒定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是热力学中的基本原理之一。
它阐述了能量在物理系统中的转换和守恒规律。
本文将探讨热力学第一定律的基本概念、应用以及在实际生活中的意义。
一、能量的转换与守恒热力学第一定律强调了能量的转换和守恒原则。
根据这个定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量量不变。
简单来说，能量既不能被创造，也不能被毁灭，只能在不同形式之间相互转化。
二、热力学第一定律的数学表达热力学第一定律可以用以下数学方程式来表示：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做功。
这个方程式说明了能量守恒的基本原理，系统的内能变化等于热量和功之间的差值。
三、热力学第一定律的应用热力学第一定律在许多领域都有广泛的应用。
以下是其中一些常见的应用：1. 热机和热能转换：热力学第一定律为热机提供了理论基础。
热机将热能转化为机械能，如汽车发动机、蒸汽机等。
这些机械设备的工作原理都依赖于能量的转换和守恒。
2. 制冷和空调：热力学第一定律也适用于制冷和空调系统。
这些系统通过转移热量来调节温度，从而满足人们对舒适环境的需求。
3. 化学反应：热力学第一定律可以用于分析和预测化学反应的能量变化。
在化学反应中，能量的释放或吸收对于确定反应的可行性和速率至关重要。
4. 可再生能源：热力学第一定律也与可再生能源有关。
可再生能源，如太阳能和风能，利用自然界存在的能量转换为可用能源，遵循了能量守恒的原则。
四、热力学第一定律在实际生活中的意义热力学第一定律在实际生活中有着重要的意义。
它提醒我们要合理利用能源资源，遵循能量守恒的原则。
在能源有限的情况下，我们应该设法降低能量的消耗，并寻找替代能源，以实现可持续发展。
此外，在能源转换和利用过程中，我们也要注意能量的转换效率。
通过提高能量转换效率，我们可以减少能源的浪费，减轻对环境的负担。
总结：热力学第一定律能量守恒定律是热力学中的基本原理，强调了能量在物理系统中的转换和守恒。
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。
五热力学第一定律 能量守恒定律
例题3：如图所示，甲、乙两个相同的金属 球，甲用细线悬挂于空中，乙放在水平地面 上。现在分别对两球加热，使它们吸收相同 的热量，试讨论甲、乙两球内能增量的关系？ （假设金属球不向外散热）
分析：吸热后金属球体积 膨胀，甲球重心降低，重 力做正功， 乙球重心升高，重力做负 功，而又因为两球吸收相 同热量， 所以，甲的内能增量大于 乙的内能增量
例题2： 一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的 热量，内能增加 4.2×105J，则是气体对 外界做功，还是外界对气体做功？做了多 少功
解： Δ U = 4.2×105J， Q =2.6×105J ∵Δ U = Q +W ∴W = Δ U – Q =1.6×105J ∴是外界对气体做功，作了1.6×105J
甲 甲 乙 不会凭空消失， 它只能从一种形式转化为别的形式，或者从 一个物体转移到别的物体，在转化或转移的 过程中其总量不变，这就是能量守恒定律。
2、能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的 规律之一
三、永动机不可能制成
1、第一类永动机：不消耗能量的机器叫做第 一类永动机 2、第一类永动机违背了能量守恒定律，所 以不可能制成
练习： 一定量气体膨胀做功 l00J ，同时对外放热 40J，气体内能的增加△U是 (C ) A．60J B．-60J
C．-140J D．140J
关于物体的内能变化以下说法正确的是（ A．物体吸收热量，内能一定增大 B．物体对外做功，内能一定减小
）
C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变 D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变
一、热力学第一定律 1、纯做功问题 （1）外界对物体做功，物体内能增加 （2）物体对外界做功，物体内能减少
热力学三大基本定律是什么？一文带你搞懂
热力学三大基本定律是什么？一文带你搞懂虽然从远古时期人类早就学会了取火和用火，人们就注意探究热、冷现象本身。
但是热力学成为一门系统的学科却要到19世纪，在19世纪40年代前后，人们已经形成了这样的观念:自然界的各种现象间都是相互联系和转化的。
人们对热的研究也不再是孤立地进行，而是在热与其他现象发生转化的过程中认识热，特别是在热与机械功的转比中认识热。
热力学在发展过程中形成了三大基本定律，它们构成了热力学的核心。
热力学第一定律：能量守恒定律德国物理学家迈尔从1840年起就开始研究自然界各种现象间的转化和联系。
在他的论文《与有机运动相联的新陈代谢)中，把热看作“力”(能量)的一一种形式，他指出'热是能够转比为运动的力“。
他还根据当时的气体定压和定容比热的资料,计算出热的机械功当量值为367kgm/千k。
在论文中，迈尔详细考察了当时已知的几种自然现象的相互转化，提出了“力“不灭思想，迈尔是最早表述了能量守恒定律也就是热力学第一定律的科学家。
1847年，德国科学家亥姆霍兹发表了著作《论力的守恒》。
他提出一切自然现象都应该用中心力相互作用的质点的运动来解释，这个时候热力学第一定律也就是能量守恒定律已经有了一个模糊的雏形。
1850年，克劳修斯发表了《论热的动力和能由此推出的关于热学本身的定律》的论文。
他认为单一的原理即“在一切由热产生功的情况，有一个和产生功成正比的热量被消耗掉，反之，通过消耗同样数量的功也能产生这样数量的热。
” 加上一个原理即“没有任何力的消耗或其它变化的情况下，就把任意多的热量从一个冷体移到热体，这与热素的行为相矛盾”来论证。
把热看成是一种状态量。
由此克劳修斯最后得出热力学第一定律的解析式：dQ=dU-dW从1854年起，克劳修斯作了大量工作，努力寻找一种为人们容易接受的证明方法来解释这条原理。
经过重重努力，1860年，能量守恒原理也就是热力学第一定律开始被人们普遍承认。
能量守恒原理表述为一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。
060.热力学第一定律 能量守恒定律
热力学第一定律 能量守恒定律高考试题1．（2006年·重庆理综）如图，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小．A ．从外界吸热B ．内能增大C ．向外界放热D ．内能减小提示：金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气的压强P 随深度h 增大而增大，筒内空气体积减小．由于筒内空气温度始终与水温相等，所以其内能保持不变；根据热力学第一定律，得U W Q ∆=+，0>0U W ∆=，，则Q <0，即筒内空气向外界放热．C 选项正确．2．（2006年·江苏）下列说法正确的是A ．气体的温度升高时，并非所有分子的速率都增大B ．盛有气体的容器作减速运动时，容器中气体的内能随之减小C ．理想气体在等容变化过程中，气体对外不做功，气体的内能不变D ．一定质量的理想气体经等温压缩后，其压强一定增大提示：气体的温度升高时，分子的平均动能增大，分子速率仍按“两头少，中间多”的规律分布，A 选项正确；内能是与分子热运动对应的能量，与机械运动无关，B 选项错误；理想气体在等容变化过程中，气体对外不做功，但可以吸放热，内能可能变化，C 选项错误；一定质量的理想气体经等温压缩后，尽管分子运动的平均动能不变，但单位体积内的分子数增多，故压强一定增大，D 选项正确．3．（2005·全国理综Ⅰ）如图所示，绝热隔板K 把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K 与气缸壁的接触是光滑的．两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a 和b 气体分子之间相互作用势能可忽略．现通过电热丝对气体a 加热一段时间后，a 、b 各自达到新的平衡A ．a 的体积增大了，压强变小了B ．b 的温度升高了C ．加热后a 的分子热运动比b 的分子热运动更激烈D ．a 增加的内能大于b 增加的内能提示：由于气缸和隔板均为绝热的，当a 加热时a 的体积变大，隔板右移，对b 气体做功，b 压强增大，b 的内能增加，所以a 压强增大，由于达到新的平衡，所以a 压强增大，A错误、B正确；在新平衡下由于两部分气体是质量相同的同种气体．在压强相同的情况下，b的分子密度大于a，所以a分子的剧烈程度应强于b，温度较高，C、D 正确．4．（2005年·全国理综Ⅱ）对于定量气体，可能发生的过程是A．等压压缩，温度降低B．等温吸热，体积不变C．放出热量，内能增加D．绝热压缩，内能不变提示：由理想气体状态方程和热力学第一定律来分析，等压压缩，则体积减小，由V T =常数可知，温度必降低；等温吸热，温度不变，气体分子平均动能不变，吸收热量，分子势能增大，则体积必变大；由热力学第一定律可知，放出热量，若内能增大，则外界对气体的功必大于气体放出热量；绝热过程不会发生热传递，压缩气体外界对气体做功，其内能必增大．5．（2005年·全国理综Ⅲ）一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程．设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少提示：绝热膨胀过程未发生热传递，即Q=0；膨胀使气体体积增大，气体对外做功W<0；由热力学第一定律Q＋W=ΔE可知，气体的内能减小，由于气体的分子势能忽略，故气体分子的平均动能减小．6．（2004年·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提示：依题意可知，绳子断开活塞最终静止后的位置高于初始位置，根据能量守恒，弹性势能E p将转化为活塞的重力势能、气体的内能及弹簧的弹性势能，故D正确．7．（2004年·全国理综Ⅱ）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8．（2004年·全国理综Ⅲ）一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过系列变化后又回一开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有A．Q1－Q2＝W2－W1B．Q1＝Q2C．W1＝W2D．Q1＞Q2提示：理想气体的初态和末态相同，则温度相同，理想气体的内能变化为零．由热力学第一定律，得ΔU=W总＋Q总=(W1－W2)＋(Q1－Q2)，0=(W1－W2)＋(Q1－Q2)，所以W2－W1=Q1－Q2．所以A选项正确．9．（2003年·全国理综）如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙．现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动P的过程中A．外力对乙做功；甲的内能不变B．外力对乙做功；乙的内能不变C．乙传递热量给甲；乙的内能增加D．乙的内能增加；甲的内能不变10．（2003年·上海理综）自行车、电动自行车、普通汽车消耗能量的类型分别是①生物能②核能③电能④太阳能⑤化学能A．①④⑤B．①③⑤C．①②⑧D．①③④11．（2003年·上海理综）在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率＝人数×路程/消耗能量．一个人骑电动自行车，消耗1MJ（106J）的能量可行驶30km，一辆载有4人的普通轿车，消耗320MJ的能量可行驶100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是A．6︰1 B．12︰5 C．24︰1 D．48︰7 12．（2002年·辽宁大综合）一个带活塞的气缸内盛有一定量的气体．若此气体的温度随其内能的增大而升高，则A．将热量传给气体，其温度必升高B．压缩气体，其温度必升高C．压缩气体，同时气体向外界放热，其温度必不变D．压缩气体，同时将热量传给气体，其温度必升高13．（2000年·全国）图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气．以Ｅ甲、Ｅ乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中A．E甲不变，E乙减小B．E甲增大，E乙不变C．E甲增大，E乙减小D．E甲不变，E乙不变14．（2000年·上海）行驶中的汽车制动后滑行一段距离，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提示：这四个现象中物体运动过程中都受到阻力，汽车主要是制动阻力，流星、降落伞是空气阻力，条形磁铁下落受到线圈磁场的阻力．因而物体都克服阻力做功，A选项正确．四个物体运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能，总之是机械能转化成了其他形式的能．D选项正确．15．（1994年·全国）金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物．有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是A．迅速向里推活塞B．迅速向外拉活塞C．缓慢向里推活塞D．缓慢向外拉活塞16．（1993年·全国）图中容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定．A、B的底部由带有阀门K的管道相连．整个装置与外界绝热．原先，A中水面比B中的高．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A．大气压力对水做功，水的内能增加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D．大气压力对水不做功，水的内能增加提示：本题主要考查能量守恒定律和大气压力做功．拉开阀门，使A中的水逐渐向B流，连通器中水的重心降低，重力势能减少了，转化为水的内能，所以水的内能增加，当A中水的体积减少ΔV，B中一定增加ΔV，所以，大气压力所做的总功W=p AΔV－p BΔV=0．17．（1990年·全国）一定量气体可经不同的过程从状态（P1、V1、T1）变到状态（P2、V2、T2），已知T2>T1，则在这些过程中A．气体一定都从外界吸收热量B．气体和外界交换的热量都是相等的C．外界对气体所做的功都是相等的D．气体内能的变化量都是相等的18．（2001年·上海理综）随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务．下图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度．请你从提高能量利用效率的角度，分析这种设计的优点．___________________________________________________________________________【答案】列车进站时，利用上坡使部分动能转化为重力势能，减少因为刹车而损耗的机械能；列车出站时利用下坡把储存的重力势能又转化为动能，起到节能作用．19．（2001年·广东大综合）某市计划每日供水180万吨，在市郊修建了一座水库．为了将水送入水库，需要将水渠的水提高30m．设每根输水管水泵功率为100kW，且水泵昼夜不停地工作．如不计机械能的损耗，至少需要安装多少根输水管？每根输水管中每秒流过的水量为多少吨？取g＝10m/s2．【答案】（1）63；（2）0.33吨解析：（1）将180万吨水提高30米需做的功为W＝mgh＝180×104×103×10×30J每台水泵每昼夜所做的功为W0＝Pt＝100×103×24×3600J两者相除得到W/W0＝62.5由于每台水泵配一根输水管，故至少需要63根输水管．（2）每秒流过一根水管的水量为M＝180×104/（63×24×3600）吨＝0.33吨20．（2001年·上海）（1）1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一．请由此估算地求的半径R．（答案保留二位有效数字）（2）太阳与地球的距离为1.5×1011m，太阳光以平行光束入射到地面．地球表面2/3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为三1.87×1024J．设水面对太阳辐射的平均反射率为7％，而且将吸收到的35％能量重新辐射出去．太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2×106J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面．（a）估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面积为4πR2）．（b）太阳辐射到地球的能量中只有约50％到达地面，W只是其中的一部分．太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明二个理由．【答案】（1）6.37×106m；（2）（a）1.0×103mm，（b）大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等．解析：（1）2πR×1/4＝1.00×107R＝6.37×106m ①（2）（a）设太阳在一年中辐射到地球水面部分的总能量为W，W＝1.87×1024J凝结成雨滴年降落到地面水的总质量为mm＝W×0.93×0.65/（2.2×106）＝5.14×1017kg ②使地球表面覆盖一层水的厚度为hh＝m/ρsh＝1.01×103mm ③整个地球表面年平均降雨量约为1.0×103mm（b）大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等．训练试题21．在一与外界隔绝且绝热的环境中，有甲、乙两个物体，甲的温度比乙的温度高，经过一段时间发现甲的温度更高了，这可能是因为A．乙把热量传递给了甲B．乙对甲做了功C．甲向乙传递了热量D．甲对乙做了功提示：热传递只会自动从高温物体向低温物体传递，所以不可能是A项，只能是做功．22．一铁块沿斜面释放后滑下，恰好作匀速运动，那么在下滑过程中A．铁块机械能减小，内能增加B．铁块机械能守恒，内能不变C．铁块具有的总能量不变D．铁块具有的总能量增加提示：铁块下滑时，由于摩擦力做功，机械能减少，而摩擦生热，使斜面及铁块内能增加．23．关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是A．吸热的物体，其内能一定减少B．体积膨胀的物体，其内能一定减少C．放热的物体，其内能也可能增加D．绝热压缩的物体，其内能一定增加24．一定质量的气体在保持压强恒等于1.0×105Pa的状况下，体积从20L膨胀到30L，这一过程中气体共向外界吸热4×103J，则气体内能的变化为A．增加了5×103J B．减少了5×103JC．增加了3×103J D．减少了3×103J提示：外界对气体做负功，即533W Fx pSx p V--=-=-=-∆=-⨯⨯-⨯=-⨯，根据热力学第1.010(3020)10J 1.010J一定律得，气体内能的变化△U=W＋Q=－1.0×103J＋4×103J=3×103J．25．在水平桌面上的矩形容器内部有被水平隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大．抽去隔板．加热气体，使两部分气体混合均匀，设此过程气体Array吸热Q，气体内能增量为ΔU，则A．ΔU=Q B．ΔU＜QC．ΔU＞Q D．无法比较提示：因A部分气体密度小，B部分气体密度大，以A、B气体系统为研究对象，开始时，气体的重心在中线以下，混合均匀后，气体的重心应在中心线上，所以重力做负功，使气体的重力势能增大．由能量守恒可知，吸收的热量Q有一部分增加气体的重力势能，另一部分增加内能．B选项正确．26．下列设想中，符合能量转化和守恒定律的有A．利用永久磁铁和软铁的相互作用，做成一台机器，永远地转动下去B．制造一架飞机，不携带燃料，只需利用太阳能就能飞行C．做成一只船，利用流水的能量，逆水行驶，不用其他动力D．利用核动力，使地球离开太阳系提示：第一类永动机违反能量守恒定律；逆水行船，有可能将水的动能转化为船的动力．27．在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将作如下变化A．降低B．升高C．不变D．无法确定提示：冰箱消耗电能使冰箱内外发生热交换而达到内部致冷的．把冰箱与房间看作一个系统，打开冰箱门后，冰箱与房间内空气的热交换发生在系统内，电冰箱消耗的电能转化为内能，根据能量守恒定律可知，电能转化为内能使房间内空气的温度升高，故选项B正确．28．水力发电站的电能最终来自于A．太阳能B．水的动能C．水的势能D．水的内能提示：由能量守恒分析．29．在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升到液面，上升过程中气泡的体积不断增大，则气泡在浮起过程中A．放出热量B．吸收热量C．不吸热也不放热D．无法判断提示：气体分子之间的距离很大，相互作用力非常小，对气体来说，气体状态变化时，分子势能几乎不变，所以，一定质量的气体的内能变化，就有气体分子热运动的动能总和的变化，即由温度变化所决定．在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升至液面的过程中，小气泡温度不变，其内能增量ΔU=0．上升过程中气泡体积不断增大，气体要对外做功．即W<0，根据热力学第一定律ΔU=Q＋W，可知Q>0．所以气泡在浮起过程中，吸收热量．30．某一恒温水池（温度远低于100℃）底部有一气泡从池底缓慢上升，气泡内气体可视为理想气体，在气泡上升的过程中，气体质量不变，则下列判断正确的是A．气泡内气体分子平均动能增大B．气泡内气体的内能增大C．气泡内气体分子的平均距离增大D．气泡内气体向外界放热提示：气泡上升过程中受气体温度不变，压强减小，因而体积必增大．31．气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了120J的热量．它的内能的变化可能是A．减小20J B．增大20J C．减小220J D．增大220J提示：以气体为研究对象，气体对外做功W=－100J，吸收热量Q=＋120J．由热力学第一定律可得ΔU=W＋Q=－100J＋120J=20J．ΔU>0，说明气体的内能增加．32．河面水温高于河底温度，一个气泡从河底加速上升到水面，在这一过程中，气泡空气质量不变，气泡吸热为Q，内能增加为ΔU，则A．重力对气泡做负功，ΔU<QB．浮力对气泡做正功，Q<ΔUC．合力对气泡做正功，Q<ΔUD．气体膨胀对外做功，Q>ΔU提示：根据热力学第一定律△U=Q＋W，即Q=△U－W．因为上升时气泡膨胀对外做功W<0，所以Q>△U．33．夏天，如果自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易爆裂．关于这一现象的以下叙述正确的A．车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B．在爆裂前受暴晒的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大C．在爆裂前受暴晒的过程中，气体吸热，但内能不变D．在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能增加提示：自行车在爆裂前受暴晒的过程中，车胎内气体吸热温度升高，分子平均动能增加，而气体体积不变，单位体积内的分子数不变，因此气体压强增大，又气体分子间分子力（引力）可忽略不计，故A 选项错误，B 选项正确；根据热力学第一定律，爆裂前气体内能应增大，突然爆裂的瞬间气体对外界做功，其内能应减少，故C 、D 两选项错误．34．在绝热的气缸中封闭着两部分同种类的气体A 和B ，中间用绝热的活塞隔开，活塞用销钉K 固定着，开始时两部分气体的体积和温度都相同，气体A 的质量大于B 的质量.撤去销钉后活塞可以自由移动，最后达到平衡，关于B 部分气体的内能和压强的大小A ．内能增大，压强不变B ．内能不变，压强不变C ．内能增大，压强增大D ．内能不变，压强增大提示：由于初状态A 、B 两部分气体的体积和温度都相同，且A 的质量大于B 的质量，故P A >P B ．撤去销钉后，活塞将向B 移动而重新达到平衡，此时B 的压强应增大；对B 部分气体，由热力学第一定律可知，ΔU =W ＋Q ，因Q =0，W >0，故ΔU 增大，即内能增大．35．一个密闭绝热容器内，有一个绝热的活塞将它隔成A 、B 两部分空间，在A 、B 两部分空间内封有相同质量的空气，开始时活塞被销钉固定，A 部分的气体体积大于B 部分的气体体积，两部分温度相同，如图所示．若拔去销钉后，达到平衡时，A 、B 两部分气体的体积大小为V A 、V B ，则有A ．V A ＝VB B ．V A ＞V BC ．V A ＜V BD ．条件不足，不能确定36．如图所示，带有活塞的气缸中封闭一定质量的气体（不考虑分子势能）．将一个热敏电阻（电阻值随温度升高而减小）置于气缸中，热敏电阻与气缸外的欧姆表连接，气缸和活塞均具有良好的绝热性能．下列说法正确的是A ．若发现欧姆表读数变大，则气缸内气体压强一定减小B ．若发现欧姆表读数变大，则气缸内气体内能一定减小C ．若拉动活塞使气缸内气体体积增大，则欧姆表读数将变小D ．若拉动活塞使气缸内气体体积增大，则需加一定的力，说明气体分子间有引力37．如图所示，有两个同样的球，其中a 球放在不导热的水平面上，b 球用细线悬挂起来，现供给a 、b 两球相同的热量，则两球升高的温度△t a 与Δt b的关系是A ．Δt a =Δt bB ．Δt a <Δt bC ．Δt a >Δt bD ．无法确定提示：两球受热后，体积都要膨胀，a球因放在不导热的水平面上，受热膨胀后，球的重心升高，要克服重力做功，而耗费一部分能量，所以用来提高球体温度的能量就减少了一些（严格地讲，是a 球内能的增量就减少了一些）．b 球情况刚好与a 球相反，b 球重心的下降引起b 球重力势能的减小，重力对b 球做了功，所以b 球内能的增量要大于“供给的热量”，而两球因膨胀而引起的对大气的做功情况是几乎相同的，所以Δt a <Δt b ．38体并静止在A 轻放在活塞上，活塞最终静止在B 位置（图中未画出），则活塞A ．在B 位置时气体的温度与在A 位置时气体的温度相同B ．在B 位置时气体的压强比在A 位置时气体的压强大C ．在B 位置时气体单位体积内的分子数比在A 位置时气体单位体积内的分子数少D ．在B 位置时气体的平均速率比在A 位置时气体的平均速率小39．如图所示，滑块从A 点由静止开始沿曲面下滑，过O 点后滑上右边的曲面B 点时速度恰好为零，O 点附近光滑，滑块经过O 点不发生碰撞，若滑块从B 点以速度v 沿原路往回滑，到达A 点时速度也恰好为零，则A 、B 两点间的高度差等于_________． 【答案】24v h g∆= 解析：从A 到B ，重力势能减少量为mg Δh ，则可知转化为内能量为Q =mg Δh ．若物体从B 到A ，其动能损失一部分转化为重力势能，另一部分转化为内能，由能量守恒定律得221224v mv mg h Q mg h h g=∆+=∆∆=，．40．如图所示，质量为m 的小木块A 以水平初速度v 0冲上质量为M ，长为l ，置于光滑水平面上的木板B ，恰好没有从B板上掉下，A 、B 间动摩擦因数为μ，求此过程中产生的热能． 【答案】202()Mmv Q M m =+ 41．子弹以200m/s 的速度射入固定的木板，穿出时速度为100m/s ，若子弹损失的机械能完全转换为内能，并有50%被子弹吸收，求子弹温度可升高多少℃?已知子弹的比热130J/（kg·℃）【答案】Δt =57.7℃．42．太阳直接射到地面上的辐射功率，在与光垂直的平面上，每平方米的功率约为140W ，若截面积为2m 2，且与阳光垂直的某容器内有10kg 的水，若水的初温为20℃，热效率为80%，需多长时间才能使水沸腾［c 水=4.2×103J/（kg·℃）］？【答案】t =15000s ．43．在列车编组站上，质量为30t 的车厢从5.0m 高处沿光滑轨道由静止开始下滑，运动到水平路轨后与质量50t 的另一车厢相碰后连在一起运动，求：（1）两车厢连在一起后的共同速度；（2）两车厢碰撞过程中有多少机械能转化为内能？（g =10m/s 2）【答案】（1）30m/s 8v =；（2）60.9410J E ∆=⨯． 44．质量为2kg 的木块置于高为0.8m 的光滑水平桌面上，质量为10g 的铅弹从水平方向射入木块后，与木块一起向前运动，最后落到水平地面上．在入射过程中内能增量的60%为铅弹吸收，使铅弹温度升高90℃，铅的比热c =1.302×102J/（kg·℃），g 取10m/s 2．求：（1）子弹与木块落地时的速率；（2）子弹射入木块过程中内能的增加量．【答案】（1）4.1m/s ；（2）ΔE =195J ．45．如图所示，在质量为M 的玻璃管中盛有少量的乙醚液体，用质量为m 的软木塞将管口封闭，加热玻璃管使软木塞在乙醚蒸汽的压力下水平飞出，玻璃管悬于长为l 轻杆上，细杆可绕O 端无摩擦转动．欲使玻璃管在竖直平面内做圆周运动，在忽略热量损失的条件下，乙醚最小要消耗多少内能？【答案】ΔE 内=2Mgl ·()M m m+． 46．在一个标准大气压下，水在沸腾时，1g 的水由液态变成同温度的汽，其体积由1.043cm 3变为1676cm 3．已知水的汽化热为2263.8J/g ．求：（1）体积膨胀时气体对外界做的功形；（2）气体吸收的热量Q ；（3）气体增加的内能△U ．【答案】（1）168.7J ；（2）2263.8J ；（3）2094.1J ．解析：取1g 水为研究系统，大气视作外界．1g 沸腾的水变成同温度的汽需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有△U <Q 吸．（1）气体在等压（大气压）下膨胀做功：W =p (V 2－V 1)=168.7J（2）气体吸热：Q =ML =l×2263.8J=2263.8J ．（3）根据热力学第一定律，气体增加的内能ΔU =Q ＋W =2263.8J ＋(－169.7)J=2094.1J ．47．为了测量太阳的辐射功率，曾做以下实验：取一个横截面积为3dm 2的不高的圆简，装水0.6kg ，正午时间让太阳光垂直照射20min 后，测得水温升高10℃．（1）试估算太阳的功率．可能用到的数值如下：太阳质量M =2.0×1030kg 2.24==地球质量M =6.0×1024kg 1.73=万有引力恒量G =6.67×10－11N·m/kg 2=1.41地球半径R =6.37×106m ．（2）若地表植物接收太阳能的能力与水相同，绿色植物在光合作用下每吸收lkJ 太阳能可放出0.05L 的氧气．地表植物面积占地球表面积的31％，则地表植物每秒可放出氧气多少升？【答案】（1）231.810kW ⨯；（2）1.8×1013L解析：利用实验可测出地球表面处太阳单位面积上的辐射功率，也就是测出以太阳为球心，日、地距离为半径的球面上单位面积的辐射功率，从而可求出太阳的总辐射功率． 地表植物处的太阳辐射能量全部被植物吸收而进行光合作用，并放出氧气．（1）20min 内水吸收热量为Q =cm ·Δt =4.2×103×0.6×10J=2.5×104J 功率432.51021W 1.210Q P t ⨯'===⨯ 设日、地距离为r ，由万有引力及牛顿第二定律有 2224Mm Gm r r T π=，得111.4410m r =⨯，设20min 内太阳辐射的总功率为P ，则有24S r P Pπ∆='， 可得2234 1.810kW r P P Sπ'==⨯∆． （2）地球表面单位面积接收到太阳的辐射功率为2221221W/m 710W/m 310P P S --'===⨯∆⨯， 地表植物面积2431%S R π'=⨯，则地表植物每秒接收的太阳能量为E ，则2622171431%4 3.14(6.3710)710 3.5710J E R P π=⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯．植物吸收太阳能量经光合作用每秒可放出氧气为V =0.05×3.57×1014=1.8×1013L ．。
热力学第一定律能量守恒定律(精华)
11
2 22
已知T2＞ T1，则该过程中
()
A．气体的内能一定是增加的
B．气体可能向外界放热
C．气体一定从外界吸收热量
D．气体对外界做正功
平方厘米每分钟可获得4.2J的能量。试估 算我国所有江河每年（525600min）流入 海洋的水流总量。假设只考虑海洋中水的 汽化，不考虑内陆的河流中水的汽化；常
温时水的汽化热为2.44×106J/kg。
同学们， 再见
（1）是一个普遍适用的定律。 （2）将各种现象联系在一起。 （3）指导着人们的生产、科研。 （4）19世纪自然科学三大发现之一。
三、永动机不可能制成
1、第一类永动机 不需要动力或燃料，却能源源不
断对外做功的机器。
2、第一类永动机不可能制成
违背了能量守恒定律
巩固练械习能2：
B．子弹减少的动量等于木块增加的动量 C．子弹减少的机械能等于木块增加的动
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ΔU与热量Ｑ及做的功Ｗ之间又 有什么关系呢？
一、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
ΔU＝ Q + W
3、定律中各量的正、负号及含义
物理量 符号
问题研究
1.一个物体，若它既没有吸收热量也 没有放出热量，那么
①如果外界对它做的功为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
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
热力学第一定律能量守恒
热力学第一定律能量守恒在我们生活的这个世界里，能量的存在和转化无处不在。
从太阳的光芒照亮大地，到汽车的引擎驱动车辆前行，从我们身体内的新陈代谢，到工厂里机器的运转，能量始终在发挥着作用。
而热力学第一定律，也就是能量守恒定律，如同一条永恒不变的真理，支配着这一切能量的变化。
那么，什么是热力学第一定律能量守恒呢？简单来说，它指出能量既不会凭空产生，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，而在这个过程中，能量的总量保持不变。
为了更好地理解这一定律，让我们先来想象一个常见的场景——燃烧煤炭来加热水。
煤炭中储存着化学能，当我们点燃煤炭时，化学能被释放出来，转化为热能。
这些热能通过传导、对流和辐射等方式传递给周围的环境和水壶中的水。
水吸收了这些热能，温度逐渐升高，其内能增加。
在这个过程中，煤炭的化学能减少了，而水的内能增加了，但是总的能量并没有发生变化。
再比如，当我们骑自行车时，我们身体内的化学能通过肌肉的收缩转化为机械能，使自行车前进。
同时，由于摩擦力的存在，一部分机械能又转化为热能散失到空气中。
但无论如何转化，能量的总量始终保持不变。
热力学第一定律的发现，是人类对自然规律认识的一个重要里程碑。
在这之前，人们对于能量的认识还比较模糊，常常认为在某些情况下能量会莫名其妙地消失或者产生。
然而，随着科学的不断发展，通过大量的实验和观察，科学家们逐渐总结出了能量守恒这一普遍规律。
这一定律对于我们的生活和生产有着极其重要的意义。
在能源利用方面，它提醒我们要提高能源的利用效率，减少能量的浪费。
因为能量是守恒的，如果我们在使用能源的过程中效率低下，就意味着有更多的能量以无用的形式散失掉了。
例如，在工业生产中，如果机器的能源利用率不高，不仅会增加生产成本，还会造成能源的大量浪费和环境的污染。
在科学研究中，热力学第一定律也为我们提供了一个重要的理论基础。
许多物理、化学和生物过程都可以通过能量守恒的观点来进行分析和解释。
热力学第一定律和能量守恒定律
热力学第一定律和能量守恒定律热力学第一定律和能量守恒定律是热力学中两个基本的定律，它们揭示了能量在物质世界中的转化和守恒规律。
热力学第一定律也被称为能量守恒定律，它表明能量既不能被创造也不能被销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第一定律的提出可以追溯到19世纪初，当时科学家们开始研究热和机械能之间的关系。
他们发现，在一个封闭系统中，热量和机械能可以相互转化，但总能量保持不变。
这就是能量守恒定律的核心观点。
热力学第一定律的数学表达式是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表示系统对外做功。
这个表达式说明了能量守恒的原理：系统内能量的变化等于系统吸收的热量减去系统对外做的功。
如果ΔU为正，表示系统内能量增加；如果ΔU为负，表示系统内能量减少。
能量守恒定律的应用非常广泛。
在日常生活中，我们可以通过能量守恒定律来解释许多现象。
比如，当我们用电热毯取暖时，电能被转化为热能，使我们感到温暖。
同样地，当我们吃食物时，食物中的化学能被转化为身体所需的能量，使我们保持生命活动。
能量守恒定律在工程领域也有重要应用。
例如，汽车发动机通过燃烧汽油将化学能转化为机械能，驱动汽车行驶。
在能源领域，我们利用太阳能、风能等可再生能源，将它们转化为电能，用于供电和照明。
这些应用都是基于热力学第一定律和能量守恒定律的基本原理。
除了能量守恒定律外，热力学第一定律还有一个重要的推论，即热量和功是能量的两种不同形式。
根据热力学第一定律，热量和功可以相互转化，但总能量保持不变。
这就解释了为什么我们可以用机械能做功来产生热量，也可以用热量产生机械能。
热力学第一定律和能量守恒定律的发现和应用推动了科学技术的发展。
它们为我们提供了理解能量转化和守恒的基本原理，为能源的利用和管理提供了指导。
同时，它们也引发了许多深入的研究和探索，如热力学循环、热力学平衡等。
总之，热力学第一定律和能量守恒定律是热力学中的两个基本定律，揭示了能量在物质世界中的转化和守恒规律。
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。
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热力学第一定律 能量守恒定律高考试题1．（2006年·重庆理综）如图，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小．A ．从外界吸热B ．内能增大C ．向外界放热D ．内能减小提示：金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气的压强P 随深度h 增大而增大，筒内空气体积减小．由于筒内空气温度始终与水温相等，所以其内能保持不变；根据热力学第一定律，得U W Q ∆=+，0>0U W ∆=，，则Q <0，即筒内空气向外界放热．C 选项正确．2．（2006年·江苏）下列说法正确的是A ．气体的温度升高时，并非所有分子的速率都增大B ．盛有气体的容器作减速运动时，容器中气体的内能随之减小C ．理想气体在等容变化过程中，气体对外不做功，气体的内能不变D ．一定质量的理想气体经等温压缩后，其压强一定增大提示：气体的温度升高时，分子的平均动能增大，分子速率仍按“两头少，中间多”的规律分布，A 选项正确；内能是与分子热运动对应的能量，与机械运动无关，B 选项错误；理想气体在等容变化过程中，气体对外不做功，但可以吸放热，内能可能变化，C 选项错误；一定质量的理想气体经等温压缩后，尽管分子运动的平均动能不变，但单位体积内的分子数增多，故压强一定增大，D 选项正确．3．（2005·全国理综Ⅰ）如图所示，绝热隔板K 把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K 与气缸壁的接触是光滑的．两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a 和b 气体分子之间相互作用势能可忽略．现通过电热丝对气体a 加热一段时间后，a 、b 各自达到新的平衡A ．a 的体积增大了，压强变小了B ．b 的温度升高了C ．加热后a 的分子热运动比b 的分子热运动更激烈D ．a 增加的内能大于b 增加的内能提示：由于气缸和隔板均为绝热的，当a 加热时a 的体积变大，隔板右移，对b 气体做功，b 压强增大，b 的内能增加，所以a 压强增大，由于达到新的平衡，所以a 压强增大，A 错误、B 正确；在新平衡下由于两部分气体是质量相同的同种气体．在压强相同的情况下，b 的分子密度大于a ，所以a 分子的剧烈程度应强于b ，温度较高，C 、D 正确．4．（2005年·全国理综Ⅱ）对于定量气体，可能发生的过程是A ．等压压缩，温度降低B ．等温吸热，体积不变C ．放出热量，内能增加D ．绝热压缩，内能不变 提示：由理想气体状态方程和热力学第一定律来分析，等压压缩，则体积减小，由V T =常数可知，温度必降低；等温吸热，温度不变，气体分子平均动能不变，吸收热量，分子势能增大，则体积必变大；由热力学第一定律可知，放出热量，若内能增大，则外界对气体的功必大于气体放出热量；绝热过程不会发生热传递，压缩气体外界对气体做功，其内能必增大．5．（2005年·全国理综Ⅲ）一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程．设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少提示：绝热膨胀过程未发生热传递，即Q=0；膨胀使气体体积增大，气体对外做功W<0；由热力学第一定律Q＋W=ΔE可知，气体的内能减小，由于气体的分子势能忽略，故气体分子的平均动能减小．6．（2004年·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提示：依题意可知，绳子断开活塞最终静止后的位臵高于初始位臵，根据能量守恒，弹性势能E p将转化为活塞的重力势能、气体的内能及弹簧的弹性势能，故D正确．7．（2004年·全国理综Ⅱ）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8．（2004年·全国理综Ⅲ）一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过系列变化后又回一开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有A．Q1－Q2＝W2－W1B．Q1＝Q2C．W1＝W2D．Q1＞Q2提示：理想气体的初态和末态相同，则温度相同，理想气体的内能变化为零．由热力学第一定律，得ΔU=W总＋Q总=(W1－W2)＋(Q1－Q2)，0=(W1－W2)＋(Q1－Q2)，所以W2－W1=Q1－Q2．所以A选项正确．9．（2003年·全国理综）如图所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙．现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动P的过程中A．外力对乙做功；甲的内能不变B．外力对乙做功；乙的内能不变C．乙传递热量给甲；乙的内能增加D．乙的内能增加；甲的内能不变10．（2003年·上海理综）自行车、电动自行车、普通汽车消耗能量的类型分别是①生物能②核能③电能④太阳能⑤化学能A．①④⑤B．①③⑤C．①②⑧D．①③④11．（2003年·上海理综）在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率＝人数×路程/消耗能量．一个人骑电动自行车，消耗1MJ（106J）的能量可行驶30km，一辆载有4人的普通轿车，消耗320MJ的能量可行驶100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是A．6︰1 B．12︰5 C．24︰1 D．48︰7 12．（2002年·辽宁大综合）一个带活塞的气缸内盛有一定量的气体．若此气体的温度随其内能的增大而升高，则A．将热量传给气体，其温度必升高B．压缩气体，其温度必升高C．压缩气体，同时气体向外界放热，其温度必不变D．压缩气体，同时将热量传给气体，其温度必升高13．（2000年·全国）图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气．以Ｅ甲、Ｅ乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中A．E甲不变，E乙减小B．E甲增大，E乙不变C．E甲增大，E乙减小D．E甲不变，E乙不变14．（2000年·上海）行驶中的汽车制动后滑行一段距离，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提示：这四个现象中物体运动过程中都受到阻力，汽车主要是制动阻力，流星、降落伞是空气阻力，条形磁铁下落受到线圈磁场的阻力．因而物体都克服阻力做功，A选项正确．四个物体运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能，总之是机械能转化成了其他形式的能．D选项正确．15．（1994年·全国）金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物．有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是A．迅速向里推活塞B．迅速向外拉活塞C．缓慢向里推活塞D．缓慢向外拉活塞16．（1993年·全国）图中容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定．A、B的底部由带有阀门K的管道相连．整个装置与外界绝热．原先，A中水面比B中的高．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A．大气压力对水做功，水的内能增加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D．大气压力对水不做功，水的内能增加提示：本题主要考查能量守恒定律和大气压力做功．拉开阀门，使A中的水逐渐向B流，连通器中水的重心降低，重力势能减少了，转化为水的内能，所以水的内能增加，当A中水的体积减少ΔV，B中一定增加ΔV，所以，大气压力所做的总功W=p AΔV－p BΔV=0．17．（1990年·全国）一定量气体可经不同的过程从状态（P1、V1、T1）变到状态（P2、V2、T2），已知T2>T1，则在这些过程中A．气体一定都从外界吸收热量B．气体和外界交换的热量都是相等的C．外界对气体所做的功都是相等的D．气体内能的变化量都是相等的18．（2001年·上海理综）随着人类能量消耗的迅速增加，如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务．下图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度．请你从提高能量利用效率的角度，分析这种设计的优点．___________________________________________________________________________【答案】列车进站时，利用上坡使部分动能转化为重力势能，减少因为刹车而损耗的机械能；列车出站时利用下坡把储存的重力势能又转化为动能，起到节能作用．19．（2001年·广东大综合）某市计划每日供水180万吨，在市郊修建了一座水库．为了将水送入水库，需要将水渠的水提高30m．设每根输水管水泵功率为100kW，且水泵昼夜不停地工作．如不计机械能的损耗，至少需要安装多少根输水管？每根输水管中每秒流过的水量为多少吨？取g＝10m/s2．【答案】（1）63；（2）0.33吨解析：（1）将180万吨水提高30米需做的功为W＝mgh＝180×104×103×10×30J每台水泵每昼夜所做的功为W0＝Pt＝100×103×24×3600J两者相除得到W/W0＝62.5由于每台水泵配一根输水管，故至少需要63根输水管．（2）每秒流过一根水管的水量为M＝180×104/（63×24×3600）吨＝0.33吨20．（2001年·上海）（1）1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一．请由此估算地求的半径R．（答案保留二位有效数字）（2）太阳与地球的距离为1.5×1011m，太阳光以平行光束入射到地面．地球表面2/3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为三1.87×1024J．设水面对太阳辐射的平均反射率为7％，而且将吸收到的35％能量重新辐射出去．太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温、常压下蒸发1kg水需要2.2×106J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面．（a）估算整个地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，球面积为4πR2）．（b）太阳辐射到地球的能量中只有约50％到达地面，W只是其中的一部分．太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明二个理由．【答案】（1）6.37×106m；（2）（a）1.0×103mm，（b）大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等．解析：（1）2πR×1/4＝1.00×107R＝6.37×106m ①（2）（a）设太阳在一年中辐射到地球水面部分的总能量为W，W＝1.87×1024J凝结成雨滴年降落到地面水的总质量为mm＝W×0.93×0.65/（2.2×106）＝5.14×1017kg ②使地球表面覆盖一层水的厚度为hh＝m/ρsh＝1.01×103mm ③整个地球表面年平均降雨量约为1.0×103mm（b）大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等．训练试题21．在一与外界隔绝且绝热的环境中，有甲、乙两个物体，甲的温度比乙的温度高，经过一段时间发现甲的温度更高了，这可能是因为A．乙把热量传递给了甲B．乙对甲做了功C．甲向乙传递了热量D．甲对乙做了功提示：热传递只会自动从高温物体向低温物体传递，所以不可能是A项，只能是做功．22．一铁块沿斜面释放后滑下，恰好作匀速运动，那么在下滑过程中A．铁块机械能减小，内能增加B．铁块机械能守恒，内能不变C．铁块具有的总能量不变D．铁块具有的总能量增加提示：铁块下滑时，由于摩擦力做功，机械能减少，而摩擦生热，使斜面及铁块内能增加．23．关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是A．吸热的物体，其内能一定减少B．体积膨胀的物体，其内能一定减少C．放热的物体，其内能也可能增加D．绝热压缩的物体，其内能一定增加24．一定质量的气体在保持压强恒等于1.0×105Pa的状况下，体积从20L膨胀到30L，这一过程中气体共向外界吸热4×103J，则气体内能的变化为A．增加了5×103J B．减少了5×103JC．增加了3×103J D．减少了3×103J提示：外界对气体做负功，即533=-=-=-∆=-⨯⨯-⨯=-⨯，根据热力学第W Fx pSx p V--1.010(3020)10J 1.010J一定律得，气体内能的变化△U=W＋Q=－1.0×103J＋4×103J=3×103J．25．在水平桌面上的矩形容器内部有被水平隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大．抽去隔板．加热气体，使两部分气体混合均匀，设此过程气体Array吸热Q，气体内能增量为ΔU，则A．ΔU=Q B．ΔU＜QC．ΔU＞Q D．无法比较提示：因A部分气体密度小，B部分气体密度大，以A、B气体系统为研究对象，开始时，气体的重心在中线以下，混合均匀后，气体的重心应在中心线上，所以重力做负功，使气体的重力势能增大．由能量守恒可知，吸收的热量Q有一部分增加气体的重力势能，另一部分增加内能．B选项正确．26．下列设想中，符合能量转化和守恒定律的有A．利用永久磁铁和软铁的相互作用，做成一台机器，永远地转动下去B．制造一架飞机，不携带燃料，只需利用太阳能就能飞行C．做成一只船，利用流水的能量，逆水行驶，不用其他动力D．利用核动力，使地球离开太阳系提示：第一类永动机违反能量守恒定律；逆水行船，有可能将水的动能转化为船的动力．27．在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将作如下变化A．降低B．升高C．不变D．无法确定提示：冰箱消耗电能使冰箱内外发生热交换而达到内部致冷的．把冰箱与房间看作一个系统，打开冰箱门后，冰箱与房间内空气的热交换发生在系统内，电冰箱消耗的电能转化为内能，根据能量守恒定律可知，电能转化为内能使房间内空气的温度升高，故选项B正确．28．水力发电站的电能最终来自于A．太阳能B．水的动能C．水的势能D．水的内能提示：由能量守恒分析．29．在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升到液面，上升过程中气泡的体积不断增大，则气泡在浮起过程中A．放出热量B．吸收热量C．不吸热也不放热D．无法判断提示：气体分子之间的距离很大，相互作用力非常小，对气体来说，气体状态变化时，分子势能几乎不变，所以，一定质量的气体的内能变化，就有气体分子热运动的动能总和的变化，即由温度变化所决定．在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升至液面的过程中，小气泡温度不变，其内能增量ΔU=0．上升过程中气泡体积不断增大，气体要对外做功．即W<0，根据热力学第一定律ΔU=Q＋W，可知Q>0．所以气泡在浮起过程中，吸收热量．30．某一恒温水池（温度远低于100℃）底部有一气泡从池底缓慢上升，气泡内气体可视为理想气体，在气泡上升的过程中，气体质量不变，则下列判断正确的是A．气泡内气体分子平均动能增大B．气泡内气体的内能增大C．气泡内气体分子的平均距离增大D．气泡内气体向外界放热提示：气泡上升过程中受气体温度不变，压强减小，因而体积必增大．31．气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了120J的热量．它的内能的变化可能是A．减小20J B．增大20J C．减小220J D．增大220J 提示：以气体为研究对象，气体对外做功W=－100J，吸收热量Q=＋120J．由热力学第一定律可得ΔU=W＋Q=－100J＋120J=20J．ΔU>0，说明气体的内能增加．32．河面水温高于河底温度，一个气泡从河底加速上升到水面，在这一过程中，气泡空气质量不变，气泡吸热为Q，内能增加为ΔU，则A．重力对气泡做负功，ΔU<QB ．浮力对气泡做正功，Q <ΔUC ．合力对气泡做正功，Q <ΔUD ．气体膨胀对外做功，Q >ΔU提示：根据热力学第一定律△U =Q ＋W ，即Q =△U －W ．因为上升时气泡膨胀对外做功W <0，所以Q >△U ．33．夏天，如果自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒，车胎极易爆裂．关于这一现象的以下叙述正确的A ．车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B ．在爆裂前受暴晒的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大C ．在爆裂前受暴晒的过程中，气体吸热，但内能不变D ．在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能增加提示：自行车在爆裂前受暴晒的过程中，车胎内气体吸热温度升高，分子平均动能增加，而气体体积不变，单位体积内的分子数不变，因此气体压强增大，又气体分子间分子力（引力）可忽略不计，故A 选项错误，B 选项正确；根据热力学第一定律，爆裂前气体内能应增大，突然爆裂的瞬间气体对外界做功，其内能应减少，故C 、D 两选项错误．34．在绝热的气缸中封闭着两部分同种类的气体A 和B ，中间用绝热的活塞隔开，活塞用销钉K 固定着，开始时两部分气体的体积和温度都相同，气体A 的质量大于B 的质量.撤去销钉后活塞可以自由移动，最后达到平衡，关于B 部分气体的内能和压强的大小A ．内能增大，压强不变B ．内能不变，压强不变C ．内能增大，压强增大D ．内能不变，压强增大提示：由于初状态A 、B 两部分气体的体积和温度都相同，且A 的质量大于B 的质量，故P A >P B ．撤去销钉后，活塞将向B 移动而重新达到平衡，此时B 的压强应增大；对B 部分气体，由热力学第一定律可知，ΔU =W ＋Q ，因Q =0，W >0，故ΔU 增大，即内能增大．35．一个密闭绝热容器内，有一个绝热的活塞将它隔成A 、B 两部分空间，在A 、B 两部分空间内封有相同质量的空气，开始时活塞被销钉固定，A 部分的气体体积大于B 部分的气体体积，两部分温度相同，如图所示．若拔去销钉后，达到平衡时，A 、B 两部分气体的体积大小为V A 、V B ，则有A ．V A ＝VB B ．V A ＞V BC ．V A ＜V BD ．条件不足，不能确定36．如图所示，带有活塞的气缸中封闭一定质量的气体（不考虑分子势能）．将一个热敏电阻（电阻值随温度升高而减小）置于气缸中，热敏电阻与气缸外的欧姆表连接，气缸和活塞均具有良好的绝热性能．下列说法正确的是A ．若发现欧姆表读数变大，则气缸内气体压强一定减小B ．若发现欧姆表读数变大，则气缸内气体内能一定减小C ．若拉动活塞使气缸内气体体积增大，则欧姆表读数将变小D ．若拉动活塞使气缸内气体体积增大，则需加一定的力，说明气体分子间有引力37．如图所示，有两个同样的球，其中a 球放在不导热的水平面上，b 球用细线悬挂起来，现供给a 、b 两球相同的热量，则两球升高的温度△t a 与Δt b 的关系是A ．Δt a =Δt bB ．Δt a <Δt bC ．Δt a >Δt bD ．无法确定提示：两球受热后，体积都要膨胀，a 球因放在不导热的水平面上，受热膨胀后，球的重心升高，要克服重力做功，而耗费一部分能量，所以用来提高球体温度的能量就减少了一些（严格地讲，是a 球内能的增量就减少了一些）．b 球情况刚好与a 球相反，b 球重心的下降引起b 球重力势能的减小，重力对b 球做了功，所以b 球内能的增量要大于“供给的热量”，而两球因膨胀而引起的对大气的做功情况是几乎相同的，所以Δt a <Δt b ．38体并静止在A 轻放在活塞上，活塞最终静止在B 位置（图中未画出），则活塞A ．在B 位置时气体的温度与在A 位置时气体的温度相同B ．在B 位置时气体的压强比在A 位置时气体的压强大C ．在B 位置时气体单位体积内的分子数比在A 位置时气体单位体积内的分子数少D ．在B 位置时气体的平均速率比在A 位置时气体的平均速率小39．如图所示，滑块从A 点由静止开始沿曲面下滑，过O 点后滑上右边的曲面B 点时速度恰好为零，O 点附近光滑，滑块经过O 点不发生碰撞，若滑块从B 点以速度v 沿原路往回滑，到达A 点时速度也恰好为零，则A 、B 两点间的高度差等于_________． 【答案】24v h g∆=． 解析：从A 到B ，重力势能减少量为mg Δh ，则可知转化为内能量为Q =mg Δh ．若物体从B 到A ，其动能损失一部分转化为重力势能，另一部分转化为内能，由能量守恒定律得221224v mv mg h Q mg h h g=∆+=∆∆=，40．如图所示，质量为m 的小木块A 以水平初速度v 0冲上质量为M ，长为l ，置于光滑水平面上的木板B ，恰好没有从B板上掉下，A 、B 间动摩擦因数为μ，求此过程中产生的热能． 【答案】202()Mmv Q M m =+ 41．子弹以200m/s 的速度射入固定的木板，穿出时速度为100m/s ，若子弹损失的机械能完全转换为内能，并有50%被子弹吸收，求子弹温度可升高多少℃?已知子弹的比热130J/（kg·℃）【答案】Δt =57.7℃．42．太阳直接射到地面上的辐射功率，在与光垂直的平面上，每平方米的功率约为140W ，若截面积为2m 2，且与阳光垂直的某容器内有10kg 的水，若水的初温为20℃，热效率为80%，需多长时间才能使水沸腾［c 水=4.2×103J/（kg·℃）］？【答案】t =15000s ．43．在列车编组站上，质量为30t 的车厢从5.0m 高处沿光滑轨道由静止开始下滑，运动到水平路轨后与质量50t 的另一车厢相碰后连在一起运动，求：（1）两车厢连在一起后的共同速度；（2）两车厢碰撞过程中有多少机械能转化为内能？（g =10m/s 2）【答案】（1）30m/s 8v =；（2）60.9410J E ∆=⨯． 44．质量为2kg 的木块置于高为0.8m 的光滑水平桌面上，质量为10g 的铅弹从水平方向射入木块后，与木块一起向前运动，最后落到水平地面上．在入射过程中内能增量的60%为铅弹吸收，使铅弹温度升高90℃，铅的比热c =1.302×102J/（kg·℃），g 取10m/s 2．求：（1）子弹与木块落地时的速率；（2）子弹射入木块过程中内能的增加量．【答案】（1）4.1m/s ；（2）ΔE =195J ．45．如图所示，在质量为M 的玻璃管中盛有少量的乙醚液体，用质量为m 的软木塞将管口封闭，加热玻璃管使软木塞在乙醚蒸汽的压力下水平飞出，玻璃管悬于长为l 轻杆上，细杆可绕O 端无摩擦转动．欲使玻璃管在竖直平面内做圆周运动，在忽略热量损失的条件下，乙醚最小要消耗多少内能？【答案】ΔE 内=2Mgl ·()M m m+． 46．在一个标准大气压下，水在沸腾时，1g 的水由液态变成同温度的汽，其体积由1.043cm 3变为1676cm 3．已知水的汽化热为2263.8J/g ．求：（1）体积膨胀时气体对外界做的功形；（2）气体吸收的热量Q ；（3）气体增加的内能△U ．【答案】（1）168.7J ；（2）2263.8J ；（3）2094.1J ．解析：取1g 水为研究系统，大气视作外界．1g 沸腾的水变成同温度的汽需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有△U <Q 吸．（1）气体在等压（大气压）下膨胀做功：W =p (V 2－V 1)=168.7J（2）气体吸热：Q =ML =l×2263.8J=2263.8J ．（3）根据热力学第一定律，气体增加的内能ΔU =Q ＋W =2263.8J ＋(－169.7)J=2094.1J ．47．为了测量太阳的辐射功率，曾做以下实验：取一个横截面积为3dm 2的不高的圆简，装水0.6kg ，正午时间让太阳光垂直照射20min 后，测得水温升高10℃．（1）试估算太阳的功率．可能用到的数值如下：太阳质量M =2.0×1030kg 2.24==地球质量M =6.0×1024kg 1.73=万有引力恒量G =6.67×10－11N·m/kg 2=1.26地球半径R =6.37×106m ．（2）若地表植物接收太阳能的能力与水相同，绿色植物在光合作用下每吸收lkJ 太阳能可放出0.05L 的氧气．地表植物面积占地球表面积的31％，则地表植物每秒可放出氧气多少升？【答案】（1）231.810kW ⨯；（2）1.8×1013L 解析：利用实验可测出地球表面处太阳单位面积上的辐射功率，也就是测出以太阳为。