热力学第一定律的理解
合集下载
相关主题
- 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)。
解析 (1)ACB 过程中 W1＝－280 J，Q1＝－410 J 由热力学第一定律: UB－UA＝W1＋Q1＝－690 J 气体内能的减少量为 690 J (2) 因为一定质量理想气体的内能 只是温度的函数， BDA 过程中气体 内能变化量 UA－UB＝690 J 由题知 W2＝200 J 由热力学第一定律: UA－UB＝W2＋Q2 解得 Q2＝490 J 即气体吸收热量 490 J。 答案 (1) 减少了 690 J 490 J
【备选】 (2011· 江苏卷) 如图 所示，内壁光滑的汽缸水平放 置．一定质量的理想气体被活塞 密封在汽缸内，外界大气压强为 p0.现对汽缸缓慢加热，气体吸收 热量Q后，体积由V1增大为V2.则 在此过程中，气体分子平均动能 ______( 增大 选填“增大”、“不变” 或“减小”)，气体内能变化了 Q－p0(V2－V1) ______________.
2．热力学第一定律的符号规定
外界对物体做功
做功W
W>0
物体对外界做功 W<0
物体从外界吸收热量
吸、放热Q
Q>0 Q<0
物体向外界放出热量 物体内能增加 ΔU>0
内能变化ΔU
物体内能减少 ΔU<0
2. 典例剖析
【例1】 (2015· 北京理综，13)下列说法正确的是( A．物体放出热量，其内能一定减小 B．物体对外做功，其内能一定减小 C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加
解析显隐
5.真题演练
【真题】 (多选)(2014· 广东卷， 17)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
P、V、 T
解析 由于对汽缸缓慢加热，温 度升高，气体分子平均动能 增大； 根据热力学第一定律: W＋Q＝ΔU， 其中气体对外做功: W＝－p0(V2－V1)， 气体内能变化: ΔU＝Q－p0(V2－V1). 答案 增大 Q－p0(V2－V1)
解析显隐
3.规律方法
规律方法
应用热力学第一定律应注意符号法则:
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的过程中内能应 减少，其减少量应等于从状态1到状态2 的过程中内能的增加量，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160 J (2)外界对气体做 功 80 J
)
D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变
解析 若物体放热 Q＜0，但做功 W 未知，所以内能不一定减小，选项 A 错误；物体对外做功 W＜0，但 Q 未知，所以内能不一定减小，选项 B 错误；物体吸收热量 Q＞0，同时对外做功 W＜0，(W＋Q)可正、可 负，所以内能可能增加，故选项 C 正确；物体放出热量 Q＜0，同时对 外做功 W＜0，所以 ΔU＜0，即内能一定减小，选项 D 错误。 解析显隐 答案 C
选修3-3 热学
热力学第一定律的理解
主讲人：徐礼艺
பைடு நூலகம்
1.热点透析
热力学第一定律的理解
热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内 能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传 递之间的定量关系，即ΔU＝Q＋W。
1.热力学第一定律的几种特殊情况 ①若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于 物体内能的增加量． ②若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于 物体内能的增加量． 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．
解析
充气袋被挤压时，气
体体积减小，外界对气体做
正功，由于袋内气体与外界 无热交换，据热力学第一定 律判知气体内能增加，故A、 C正确；袋内气体温度升高， 体积减小，由方程pV/T＝C判 知气体压强变大，故B、D错
误。
答案 AC
解析显隐
(2) 吸收
解析显隐
4.跟踪训练
【跟踪训练】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)这些气体的内能怎 样发生变化？变化了 多少？ (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？
符号确定可简记为:对理想气体，ΔU仅由温度决定，温度升
高ΔU 为正，温度降低ΔU 为负。W仅由体积决定,体积减小
W为正，体积增大W为负。吸热Q为正，放热Q为负，绝热 情况下,Q＝0.
【变式训练 1】如图示 p － V 图中 , 一定质量的理想气 体由状态 A 经过 ACB 过程至状态 B, 气体对外做功 280 J，放出热量410 J；气体又从状态B经BDA过程回到 状态A,这一过程中外界对气体做功200 J。 (1)ACB过程中气体的内能如何变化？变化了多少？ (2)BDA过程中气体吸收还是放出多少热量？
【备选】 (2011· 江苏卷) 如图 所示，内壁光滑的汽缸水平放 置．一定质量的理想气体被活塞 密封在汽缸内，外界大气压强为 p0.现对汽缸缓慢加热，气体吸收 热量Q后，体积由V1增大为V2.则 在此过程中，气体分子平均动能 ______( 增大 选填“增大”、“不变” 或“减小”)，气体内能变化了 Q－p0(V2－V1) ______________.
2．热力学第一定律的符号规定
外界对物体做功
做功W
W>0
物体对外界做功 W<0
物体从外界吸收热量
吸、放热Q
Q>0 Q<0
物体向外界放出热量 物体内能增加 ΔU>0
内能变化ΔU
物体内能减少 ΔU<0
2. 典例剖析
【例1】 (2015· 北京理综，13)下列说法正确的是( A．物体放出热量，其内能一定减小 B．物体对外做功，其内能一定减小 C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加
解析显隐
5.真题演练
【真题】 (多选)(2014· 广东卷， 17)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
P、V、 T
解析 由于对汽缸缓慢加热，温 度升高，气体分子平均动能 增大； 根据热力学第一定律: W＋Q＝ΔU， 其中气体对外做功: W＝－p0(V2－V1)， 气体内能变化: ΔU＝Q－p0(V2－V1). 答案 增大 Q－p0(V2－V1)
解析显隐
3.规律方法
规律方法
应用热力学第一定律应注意符号法则:
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的过程中内能应 减少，其减少量应等于从状态1到状态2 的过程中内能的增加量，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160 J (2)外界对气体做 功 80 J
)
D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变
解析 若物体放热 Q＜0，但做功 W 未知，所以内能不一定减小，选项 A 错误；物体对外做功 W＜0，但 Q 未知，所以内能不一定减小，选项 B 错误；物体吸收热量 Q＞0，同时对外做功 W＜0，(W＋Q)可正、可 负，所以内能可能增加，故选项 C 正确；物体放出热量 Q＜0，同时对 外做功 W＜0，所以 ΔU＜0，即内能一定减小，选项 D 错误。 解析显隐 答案 C
选修3-3 热学
热力学第一定律的理解
主讲人：徐礼艺
பைடு நூலகம்
1.热点透析
热力学第一定律的理解
热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内 能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传 递之间的定量关系，即ΔU＝Q＋W。
1.热力学第一定律的几种特殊情况 ①若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于 物体内能的增加量． ②若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于 物体内能的增加量． 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．
解析
充气袋被挤压时，气
体体积减小，外界对气体做
正功，由于袋内气体与外界 无热交换，据热力学第一定 律判知气体内能增加，故A、 C正确；袋内气体温度升高， 体积减小，由方程pV/T＝C判 知气体压强变大，故B、D错
误。
答案 AC
解析显隐
(2) 吸收
解析显隐
4.跟踪训练
【跟踪训练】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)这些气体的内能怎 样发生变化？变化了 多少？ (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？
符号确定可简记为:对理想气体，ΔU仅由温度决定，温度升
高ΔU 为正，温度降低ΔU 为负。W仅由体积决定,体积减小
W为正，体积增大W为负。吸热Q为正，放热Q为负，绝热 情况下,Q＝0.
【变式训练 1】如图示 p － V 图中 , 一定质量的理想气 体由状态 A 经过 ACB 过程至状态 B, 气体对外做功 280 J，放出热量410 J；气体又从状态B经BDA过程回到 状态A,这一过程中外界对气体做功200 J。 (1)ACB过程中气体的内能如何变化？变化了多少？ (2)BDA过程中气体吸收还是放出多少热量？