热力学定律与能量守恒定律
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。
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。
热力学第一定律和能量守恒定律的区别
热力学第一定律和能量守恒定律的区别热力学第一定律和能量守恒定律，这两个名词听起来有点高深莫测，但其实它们都是在告诉我们一个道理：能量是不会消失的，只是会从一种形式转化为另一种形式。
这两个定律有什么区别呢？别急，让我来给你慢慢道来。
我们来看看热力学第一定律。
这个定律的名字叫做“能量守恒定律”，听起来就像是说能量是不会减少的。
实际上，这个定律告诉我们的是，在一个封闭的系统中，能量的总量是不变的。
也就是说，如果你把一个物体加热，那么它的温度就会升高，但是它的热量(即能量)是不变的。
这个定律告诉我们，能量是可以转化的，比如说，你可以把电能转化成热能，也可以把热能转化成光能。
热力学第二定律又是什么呢？这个定律的名字叫做“熵增原理”，听起来有点复杂，但其实它的意思很简单：在一个封闭的系统中，熵(即混乱程度)总是趋向于增加。
也就是说，如果你把一个苹果放在那里不动，过一段时间后，它的表面就会变得越来越光滑，因为空气中的尘埃和水分都会附着在上面。
这个定律告诉我们，能量的转化是有方向性的，有些能量是无法回收利用的。
热力学第一定律和热力学第二定律有什么区别呢？其实很简单，热力学第一定律告诉我们能量是如何守恒的，而热力学第二定律告诉我们能量是如何转化的。
换句话说，热力学第一定律告诉我们“不要把东西丢掉”，而热力学第二定律告诉我们“不要把东西弄得太乱”。
举个例子来说吧。
比如说你在家里做饭，你把米放进锅里煮，然后用火加热。
在这个过程中，米的能量被转化为热能和光能(当水沸腾时),而这些能量又被用来做饭、烧水和照明。
当你吃完饭之后，锅里的水已经凉了，米也已经没了味道。
这时候，你可以把锅洗一洗，然后再用它来烧水或者做饭。
这就是热力学第一定律告诉我们的“不要把东西丢掉”。
如果你不注意卫生，把锅里的水倒在地上或者扔到垃圾桶里，那么水就会变成污水，而污水又会污染环境。
这就是热力学第二定律告诉我们的“不要把东西弄得太乱”。
所以说，热力学第一定律和热力学第二定律虽然看起来很相似，但实际上它们是在告诉我们两个不同的道理：一个是关于能量守恒的，另一个是关于能量转化的方向性的。
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在物理学中，热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是热力学的基本原理之一。
它表明，在一个封闭系统中，能量既不能被创造也不能被毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
能量是物质存在的基本属性，它可以表现为热能、机械能、电能、化学能等形式。
根据能量守恒定律，这些形式的能量可以相互转化，但是总能量的和保持不变。
热力学第一定律可以用数学表达式来表示，即△U = Q - W。
其中，△U表示系统内能的变化，Q表示系统所吸收或释放的热量，W表示系统对外界做功。
根据这个公式，我们可以得出结论：当系统吸收热量时，系统内能增加，而当系统释放热量时，系统内能减少。
同样地，当系统对外界做功时，系统内能减少，而当外界对系统做功时，系统内能增加。
通过这些能量的转化，能量在系统内部和外部之间得以平衡。
热力学第一定律还可以解释一些日常生活中的现象。
例如，我们常常用电器加热食物。
当电器吸收电能时，电能被转化为热能，使食物加热。
在这个过程中，虽然电能转化为热能，但总能量并没有减少，而是转化为了热能。
这就是热力学第一定律的体现。
同样地，汽车的运行也符合热力学第一定律。
当汽车行驶时，发动机燃烧汽油产生能量，将能量转化为机械能推动汽车前进。
在这个过程中，汽油的化学能转化为机械能，使汽车运行。
虽然化学能减少，但总能量并没有减少，而是以机械能的形式存在于汽车运动中。
热力学第一定律对于能源的利用和保护具有重要意义。
我们应该从能量守恒的角度思考如何更有效地利用能源，降低能源的浪费和损耗。
通过提高能源利用效率，我们可以减少对环境的影响，保护地球的可持续发展。
总之，热力学第一定律，即能量守恒定律，是一个基本的物理定律，揭示了能量转化的基本原理。
通过理解和应用这一定律，我们可以更好地理解能量的本质，合理利用能源，保护环境，实现可持续发展。
这也是我们在学习和应用热力学知识时需要深入探索和研究的方向。
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是研究能量转化和能量传递的一门学科，而热力学第一定律和能量守恒是热力学的基本原理。
本文将对热力学第一定律与能量守恒进行探讨，并介绍它们在物理学和工程领域的重要性。
一、热力学第一定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，表明在一个封闭系统中，能量的增加等于系统所吸收的热量与系统所做的功之和。
简单来说，热力学第一定律可以表达为以下的公式：ΔU = Q - W其中，ΔU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。
这个公式说明了能量并不会凭空消失，而是会转化为其他形式。
无论是吸收热量还是做功，都会对系统的内能产生影响。
二、能量守恒能量守恒是自然界中最基本的原理之一，它表明能量在任何情况下都是不会减少或增加的，只会从一种形式转变为另一种形式。
热力学第一定律即是能量守恒的具体应用。
在自然界中，能量存在于各种形式，包括热能、动能、化学能等等。
而能量的转化也是普遍存在的，比如从化学能转化为热能的火焰，从动能转化为电能的发电机等等。
能量守恒的基本原理保证了能量的总量永远不会改变。
三、物理学中的应用热力学第一定律与能量守恒在物理学中有着广泛的应用。
在热力学领域，我们可以通过研究热能的转化和传递来分析物体的热行为。
通过热力学第一定律，我们可以计算系统的内能变化，并了解热能与功的平衡关系。
此外，热力学第一定律也为热机的设计和分析提供了理论基础。
热机是利用热能转化为其他形式能量的设备，包括汽车发动机、蒸汽机等。
利用热力学第一定律，我们可以计算热机的效率，并进一步优化热机的设计。
四、工程领域的应用在工程领域，热力学第一定律与能量守恒同样具有重要作用。
例如，在能源领域，通过研究能量转化和传递的过程，我们可以找到能源利用的最佳方式，提高能源转化的效率。
此外，热力学第一定律也被应用于工厂和热电站的运行与管理。
通过分析系统所吸收的热量和做的功，我们可以了解系统的能量损失情况，并进行有效的能量管理和节约。
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。
热力学中的能量守恒与热力学定律
热力学中的能量守恒与热力学定律一、能量守恒定律1.定义：能量守恒定律是指在一个封闭系统中，能量不会凭空产生也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，而在转化或转移的过程中，能量的总值保持不变。
（1）能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。
（2）在转化或转移的过程中，能量的总值保持不变。
（3）能量的转化和转移具有方向性，如热能自发地从高温物体传到低温物体，而不会自发地从低温物体传到高温物体。
二、热力学定律1.热力学第一定律（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，指出在任何热力学过程中，一个系统的内能变化等于外界对系统做的功和系统吸收的热量的和。
（2）公式：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表示外界对系统做的功。
2.热力学第二定律（1）定义：热力学第二定律是关于热力学过程方向性的一条定律，指出在自然过程中，一个系统的总熵（无序度）不会自发地减少，即自然过程总是朝着熵增加的方向进行。
（2）内容：① 熵增原理：在自然过程中，孤立系统的熵总是增加，或至少保持不变。
② 熵减原理：在一个热力学过程中，熵的减少必须通过外界输入能量来实现，并且熵的减少量不能大于外界输入的能量。
③ 可逆过程与不可逆过程：可逆过程是指系统在经历一系列变化后，可以完全恢复到初始状态的过程，其熵变为零；而不可逆过程则是指系统在经历一系列变化后，不能完全恢复到初始状态的过程，其熵变大于零。
3.热力学第三定律（1）定义：热力学第三定律是关于绝对零度的定律，指出在接近绝对零度时，熵趋向于一个常数，这个常数称为零熵。
（2）内容：① 绝对零度不可达到：根据热力学第三定律，绝对零度是一个理论上的极限，实际上无法达到。
② 熵的度量：熵是一个衡量系统无序度的物理量，热力学第三定律表明，在接近绝对零度时，系统的无序度趋于最小，即熵趋于零。
热力学定律能量守恒定律
表述一(按照热传导的方向性来表述)：热量不可能自发地从__低温__ 物体传到__高温__ 物体． 表述二(按照机械能与内能转化过程的方向性来表述)：不可能从单一热源吸收热量，全部对外做功，而不产生其他影响．它也可以表述为：第二类永动机是不可能制成的．
1.热力学第二定律的两种表述
02
B
【解析】根据热力学第三定律绝对零度不可能达到，A错误；物体从外界吸收热量、对外做功，根据热力学第一定律可知内能可能增加、减小或不变，C错误；压缩气体，外界对气体做正功，可能向外界放热，内能可能减小、温度降低，D错误；物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功而引起其他变化是可能的，B正确．
空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105 J，同时气体的内能增加了1.5×105 J．试问：此压缩过程中，气体 (填“吸收”或“放出”)的热量等于 J.
4．下列说法正确的是( ) A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映 B．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能 C．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数 D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同
D
【解析】布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，他反映的是液体分子无规则的运动，所以A错误；没有摩擦的理想热机不经过做功是不可能把吸收的能量全部转化为机械能的，B错误；摩尔质量必须和分子的质量结合才能求出阿伏加德罗常数，C错；温度是分子平均动能的标志，只要温度相同分子的平均动能就相同，物体的内能是势能和动能的总和，所以D正确．
01
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． 公式：ΔU＝ .
2．热力学第一定律
02
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。
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。
热力学定律与能量守恒定律
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• 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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第3讲热力学定律与能量守恒定律一、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功的和.(2)表达式：ΔU＝Q＋W.(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则：自测1一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104J，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 JB.气体向外界放出热量2.0×105 JC.气体从外界吸收热量6.0×104 JD.气体向外界放出热量6.0×104 J答案 B二、热力学第二定律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.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.4.第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律.自测2教材P61第2题改编(多选)下列现象中能够发生的是()A.一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热B.蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C.桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D.电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体答案CD三、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，或者是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.条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的.3.第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律.自测3木箱静止于水平地面上，现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 m，木箱受到地面的摩擦力为60 N，则转化为木箱与地面系统的内能U和转化为木箱的动能E k分别是(空气阻力不计)()A.U＝200 J，E k＝600 JB.U＝600 J，E k＝200 JC.U＝600 J，E k＝800 JD.U＝800 J，E k＝200 J答案 B解析U＝F f x＝60×10 J＝600 JE k＝F·x－U＝80×10 J－600 J＝200 J命题点一热力学第一定律的理解和应用1.热力学第一定律的理解(1)内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析.(2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正.(3)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0.(4)如果研究对象是理想气体，则由于理想气体没有分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化.2.三种特殊情况(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，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加；(3)若过程的初、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.例1(多选)(2017·全国卷Ⅱ·33(1))如图1，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸.待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是()图1A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中，气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变答案ABD解析因为汽缸、活塞都是绝热的，隔板右侧是真空，所以理想气体在自发扩散的过程中，既不吸热也不放热，也不对外界做功.根据热力学第一定律可知，气体自发扩散前后，内能不变，选项A正确，选项C错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，气体内能增大，又因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关，所以气体温度升高，分子平均动能增大，选项B、D正确，选项E错误.变式1(多选)(2016·全国卷Ⅲ·33(1))关于气体的内能，下列说法正确的是()A.质量和温度都相同的气体，内能一定相同B.气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C.气体被压缩时，内能可能不变D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加答案CDE解析质量和温度都相同的气体，虽然分子平均动能相同，但是不同的气体，其摩尔质量不同，即分子个数不同，所以分子总动能不一定相同，A错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏观运动速度大，内能不一定大，B错误；根据pVT＝C可知，如果等温压缩，则内能不变；等压膨胀，温度增大，内能一定增大，C、E正确；理想气体的分子势能为零，所以一定量的某种理想气体的内能只与分子平均动能有关，而分子平均动能和温度有关，D正确. 命题点二热力学第一定律与图象的综合应用例2(多选)(2017·全国卷Ⅲ·33(1))如图2，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a.下列说法正确的是()图2A.在过程ab中气体的内能增加B.在过程ca中外界对气体做功C.在过程ab中气体对外界做功D.在过程bc中气体从外界吸收热量E.在过程ca中气体从外界吸收热量答案ABD解析在过程ab中，体积不变，气体对外界不做功，压强增大，温度升高，内能增加，故选项A正确，C错误；在过程ca中，气体的体积缩小，外界对气体做功，压强不变，温度降低，内能变小，气体向外界放出热量，故选项B正确，E错误；在过程bc中，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，故选项D正确.变式2(多选)(2016·全国卷Ⅱ·33(1))一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其pT图象如图3所示，其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是()图3A.气体在a 、c 两状态的体积相等B.气体在状态a 时的内能大于它在状态c 时的内能C.在过程cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D.在过程da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E.在过程bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功 答案 ABE解析 由理想气体状态方程pV T ＝C 得，p ＝CVT ，由题图可知，V a ＝V c ，选项A 正确；理想气体的内能只由温度决定，而T a >T c ，故气体在状态a 时的内能大于在状态c 时的内能，选项B 正确；由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 知，cd 过程温度不变，内能不变，则Q ＝－W ，选项C 错误；da 过程温度升高，即内能增大，则吸收的热量大于对外界做的功，选项D 错误；由理想气体状态方程知：p a V a T a ＝p b V b T b ＝p c V c T c ＝p d V dT d ＝C ，即p a V a ＝CT a ，p b V b ＝CT b ，p c V c ＝CT c ，p d V d＝CT d .设过程bc 中压强为p 0＝p b ＝p c ，过程da 中压强为p 0′＝p d ＝p a .由外界对气体做功W ＝p ·ΔV 知，过程bc 中外界对气体做的功W bc ＝p 0(V b －V c )＝C (T b －T c )，过程da 中气体对外界做的功W da ＝p 0′(V a －V d )＝C (T a －T d )，T a ＝T b ，T c ＝T d ，故W bc ＝W da ，选项E 正确. 命题点三 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用基本思路例3 (2017·河北冀州2月模拟)如图4甲所示，横截面积为S ，质量为M 的活塞在汽缸内封闭着一定质量的理想气体，现对缸内气体缓慢加热，使其温度从T 1升高了ΔT ，气柱的高度增加了ΔL ，吸收的热量为Q .不计汽缸与活塞的摩擦，外界大气压强为p 0，重力加速度为g .求：图4(1)此加热过程中气体内能增加了多少？(2)若保持缸内气体温度不变，再在活塞上放一砝码，如图乙所示，使缸内气体的体积又恢复到初始状态，则所放砝码的质量为多少？ 答案 (1)Q －(p 0S ＋Mg )ΔL (2)(p 0S ＋Mg )ΔTgT 1解析 (1)设缸内气体的温度为T 1时压强为p 1，活塞受重力、大气压力和缸内气体的压力作用而平衡，则有 Mg ＋p 0S ＝p 1S气体膨胀对外界做功为W ＝p 1S ΔL 根据热力学第一定律有Q －W ＝ΔU 联立可得ΔU ＝Q －(p 0S ＋Mg )ΔL(2)设所放砝码的质量为m ，缸内气体的温度为T 2时压强为p 2，活塞和砝码整体受重力、大气压力和缸内气体的压力作用而平衡，则有 (M ＋m )g ＋p 0S ＝p 2S根据查理定律有p 1T 1＝p 2T 2，又T 2＝T 1＋ΔT联立可得：m ＝(p 0S ＋Mg )ΔTgT 1变式3 (2017·广东华南三校联考)如图5所示，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口h ＝50 cm ，活塞面积S ＝10 cm 2，封闭气体的体积为V 1＝1 500 cm 3，温度为0 ℃，大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，重物重力G ＝50 N ，活塞重力及一切摩擦不计.缓慢升高环境温度，封闭气体吸收了Q ＝60 J 的热量，使活塞刚好升到缸口.整个过程重物未触地，求：图5(1)活塞刚好升到缸口时，气体的温度是多少？ (2)汽缸内气体对外界做多少功？ (3)气体内能的变化量为多少？ 答案 (1)364 K (2)25 J (3)35 J解析 (1)封闭气体的初态：V 1＝1 500 cm 3，T 1＝273 K 末态：V 2＝1 500 cm 3＋50×10 cm 3＝2 000 cm 3 缓慢升高环境温度，封闭气体做等压变化 则有V 1T 1＝V 2T 2解得T 2＝364 K(2)设封闭气体做等压变化时的压强为p 对活塞：p 0S ＝pS ＋G汽缸内气体对外界做功W ＝pSh 解得W ＝25 J(3)由热力学第一定律得，汽缸内气体内能的变化量 ΔU ＝Q －W 得ΔU ＝35 J故汽缸内的气体内能增加了35 J 命题点四 热力学第二定律1.热力学第二定律的涵义(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”的涵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.在产生其他影响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.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的宏观过程的方向性，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. 3.热力学过程的方向性实例 (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转化为热.(3)气体体积V 1能自发膨胀到不能自发收缩到气体体积V 2(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 .4.两类永动机的比较例 中不断循环.在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外.图6(1)(多选)下列说法正确的是( ) A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律(2)电冰箱的制冷系统从冰箱内吸收的热量与释放到外界的热量相比，有怎样的关系？ 答案 (1)BC (2)见解析解析 (1)热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能量守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C 项正确，D 项错误；由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，电冰箱把热量从低温的内部传到高温的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，故B 项正确，A 项错误.(2)由热力学第一定律可知，电冰箱制冷系统从冰箱内吸收了热量，同时消耗了电能，释放到外界的热量比从冰箱内吸收的热量多.变式4 (多选)(2016·全国卷Ⅰ·33(1))关于热力学定律，下列说法正确的是( ) A.气体吸热后温度一定升高 B.对气体做功可以改变其内能 C.理想气体等压膨胀过程一定放热D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡 答案 BDE解析 气体内能的改变ΔU ＝Q ＋W ，故对气体做功可改变气体的内能，B 选项正确；气体吸热为Q ，但不确定外界做功W 的情况，故不能确定气体温度的变化，A 选项错误；理想气体等压膨胀，W <0，由理想气体状态方程pVT ＝C ，p 不变，V 增大，气体温度升高，内能增大，ΔU >0，由ΔU ＝Q ＋W ，知Q >0，气体一定吸热，C 选项错误；由热力学第二定律，D 选项正确；根据热平衡性质，E 选项正确.1.(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是( ) A.热量能够自发地从高温物体传到低温物体 B.不可能使热量从低温物体传向高温物体 C.第二类永动机违反了热力学第二定律 D.气体向真空膨胀的过程是不可逆过程 E.功转变为热的实际宏观过程是可逆过程 答案 ACD2.(多选)在装有食品的包装袋中充入氮气，然后密封进行加压测试，测试时，对包装袋缓慢施加压力，将袋内的氮气视为理想气体，在加压测试过程中，下列说法中正确的是()A.包装袋内氮气的压强增大B.包装袋内氮气的内能不变C.包装袋内氮气对外做功D.包装袋内氮气放出热量E.包装袋内氮气的所有分子运动速率都保持不变答案ABD3.(多选)下列说法中正确的是()A.物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大B.一定质量气体的体积增大，但既不吸热也不放热，内能减小C.相同质量的两种物体，提高相同的温度，内能的增量一定相同D.物体的内能与物体的温度和体积都有关系E.凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性答案BDE解析速度增大，不会改变物体的分子的动能，故A错误；体积增大时，气体对外做功，不吸热也不放热时，内能减小，故B正确；质量相同，但物体的物质的量不同，故温度提高相同的温度时，内能的增量不一定相同，故C错误；物体的内能取决于物体的温度和体积，故D正确；由热力学第二定律可知，凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性，故E正确.4.(2018·青海格尔木调研)根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是()A.机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能B.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C.尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃D.第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来答案 A解析机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A 正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误；尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机也不能使温度降到－293 ℃，只能无限接近－273.15 ℃，C错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D错误.5.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了热力学第二定律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D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的答案 D解析第一类永动机违反能量守恒定律，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，但会引起其他变化，D对.6.景颇族的祖先发明的点火器如图1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1A.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，气体内能减少答案 B7.(2015·福建理综·29(2))如图2，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为T b和T c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac，则()图2A.T b＞T c，Q ab＞Q acB.T b＞T c，Q ab＜Q acC.T b ＝T c ，Q ab ＞Q acD.T b ＝T c ，Q ab ＜Q ac答案 C 解析 a →b 过程为等压变化，由盖－吕萨克定律得：V 0T a ＝2V 0T b，得T b ＝2T a ，a →c 过程为等容变化，由查理定律得：p 0T a ＝2p 0T c，得T c ＝2T a ，所以T b ＝T c . 由热力学第一定律，a →b ：W ab ＋Q ab ＝ΔU aba →c ：W ac ＋Q ac ＝ΔU ac又W ab ＜0，W ac ＝0，ΔU ab ＝ΔU ac >0，则有Q ab ＞Q ac ，故C 项正确.8.如图3所示，一定质量的理想气体从状态A 依次经过状态B 、C 和D 后再回到状态A .其中，A ―→B 和C ―→D 为等温过程，B ―→C 和D ―→A 为绝热过程(气体与外界无热量交换)，这就是著名的“卡诺循环”.图3(1)该循环过程中，下列说法正确的是________.A.A ―→B 过程中，外界对气体做功B.B ―→C 过程中，气体分子的平均动能增大C.C ―→D 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D.D ―→A 过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是________(选填“A ―→B ”“B ―→C ”“C ―→D ”或“D ―→A ”).若气体在A ―→B 过程中吸收63 kJ 的热量，在C ―→D 过程中放出38 kJ 的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.答案 (1)C (2)B ―→C 25解析 (1)由理想气体状态方程和热力学第一定律分析，A ―→B 为等温过程，内能不变，气体的体积增大，气体对外做功，A 错；B ―→C 过程为绝热过程，气体体积增大，气体对外做功，因此内能减小，气体分子的平均动能减小，B 错；C ―→D 为等温过程，气体体积减小，单位体积内的分子数增多，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C 正确； D ―→A 为绝热过程，气体体积减小，外界对气体做功，内能增大，温度升高，因此气体分子的速率分布曲线变化，D 错.(2)在以上循环过程中，内能减小的过程是B―→C.由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得W＝25 kJ.9.如图4所示，用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距离汽缸底部高度H1＝0.60 m，气体的温度T1＝300 K；现给汽缸缓慢加热至T2＝480 K，活塞缓慢上升到距离汽缸底部某一高度H2处，此过程中缸内气体增加的内能ΔU＝300 J.已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，活塞横截面积S＝5.0×10－3 m2.求：图4(1)活塞距离汽缸底部的高度H2；(2)此过程中缸内气体吸收的热量Q.答案(1)0.96 m(2)480 J解析(1)气体做等压变化，根据盖—吕萨克定律得：H1ST1＝H2ST2即0.60 m300 K＝H2480 K解得H2＝0.96 m(2)在气体膨胀的过程中，气体对外做功为：W0＝p0ΔV＝[1.0×105×(0.96－0.60)×5.0×10－3] J＝180 J根据热力学第一定律可得气体内能的变化量为ΔU＝－W0＋Q，得Q＝ΔU＋W0＝480 J.10.如图5所示，竖直放置的汽缸内壁光滑，横截面积为S＝10－3 m2，活塞的质量为m＝2 kg，厚度不计.在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B下方汽缸的容积为1.0×10－3m3，A、B之间的容积为2.0×10－4m3，外界大气压强p0＝1.0×105Pa，开始时活塞停在B处，缸内气体的压强为0.9p0，温度为27 ℃，现缓慢加热缸内气体，直至327 ℃.g ＝10 m/s2，求：图5(1)活塞刚离开B 处时气体的温度t 2；(2)缸内气体最后的压强.答案 (1)127 ℃ (2)1.5×105 Pa解析 (1)活塞刚离开B 处时，设气体的压强为p 2，由二力平衡可得p 2＝p 0＋mg S， 解得p 2＝1.2×105 Pa气体发生等容变化，由查理定律得0.9p 0273＋t 1＝p 2273＋t 2，t 1＝27 ℃，解得t 2＝127 ℃ (2)假设活塞最终移动到A 处时缸内气体最后的压强为p 3，由理想气体状态方程得p 1V 0273＋t 1＝p 3V 3273＋t 3，t 1＝27 ℃，t 3＝327 ℃，V 0＝1.0×10－3 m 3，V 3＝1.2×10－3 m 3.解得p 3＝1.5×105 Pa 因为p 3>p 2，故活塞最终移动到A 处的假设成立.11.一定质量的理想气体被活塞封闭在导热汽缸内，如图6所示水平放置.活塞的质量m ＝20 kg ，横截面积S ＝100 cm 2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始时汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L 1＝12 cm ，离汽缸口的距离L 2＝3 cm.外界气温为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa ，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，已知g ＝10 m/s 2，求：图6(1)此时气体的温度为多少？(2)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q ＝370 J 的热量，则气体增加的内能ΔU 多大？答案 (1)450 K (2)310 J解析 (1)当汽缸水平放置时，p 0＝1.0×105 Pa ，V 0＝L 1S ，T 0＝(273＋27) K ＝300 K当汽缸口朝上且活塞到达汽缸口时，活塞的受力分析如图所示，有p 1S ＝p 0S ＋mg则p 1＝p 0＋mg S ＝1.0×105 Pa ＋20010－2 Pa ＝1.2×105 Pa V 1＝(L 1＋L 2)S由理想气体状态方程得p 0L 1S T 0＝p 1(L 1＋L 2)S T 1则T 1＝p 1(L 1＋L 2)p 0L 1T 0＝1.2×105×151.0×105×12×300 K ＝450 K. (2)当汽缸口向上且未稳定时：气体发生等温变化，由玻意耳定律得p 0L 1S ＝p 1LS则L ＝p 0L 1p 1＝1.0×105×121.2×105cm ＝10 cm 稳定后加热气体，气体做等压变化，外界对气体做功为W ＝－p 0(L 1＋L 2－L )S －mg (L 1＋L 2－L )＝－60 J根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 得ΔU ＝310 J.12.一定质量的理想气体经历了如图7所示的A →B →C →D →A 循环，该过程每个状态视为平衡态，各状态参数如图所示.A 状态的压强为1×105 Pa ，求：图7(1)B 状态的温度；(2)完成一次循环，气体与外界热交换的热量.答案 (1)600 K (2)放热150 J解析 (1)理想气体从A 状态到B 状态的过程中，压强保持不变，根据盖—吕萨克定律有 V A T A ＝V B T B代入数据解得T B ＝V B V AT A ＝600 K (2)理想气体从A 状态到B 状态的过程中，外界对气体做功W 1＝－p A (V B －V A )解得W 1＝－100 J气体从B 状态到C 状态的过程中，体积保持不变，根据查理定律有p B T B ＝p C T C解得p C ＝2.5×105 Pa从C 状态到D 状态的过程中，压强保持不变，外界对气体做功W 2＝p C (V C －V D )＝p C (V B －V A )解得W 2＝250 J一次循环过程中外界对气体所做的总功W ＝W 1＋W 2＝150 J理想气体从A 状态完成一次循环，回到A 状态，始末温度不变，所以内能不变.根据热力学第一定律有ΔU ＝W ＋Q解得Q ＝－150 J故完成一次循环，气体向外界放热150 J.。