热力学定律与能量守恒定律知道做功和热传递是改变物体内

一、热力学第一定律的理解与应用 1．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．此定律是标量式，应用时热量的 单位应统一为国际单位制中的焦耳．
2．“等效”的意义：在改变物体的内能上，做功和热传 递可以起到同样的效果，即要使物体改变同样的内能，通过 做功或者热传递都可以实现，若不知道过程我们无法分辨出 是做功还是热传递实现的这种改变．
友情提示：物体的内能增加与否，不能单纯地只看做功 或热传递，两个过程需要全面考虑．
一定质量的气体分子之间的作用力表现为引力，从 外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了6×105 J的 功，问：
(1)物体的内能变化多少？ (2)分子势能是增加还是减少？ (3)分子平均动能如何变化？
【 规 范 解 答 】(1) 因 气 体 从 外 界 吸 收 热 量 ， 所 以 Q ＝ 4.2×105 J，气体对外做功6×105 J，则外界对气体做功W＝ －6×105 J，
3．做功和热传递的本质区别 (1)从运动形式上看：做功是宏观的机械运动向物体的微 观分子运动的转化. 热传递则是通过分子之间的相互作用，使 不同物体间分子热运动变化，是内能的转移． (2)从能量的角度看：做功是其他形式的能向内能的转 化，热传递是内能之间的转移．前者能的性质发生了变化， 后者能的性质不变．
(3)符号法则：
名称 ΔU Q W
正值 内能 增加 . 系统 吸收 热量 外界对物体 做功
负值 内能 减少 . 系统 放出 热量 物体对外界 做功
二、热力学第二定律 1．两种表述 (1)热传递的方向性表述：不可能使热量由 低温 物体传 到 高温 物体而不引起其他变化． (2)机械能与内能转化的方向性： 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而 不引起 其他影响．
三、能量守恒定律
1．能量守恒定律 能量既不能凭空 产生 ，也不能凭空 消失，它只能从一 种形式 转化 为另一种形式，或从一个物体 转移 到别的物 体，在转化或转移的过程中其 总量不变 ． 2．永动机 由能量守恒定律知， 第一类 永动机不可能制成． 由热力学第二定律知， 第二类 永动机不可能制成．
3．能源与环境 (1)常规能源： 煤 、 石油 、 天然气 ， 常 规 能 源 带来环境污染问题，如温室效应、酸雨、光化学烟雾等． (2) 新 能 源 的 开 发 ： 风 能 、 水 能 、 太 阳 能 、 沼 气 、 核 能 等．
据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，得 ΔU＝－6×105 J＋4.2×105 J＝－1.8×105 J， 所以物体内能减少了1.8×105 J.
(2)因为气体对外做功，体积膨胀，分子间距离增大了， 分子力做负功，气体的分子势能增加了．
(3)因为气体内能减少了，而分子势能增加了，所以分子 平均动能必然减少了，且分子平均动能的减少量一定大于分 子势能的增加量．
第三讲 热力学定律与能量守恒定律
1．知道做功和热传递是改变物体内能的两种方式． 2．理解热力学第一定律和热力学第二定律，并会运用其 解释有关现象． 3．掌握能量守恒定律并会加以运用． 4．了解能源的开发和利用、能源的利用与环境保护．
一、热力学第一定律 1．改变物体内能的两种方式 (1)做功：在绝热过程中，外界对物体做了多少功，物体 的内能就 增加 多少；物体对外界做了多少功，物体的内能 就 减少 多少，即ΔU＝W. (2)热传递 ①本质：热传递过程是物体间 内能转移 的过程． ②与内能变化的关系：在单纯的热传递过程中，物体从 外界吸收热量，物体的内能就 增加 ； 物 体 向 外 界 传 递 热 量，物体的内能就 减少 ．
(1)从状态A到状态C的过程，该气体对外界做的功W1和 其内能的增量ΔU1；
(2)从状态A到状态B的过程，该气体内能的增量ΔU2及其 从外源自文库吸收的热量Q2.
解：(1)从状态A到状态C的过程，气体发生等容变化
该气体对外界做的功W1＝0 根据热力学第一定律有ΔU1＝W1＋Q1 内能的增量ΔU1＝Q1＝9 J. (2)从状态A到状态B的过程，体积减小，温度升高
1．打气筒是日常生活中常用的一种工具，当我们用打气 筒给自行车打气的时候，就是在克服气体压力和摩擦力做 功．打气的过程中你有没有试着去摸一下打气筒的外壳？有 什么感觉？打气筒的温度升高了，这是怎么回事？
提示：做功的过程是能量转化的过程，做功使得系统的 内能增加了，所以温度升高．
2．热力学第一定律 (1)内容：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 功 的和． (2)表达式： ΔU＝W＋Q .
该气体内能的增量ΔU2＝ΔU1＝9 J 根据热力学第一定律有ΔU2＝W2＋Q2 从外界吸收的热量Q2＝ΔU2－W2＝3 J.
二、热力学第二定律的理解与应用 1．对热力学第二定律的理解 (1)在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生 其他影响”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．
【方法归纳】(1)当做功和热传递两种过程同时发生时， 内能的变化就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，外界做功，W为正．若与外界绝热，则 不发生热传递，此时Q＝0.
1．在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先 后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状 态B，外界对该气体做功为6 J；第二种变化是从状态A到状 态C，该气体从外界吸收的热量为9 J．图线AC的反向延长线 通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子 势能为零．求：
2．热量能不能从低温物体传递到高温物体？ 提示：能，但不是自发进行，需要引起其他变化．
2．热机 (1)作用：是一种将 内能 转化为 机械能 的装置．
(2)效率：η＝
W Q
，式中W为热机对外做的功，Q为热机
从热库吸收的热量．热机工作时，必向冷凝器散热Q′，总
有Q＞W，所以热机效率不可能达到 100% .