第三节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
例4、
下列说法正确的是 （
D
）
A．外界对气体做功，气体的内能一定增大
B．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大
C．气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均
动能越大
D．气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均 动能越大
例 5、
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 C．将热量传给一个物体，此物体的内能一定改变 D．一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少
5.与热力学第一定律的关系
热力学第一定律是只研究内能与其它 形式的能发生转化时的能量守恒定律.
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） 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.
由热力学第一定律 ΔE=W总+Q总=0 Q总= - 这是因为永动机 ( B ) • A．不符合机械能守恒定律 • B．违背了能的转化和守恒定律 • C．制造永动机的技术不过关 • D．无法解决机械摩擦问题
例8、一颗子弹以某一水平速度击中了静止在
光滑水平面上的木块，未从木块中穿出．对于
这一过程，下列说法中正确的是（ D ） A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能 B．子弹减少的动能等于木块增加的动能
C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木
块增加的内能之和 D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹 和木块的内能增量之和
第三节 热力学第一定律 能量守恒定律
热力学第一定律
③系统内能增加 U>0即为正值
系统内能减小 U<0即为负值
4几种特殊过程
1如过程是绝热的，则Q=0,W= U,外界对物体做的功等于物体内能的增加
②如过程不做功，即W=0,则Q= U,物体吸收的热量等于物体内能的增量
③若过程的始末状态物体的内能不变，即 U=0,则W+Q=0,外界对系统做的功，等于物体放出的热量
C气泡内能减小，同时放热
D气泡内能不变，不放热也不吸热
知识点三永动机不可能制成
定义不消耗能量却可以源源不断对外做功的机器
原因不符合能量守恒定律不能制成
3能量守恒定律
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到另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体
4能量守恒定律应用
1确定研究对象
2分析Q W U如何变化
3根据 U=Q+W计算
例题1一个起泡从恒温水槽升温底部，缓缓向上浮起，不计起泡的分子势能变化，则
A气泡对外做功，内能不变，同时吸热
B气泡对外做功，内能不变，同时放热
5应用物理量标志Fra bibliotek正负判断
特例
∆U
温度
升温∆U为正。降温∆U为负
温度不变，∆U=0.W=-Q
W
体积
体积减小W为正。体积增大W为负
体积不变，W=0.∆U=Q
Q
是否绝热
吸热Q为正，放热Q为负
绝热 Q=0,∆U=W
例题1关于物体内能的变化，下列说法正确的是
A物体吸收了热量，它的内能可能减少
B物体的机械能变化时它的内能也一定变化
CW1=W2DQ1>Q2
10.3热力学第一定律_能量守恒
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？
physic
热力学第一定律
△U=W+Q
定律中各量的正、负号及含义 物理量 符号 W + 意义 符号 － 意义
Q
ΔU
physic
+
+
外界对系 统做功 系统吸收 热量 系统内能 增加
系统对外界做 功 系统放出热量
系统内能减少
－
－
例题
1.某物体在对外做功为75J的同时，从外界吸收 的热量为50J，则在此过程中物体的内能 (填 增加或减少) J。
physic
3．对于一定质量的气体，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
physic
专题：热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 一定质量某种理想气体的内能只由温度决定 热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的 表现，应用U=W+Q时注意符号法则 判断气体做功方法与做功计算——看V变化， W=PV 四个理想热学过程的比较
分析：汽车发动机熄火后，汽车要克服阻力做功，
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。
热力学的三大定律
热力学的三大定律是热力学基本原理中的三个基本定理，它们对热力学的研究有着重要的意义。
三大定律的内涵深刻，各自有着不同的物理意义和应用场景。
下面，我们将逐一介绍这三个定律。
第一定律：能量守恒定律热力学第一定律（能量守恒定律）是热力学的最基本原理之一，它表明了能量不能被创造也不能消失，只能由一种形式转变为另一种形式。
也就是说，在任何物理过程中，系统中的能量的总量是守恒的。
如果能量从一个物理系统流出，那么就必须有等量的能量流入另一个物理系统，而不是在宇宙中消失。
这个定律还表明，能量的转移可以通过两种途径：热量传递和工作转移。
热量传递是指发生温度差时，系统中的热量会从高温区域流向低温区域的过程。
工作转移是指机械能可以被转化成其他形式的能量，例如电能、化学能或热能。
第二定律：热力学第二定律热力学第二定律是热力学基本原理中的一个非常重要的基本定理，它规定了自然界的不可逆过程。
热力学第二定律有多种表述，其中一种比较普遍的表述是符合柯尔莫哥洛夫-克拉芙特原理，即热力学第二定律表明了所有自然过程都是非平衡的，在任何自然过程中，总是存在一些能量转化的损失。
这个定律很大程度上影响了热力学的发展。
它是关于热力学过程不可逆性的集中表述。
热力学第二定律规定，热量只能从高温区域流向低温区域，自然过程总是向熵增加方向进行。
其意义在于说明热机的效率是受限的，这是由于机械能被转化成其他形式能量的过程存在热量和能量损失。
第三定律：热力学第三定律热力学第三定律是一个非常深刻的定律，它是热力学中的一个核心原理。
这个定律规定了绝对零度状态是不可能达到的。
绝对零度是指元素或化合物的热力学温度为零时，其原子或分子的平均热运动变为最小值的状态。
热力学第三定律是由瓦尔特·纳图斯于1906年提出的。
热力学第三定律的一个重要应用是在处理理想晶体的热力学问题时，可以将温度下限设为零开尔文（绝对零度）。
这个定律也为固体物理学的研究提供了基础理论。
第三章第三节能量守恒定律热力学第一定律和气体实验定律的综合应用学案人教版高中物理选择性必修三
预习案1【自主学习】阅读教材54页-58页，大约需要10分钟，读后请思考：1.能量守恒定律是某一个科学家发现的吗？2.永动机不可能制成的原因是什么？【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。
）课堂案例题:教材65页第5题课堂练习与讨论：教材65页第3、4题讨论：热力学第一定律与能量守恒定律有何联系与区别？课堂练习：教材64页第5、6题【进阶闯关检测】A类基础关1．(多选)下列对能量守恒定律的认识，正确的是( )A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是可能制成的D．石子从空中落下，最后静止在地面上，说明能量消失了2．“第一类永动机”不可能制成，是因为( )A．不符合机械能守恒定律 B．违背了能量守恒定律C．技术上还达不到 D．找不到合适的材料和合理的设计方案B类能力关3.如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。
轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动。
离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。
下列说法正确的是( ) A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量4．在一绝热的密闭房间里，有一台电冰箱正在工作。
如果电冰箱的门是开着的，那么室内的气温将如何变化？。
C类综合关（选做）5．一定质量的实际气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，问：(1)气体的内能增大还是减小？变化量是多少？(2)分子势能是增大还是减小？(3)分子的平均动能是增大还是减小？6．质量M＝200 g的木块，静止在光滑水平面上，质量m＝20 g的铅弹[铅的比热容c＝126 J/(kg·℃)]以水平速度v0＝500 m/s射入木块，当它射出木块时速度变为v＝300 m/s，木块的速度为20 m/s。
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》
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?
答案:ΔU=Q+W。该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关 系,在物理学中叫做热力学第一定律。
迁移与应用 1 一定质量的气体从外界吸收了 4.2×105J 的热量,同时气体对外界做 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? 答案:见解析 解析:(1)气体从外界吸热为:Q=4.2×105J 气体对外界做功为:W=-6×105J 由热力学第一定律知: ΔU=W+Q=(-6×105J)+(4.2×105J)=-1.8×105J ΔU 取负值,说明气体的内能减少,减少了 1.8×105J。
答案:D 解析:由热力学第一定律 ΔU=Q+W,气体吸收热量 Q>0,体积膨胀对 外做功 W<0,但不能确定 Q 与 W 值的大小,所以不能判断 ΔU 的正负, 则气体内能的增减也就不能确定,选项 D 正确。
预习导引
一、热力学第一定律
1.内容:一个热力学系统的内能的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:ΔU=W+Q。
二、能量守恒定律
1.各种能量:自然界存在着多种不同形式的运动,每种运动对应着 一种形式的能量。如机械运动对应着机械能;分子的热运动对应着内 能。
迁移与应用 2 如图所示,一演示用的“永动机”转轮由 5 根轻杆和转轴构成,轻杆的 末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后,进入热水的叶片因 伸展而“划水”,推动转轮转动。离开热水后,叶片形状迅速恢复,转轮因此 能较长时间转动。下列说法正确的是( )
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
A．尾气的温度越低，柴油机越节能
B．尾气的温度越高，柴油机越节能
C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关
D．以上说法均不正确
A
解析：高温高压的燃气推动活塞向下运动，对活塞做功，燃气的内能大部分转化为活塞的机械能， 在做功的过程中，内能转化为活塞的机械能越多，尾气的温度越低，柴油机越节能，故A正确，BCD错误。
『想一想』 有一种所谓“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去。这是不 是一种永动机？如果不是，你知道维持表针走动的能量是从哪儿来的吗？
答案：不是永动机，手表戴在手上，手运动的能量一部分转化为手表的能量(动能)。
课内互动探究
探究 一
对热力学第一定律的理解
思考讨论 1
C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高 D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
解析：形状记忆合金进入水后受热形状发生改变而搅动热水，由能量守恒知能量来源于热水，故A、 B、C错；由能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一部分释放于空气中，故D对。
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
Hale Waihona Puke 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。
(3)具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想。
3热力学第一定律3
体系所作的功如阴影面积所示。
3.多次等外压膨胀
p'
p2
p1
V'
V2
V1
p'
V1
V' V"
V' V"
p"
p p1
p1V1
阴影面积代表We,3
p 'VW = - p '(V '- V ) e,3 1
p'
p2 (V2 V ')
p2
V1
V'
- p (V - V ) ' - p1 (V1 - V )
整个过程所作的功为三步加和。
'
'
"
3.可逆压缩
水
如果将蒸发掉的水气慢慢在杯中凝聚， 使压力缓慢增加，恢复到原状，所作的功为：
p2
始 态
pe pi dp
V2
p
p1
p1
V1
终 态
p1V1
' 阴影面积代表We,3
p2 V1
p2V2
V V
3.可逆压缩 如果将蒸发掉的水气慢慢在杯中凝聚，使压力缓 慢增加，恢复到原状，所作的功为：
三、可逆过程（reversible process）
体系经过某一过程从状态（1）变到状态（2） 之后，如果能使体系和环境都恢复到原来的状态 而未留下任何永久性的变化，则该过程称为热力 学可逆过程。否则为不可逆过程。 上述准静态膨胀过程若没有因摩擦等因素造 成能量的耗散，可看作是一种可逆过程。过程中 的每一步都接近于平衡态，可以向相反的方向进 行，从始态到终态，再从终态回到始态，体系和 环境都能恢复原状。
第三章能量与热力学第一定律
理想气体 cv
cp k=cp/cv
单原子气体 1.5R
2.5R 1.667
双原子气体 2.5R
3.5R 1.40
多原子气体 3.5R
4.5R 1.286
第三节 理想气体的显热计算
五、显热的计算
• 4.采用真实摩尔定压热容计算显热qp • 无机气体 • 有机气体
q p h c p dT
1 2
作业
• P50,3-7
第三节 理想气体的显热计算
• 显热的定义
• 指工质在不发生相变化和化学变化的条件下，在 加热或冷却过程中吸收或放出的热量。
第三节 理想气体的显热计算
一、比热容
• 1.定义：1 kg物质温度变化1K时与外界交换的显 热，称为物质的比热容。用符合c’表示。 • 2.单位：J/(kg· K)或kJ/(kg· K) • 3.影响因素：工质的性质；换热方式；工质所处 的状态。 • 思考：水的比热容是多少？ oC) • 4200 J/(kg·
T1 T2
c p ao a1T a2T 2 a3T 2
c p ao a1T a2T 2 a3T 3
q p h c p t t t2 t1
1 2
• 5.采用平均摩尔定压热容计算显热qp
T2
c p t t
1 2
qp t 2 t1
第一节 热力学第一定律的实质
• 例3-2 对定量的某种气体提供热能100kJ,使其由 状态1沿A途径变化至状态2，同时对外做功60 kJ。 若外界对该气体做功40 kJ，迫使它从状态2沿B途 径返回至状态1，问返回过程中工质是吸热还是放 热？其量为多少？又若返回时不沿途径B而沿途 径C，此时压缩气体的功为50 kJ，问C过程中有 无吸收热量?
热力学定律能量守恒.ppt
高三总复习 物理 (粤教版)
1．(单选)(2010年广东卷)图13－3－6是密闭的汽缸，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，缸内气体的( A )
A．温度升高，内能增加600 J B．温度升高，内能减少200 J C．温度降低，内能增加600 J D．温度降低，内能减少200 J
(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．
高三总复习 物理 (粤教版)
1、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
高三总复习 物理 (粤教版)
3．(单选)(2010年重庆卷)给旱区送水的消防车停于 水平地面，在缓慢放水过程中， 若车胎不漏气，胎内
温度不变，不计分子间势能 ，则胎内气体( A )
A．从外界吸热 B．对外界做负功 C．分子平均动能减小 D．内能增加
高三总复习 物理 (粤教版)
1．(双选)某体育馆内有一恒温游泳池，水温等于室温， 现有一个气泡从水池底部缓缓上升，那么在上升过程中，
(B )
A．ΔU＝Q B．ΔU<Q C．ΔU>Q D．无法比较
高三总复习 物理 (粤教版)
1．[2011·全国卷] 关于一定量的气体，下列叙述 正确的是( AD )
A．气体吸收的热量可以完全转化为功 B．气体体积增大时，其内能一定减少 C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 D．外界对气体做功，气体内能可能减少
热量Q能自发传给 热量Q不能自发传给
低温物体
2018~2019学年高中物理第三章热力学第一定律第三节能量守恒定律讲义(含解析)粤教版
能量守恒定律1．不同形式的能之间可以相互转化，例如，电流通过导体时，电能转化为内能，燃料燃烧时，化学能转化为内能，炽热的灯丝发光，内能转化为光能。
2．各种形式的能相互转化过程中守恒，能量守恒定律的内容为：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。
3．能量守恒定律是自然界中的一条普遍规律，恩格斯把这一定律称为“伟大的运动基本定律”，并把这一定律和细胞学说、达尔文的生物进化论称为19世纪自然科学的三大发现。
4．第一类永动机是指不需要任何动力或燃料却能不断对外做功的机器，它不可能造成的原因是违背了能量守恒定律。
5．能量守恒定律的发现在物理学理论的发展上使经典物理学从经验科学发展成完整的理论科学，在哲学上为辩证唯物主义自然观提供了自然科学基础，揭示了自然界中各种不同的运动形式是相互联系的，且在转化过程数量上保持守恒。
所以，能量守恒定律论证了物质运动的不灭性和统一性。
1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；在转化和转移的过程中其总量不变。
2．对能量守恒定律的理解(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，通过某种力做功可以相互转化，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)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。
(3)能量守恒定律的重要意义①找到了各种自然现象的公共量度——能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一性。
②突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性。
热力学第一定律 能量守恒定律 课件 (共22张PPT)
(3)应用①各种形式的能可以转化，但能量在转化过程中总伴有内能的损失．②各种互不相关的物理现象，可以用能量守恒定律联系在一起．
1．概念：不消耗任何能量而能永远对外做功的机器．2．结果：17～18世纪，人们提出了许多永动机设计方案，但都以失败而告终．3．原因：设想能量能够无中生有地创造出来，违背了热力学第一定律．4．启示：人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律．
解析：(1)根据热力学第一定律表达式中的符号法则，知Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J．由ΔU＝W＋Q，则W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J＝1.6×105 J．W＞0，说明是外界对气体做了功．(2)Q＝3.5×105 J，W＝－2.3×105 J，则ΔU＝Q＋W＝1.2×105 J，ΔU为正值，说明气体的内能增加1.2×105 J．答案：(1)外界对气体做功 1.6×105 J (2)增加了1.2×105 J
知识点二 能量守恒定律
(3)亥姆霍兹的贡献从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示了它们之间的统一性．4.能量守恒定律(1)内容：能量既不会消失，也不会创生，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一个物体，而能量的总值保持不变．(2)意义：揭示了自然科学各个分支之间的普遍联系，是自然界内在统一性的第一个有力证据．
3.2 热力学第一定律3.3 能量守恒定律
热力学第一定律
思考与讨论： 一定质量的气体，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，气体内能的变化是多少？内能 的增加了 还是减少了？ 答案：气体对外界做功；
D U = - 220J
表明系统内能减小了220J；
例题1、用活塞压缩气缸里的空气，对空气做了900J 的功，同时气缸向外散热210J，气缸里空气的内能 改变了多少？空气内能增加了还是减少了？
DU = W + Q
DU = Q + W
热力学第一定律：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。
理解：在式子
D U = W + 中， Q
如果Q为正值，表明系统从外界吸热，如果Q为负 值，表明系统向外界放热； 如果W为正值，表明外界对系统做功，如果W为 负值，表明系统对外做功。 如果U为正值，表明系统内能增大，如果U为负值， 表明系统内能减小。
解析：外界对空气做功： W = 900J 气缸向外散热：
Q = - 210J
空气的内能改变了：
D U = Q + W = - 210 + 900 = 690J
空气的内能增加了690J
练习： 奶牛的心脏停止跳动后，大约在1小时内体温由 37.0摄氏度降低到33摄氏度。请你有此估算要维持一头体 重为400kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少为 它提供多少热量？计算时，可以认为奶牛体内绝大部分是 水。（水的比热容为 C = 4.2? 103 J /） kg 0C
思考：《三国演义》中诸葛亮发明的
木牛流马在现实中有可能制成吗？
第三节 热力学第一定律 能量守恒定律
主讲：杨再琪
一、热力学第一定律
第三节 热力学第一定律 能量守恒定律 新课标 人教版
第三节 热力学第一定律 能量守恒定律 新课标 人教版【指路问津】（1）热力学第一定律与能量守恒定律有怎样的关系？（2）能量守恒定律重大意义是什么?【典型例题】1．关于物体内能变化，以下说法中正确的是A ．物体对外做功，温度一定降低，内能一定减少B ．物体吸收热量，温度一定增加，内能一定增大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[精与解] 改变物体内能的途径有两个，做功和热传递。
分析问题时必须同时考虑做功和热传递两个因素对内能的影响。
物体对外界做多少功内能就会减少多少；外界对物体做多少功物体内能就会增加多少。
物体吸收多少热量内能就会增加多少；物体发出多少热量内能就会减少多少。
A 、B 选项错误的原因都只考虑了做功或热传递一个因素对内能的影响。
D 选项虽然考虑了做功或热传递两个因素对内能的影响，但两个因素都使内能减少，故D 选项错误。
正确答案为C 。
[解后思] 用热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 解题，要根据系统做功的正、负，吸热还是放热以及内能的增减，来确定公式中ΔU 、Q 、W 的正负。
当外界对系统做功、吸热、内能增加时，ΔU 、Q 、W 取正值；当系统对外界做功、放热、内能减少时，ΔU 、Q 、W 取负值。
[延伸] 例如：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， 物体的内能增加还是减少？变化量是多少？解析：气体从外界吸热：Q =4.2×105J ，气体对外做功：W =－6×105J ，由热力学第一定律：⊿U =W +Q =－6×105J ＋4.2×105J=－1.8×105J ，⊿U 为负，说明气体的内能减少了1.8×105J 。
2．水在1个标准大气压下沸腾时，汽化热为L =2264 J/g ，这时质量m =1g 的水变为水蒸气，其体积由V 1=1.043 cm 3变为V 2=1676 cm 3，在该过程中水增加的内能是多少？[精与解] 在1 g 水汽化的过程中吸收的热量为Q =mL =1×2264 J ， 水气在1标准大气压下做等压膨胀，对外界所做的功为 W =p 0（V 2－V 1）=1.013×105×(1676－1.043)×10-6 J=170 J根据热力学第一定律，增加的内能为： ΔU =Q +W =2264 J －170 J≈2094 J[评注] 一定量的液体全部汽化时，在一大气压条件下体积将增大1000倍左右，气体对外界做功W =p 0ΔV ，p 0为大气压强。
第三讲热力学定律与能量守恒定律(原卷版+解析)
第三讲热力学定律与能量守恒定律➢知识梳理一、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变化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。
(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则：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。
三、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。
2．能量耗散：分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它只不过能使地球大气稍稍变暖一点，却再也不能自动聚集起来驱动机器做功了。
3．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。
考点一、热力学第一定律1．对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。
(气体向真空自发扩散过程中，气体对外界不做功)(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，因理想气体忽略分子势能，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。
第三节 热力学第一定律-能量守恒定律
解析：由于木箱在推动中受到的滑动摩擦力与其相对位移
的乘积为物体的内能即U＝60×10 J＝600 J。由能量守恒定律 可得：Ek＝W总－U＝80×10 J－600 J＝200 J，故B正确。
关于第一类永动机问题
如下图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和 转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮 后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动。离开热水 后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确 的是( ) A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量 B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身 C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高 D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量 解析：形状记忆合金进入水后受 热形状发生改变而搅动热水，由 能量守恒知能量来源于热水，故 A、B、C错；由能量守恒知，叶 片吸收的能量一部分转化成叶片 的动能，一部分释放于空气中， 故D对。
三、永动机不可能制成
1．第一类永动机 人们把设想中的不消耗能量的机械叫做第一类永动机，第一类 永动机是不可能制成的。 2．第一类永动机失败的原因分析 如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果 系统内能减少，即U2<U1，则W<0，系统对外做功是要以内能减少 为代价的，若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状 态，在无外界能量供给的情况下，是不可能的。
(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的
________ 的和。 热量 与外界对它所做的________ 功 (2)表达式：________________ ΔU＝Q＋W
能量守恒定律 1．能量守恒定律内容 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形 转移 到别的物 式________ 转化 为另一种形式，或者从一个物体________ 保持不变。 体，在转化或转移的过程中，能量的总量________ 2．意义
高中物理选修三 新课改 学习笔记 第3章 2 热力学第一定律 3 能量守恒定律
2热力学第一定律3能量守恒定律[学习目标] 1.理解热力学第一定律，并能运用热力学第一定律分析和解决相关问题(重点)。
2.理解并会运用能量守恒定律解决实际问题(难点)。
3.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因。
一、热力学第一定律汽缸内有一定质量的气体，压缩气体的同时给汽缸加热。
那么，气体内能的变化会比单一方式(做功或传热)更明显。
这是为什么呢？________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________1．改变内能的两种方式：_______与_______。
两者对改变系统的内能是____________。
2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的________与外界对它_______________的和。
3．热力学第一定律的表达式：ΔU＝___________________。
4．热力学第一定律的应用：(1)ΔU的正负：当系统内能增加时，ΔU取_____值，当系统内能减小时，ΔU取________值。
(均选填“正”或“负”)(2)W的正负：外界对系统做功时，W取______值；系统对外界做功时，W取________值。
(均选填“正”或“负”)(3)Q的正负：外界对系统传递热量时，Q取________值；系统向外界传递热量时，Q取________值。
3.2-3.3热力学第一定律能量守恒定律
3.23.3热力学第一定律能量守恒定律知识点一、热力学第一定律1．改变内能的两种方式：做功与传热．两者对改变系统的内能是等价的．2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．1．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定2.(1)绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加(或减少)量等于外界对系统(或物体对外界)做的功．(2)等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量(或减少量)等于系统从外界吸收(或系统向外界放出)的热量．(3)等温过程：始末状态一定质量理想气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对系统做的功等于系统放出的热量(或系统吸收的热量等于系统对外界做的功)．3．判断气体是否做功的方法一般情况下看气体的体积是否变化．①若气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0.②若气体体积减小，表明外界对气体做功，W>0.4．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放热情况、做功情况或内能变化情况．知识点二、气体实验定律和热力学第一定律的综合应用热力学第一定律与理想气体状态方程结合问题的分析思路：(1)利用体积的变化分析做功情况．气体体积增大，气体对外界做功；气体体积减小，外界对气体做功．(2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化．一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加；温度降低，内能减小．(3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热．由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，则Q ＝ΔU －W ，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气体状态变化是吸热过程还是放热过程知识点三、能量守恒定律1．能量的存在形式及相互转化(1)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，还有电磁能、化学能、核能等．(2)各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化．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．能量守恒的两种表达(1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等．(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等．3．第一类永动机不可能制成的原因分析如果没有外界供给热量而对外做功，由ΔU ＝W ＋Q 知，系统内能将减小．若想源源不断地做功，在无外界能量供给的情况下是不可能的．[例题1] （多选）（2023秋•密山市期末）某同学用喝完的饮料罐，制作一个简易气温计。
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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 化和转移的过程中其总量不变。
永动机不可能制成
原因：违反机械能守恒定律
小结：
热力学第一定律 能量守恒定律 永动机不可能制成
△U = W + Q 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。这一 关系叫做吸收了2.6×105J的热量， 内能增加了4.2×105J。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？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：Q = 2.6×105J，△U =4.2×105J，
根据△U = W + Q代入可得：
W = 4.2×105J - 2.6×105J = 1.6×105J
W为正值，外界对气体做功，做了 1.6×105J功。
第 二 问 中 ： Qˊ= 2.6×105J ， △ Uˊ=1.6×105J ， 计 算 结 果 Wˊ= 1.0×105J。
问题
1、一个物体，如果它跟外界不发生热交换， 那么外界对它做功与物体对外做功，会引 起物体内能怎样的变化？
答案：外界对物体做功，物体的内能增加； 物体对外界做功，物体的内能减少。
问题
2、一个物体，如果外界与物体之间没有做 功，那么物体吸热与放热会引起物体内能 的怎样的变化？
答案：物体吸热，物体的内能增加；物体放 热，物体的内能减少。
随堂练习：
1、 一家庭用高压锅煮饭，当水煮沸时跑 气了，大量热气喷到了距离高压锅3米以 外的小张手上，但并没有烫伤，为什么？
2、一定质量的气体，气体受热膨胀对外界 做了2.0×105J功，同时它的内能增加了 1.0×105J，气体是吸热还是放热？吸收 或放出的热量为多少？
答案：吸热3.0×105J
随堂练习：
3、说明下列现象中能量是怎样转化的。 A、 水电站发电时，水轮机被水流冲击转动， 带动发电机发电。
B、利用地热发电。 C、化学上的电镀过程。 D、植物生长过程。 答案： A、 水电站发电时，水轮机被水流冲击 转动，带动发 电机发电。
B、利用地热发电。 C、化学上的电镀过程。 D、植物生长过程。
问题
3、如果物体跟外界同时发生做功和热传递 的过程，W、Q、△U的正负号如何确定？
答案：外界对物体做功W为正，物体对外做 功W为负；物体吸热Q为正，物体放热Q为 负；物体内能增加△U为正，物体内能减 少△U为负
问题
4、W、Q、△U三者都有正负，它们的关系 怎样？
△U = W + Q
热力学第一定律