1、第1節(jié) 熱力學(xué)第一定律 1.做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，物體內(nèi)能的增加量等于外界對(duì)物體做的功與物體從外界吸收的熱量之和，即UQW。2熱力學(xué)第一定律表明：在一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀(guān)過(guò)程中，能量可以發(fā)生轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化中總能量守恒。3第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)違背熱力學(xué)第一定律，是不可能實(shí)現(xiàn)的。熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用自讀教材抓基礎(chǔ)1改變物體內(nèi)能的兩種方式做功和熱傳遞。2功、熱量和內(nèi)能改變的關(guān)系(1)如果物體與外界無(wú)熱傳遞，外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能減少。(2)如果物體既不對(duì)外做功，外界也不對(duì)物體做功，則物體從外界吸收熱量時(shí)，它的內(nèi)能增加；物體向外放出熱量時(shí)，它的內(nèi)能減少。

2、3熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：物體內(nèi)能的增加量U等于外界對(duì)物體所做的功W與物體從外界吸收的熱量Q之和。(2)表達(dá)式：UWQ跟隨名師解疑難1對(duì)UWQ的理解熱力學(xué)第一定律將單純的絕熱過(guò)程和單純的熱傳遞過(guò)程推廣到一般情況，既有做功又有熱傳遞的過(guò)程，其中U表示內(nèi)能改變的數(shù)量，W表示做功的數(shù)量，Q表示外界與物體間傳遞的熱量。2對(duì)公式U、Q、W符號(hào)的規(guī)定符號(hào)WQU正號(hào)外界對(duì)物體做功物體吸收熱量?jī)?nèi)能增加負(fù)號(hào)物體對(duì)外界做功物體放出熱量?jī)?nèi)能減少3應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟(1)首先選定研究對(duì)象是哪個(gè)物體或哪個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)。(2)根據(jù)符號(hào)法則寫(xiě)出各已知量(W、Q、U)的正、負(fù)。(3)根據(jù)方程UWQ求出未知量。(

3、4)再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來(lái)確定吸熱、放熱情況或做功情況。4判斷氣體做功正、負(fù)的方法(1)若氣體體積增大，表明氣體對(duì)外界做功，W0。5幾種常見(jiàn)的氣體變化過(guò)程(1)絕熱過(guò)程：過(guò)程是絕熱的，則Q0，WU，外界對(duì)氣體做的功等于氣體內(nèi)能的增加。(2)等容過(guò)程：在該過(guò)程中氣體不做功，即W0，則QU，氣體吸收的熱量等于氣體內(nèi)能的增加。(3)等溫過(guò)程：在過(guò)程的始末狀態(tài)，氣體的內(nèi)能不變，即U0，則WQ0或WQ，表示氣體吸收的熱量全部用來(lái)對(duì)外做功或外界對(duì)氣體所做的功全部轉(zhuǎn)換為熱量放出。學(xué)后自檢(小試身手)下列過(guò)程不可能發(fā)生的是()A物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能增加B物體吸收熱量，對(duì)外做功，同時(shí)內(nèi)能減少C外

4、界對(duì)物體做功，同時(shí)物體吸熱，內(nèi)能減少D外界對(duì)物體做功，同時(shí)物體放熱，內(nèi)能增加解析：選C物體吸收熱量Q0, 對(duì)外做功W0，由UWQ可知內(nèi)能U可能增加，也可能減少，故A、B都可能發(fā)生；外界對(duì)物體做功W0，同時(shí)吸熱Q0，則內(nèi)能U必增大，故C不可能；外界對(duì)物體做功W0，同時(shí)放熱Q0，U可能增加，也可能減少，D項(xiàng)可能，故選C。第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)自讀教材抓基礎(chǔ)(1)定義：不用消耗任何能量而能永遠(yuǎn)對(duì)外做功的機(jī)器，稱(chēng)為第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)。(2)第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)的原因是：違背了熱力學(xué)第一定律。跟隨名師解疑難(1)永動(dòng)機(jī)模型：1718世紀(jì)，人們提出過(guò)許多永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案，有采用“螺旋汲水器”的，有利用輪子的慣性、水的浮力

5、或毛細(xì)作用的，也有利用同名磁極之間的排斥作用的等。毫無(wú)例外，所有這類(lèi)設(shè)計(jì)方案都以失敗告終。(2)永動(dòng)機(jī)的本質(zhì)：認(rèn)為能量能夠無(wú)中生有地創(chuàng)造出來(lái)。(3)熱力學(xué)第一定律也被表述為：第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的。學(xué)后自檢(小試身手)第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，這是因?yàn)?)A不符合機(jī)械能守恒定律B違背了熱力學(xué)第一定律C制造永動(dòng)機(jī)的技術(shù)不過(guò)關(guān)D無(wú)法解決機(jī)械摩擦問(wèn)題解析：選B第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)違背了熱力學(xué)第一定律，是不可能實(shí)現(xiàn)的，選項(xiàng)B正確。 對(duì)熱力學(xué)第一定律的考查典題例析(1)一定量的氣體從外界吸收了2.6105 J的熱量，內(nèi)能增加了4.2105 J，是氣體對(duì)外界做了功，還是外界對(duì)氣體做了功？做了多少功？(2)一

6、定質(zhì)量的氣體，從外界吸收3.5105 J的熱量，同時(shí)氣體對(duì)外界做功2.3105 J，則氣體的內(nèi)能怎樣變化？思路點(diǎn)撥(1)理解熱力學(xué)第一定律，做功和熱傳遞兩種方式都可以改變內(nèi)能。(2)弄清楚發(fā)生的物理過(guò)程中U、W、Q的符號(hào)。解析：(1)根據(jù)熱力學(xué)第一定律表達(dá)式中的符號(hào)法則，知Q2.6105 J，U4.2105 J。由UWQ，則WUQ4.2105 J2.6105 J1.6105 J，W0，說(shuō)明是外界對(duì)氣體做了功。(2)Q3.5105 J，W2.3105 J，則UQW1.2105 J，U為正值，說(shuō)明氣體的內(nèi)能增加1.2105 J。答案：(1)外界對(duì)氣體做了功，1.6105 J(2)氣體的內(nèi)能增加1.

7、2105 J探規(guī)尋律氣體狀態(tài)變化與物理量對(duì)應(yīng)方法(1)絕熱過(guò)程：氣體與外界沒(méi)有熱傳遞。(2)導(dǎo)熱良好：氣體與外界有熱交換，且與外界溫度保持相同。(3)體積減小，外界對(duì)氣體做功；體積增大(不是對(duì)真空膨脹)，氣體對(duì)外界做功。(4)溫度升高理想氣體的內(nèi)能增加，溫度降低理想氣體的內(nèi)能減少。跟蹤演練(廣東高考)景頗族祖先發(fā)明的點(diǎn)火器如圖511所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點(diǎn)燃，對(duì)筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過(guò)程中()圖511A氣體溫度升高，壓強(qiáng)不變B氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大C氣體對(duì)外界做正功，氣體內(nèi)能增加D外界對(duì)氣體做正功，氣體內(nèi)能減少解析：選B壓縮氣體時(shí)，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增

8、加，溫度升高，體積變小，壓強(qiáng)增大，所以只有B正確。課堂雙基落實(shí) 1.下列關(guān)于做功和熱傳遞說(shuō)法中正確的是()A做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)是相同的B做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的C做功和熱傳遞是對(duì)同一過(guò)程的兩種說(shuō)法D做功和熱傳遞是不可能同時(shí)發(fā)生的解析：選B做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，但本質(zhì)不同，做功是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或?qū)?nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量；熱傳遞是將一個(gè)物體的內(nèi)能傳遞給另一個(gè)物體或?qū)?nèi)能從物體的一部分傳遞給另一部分，且做功和熱傳遞可同時(shí)進(jìn)行，故正確選項(xiàng)為B。2(多選)某物體溫度升高了，這說(shuō)明()A該物體一定吸收了熱量B該物體可能放出了熱量C外界對(duì)物體可能做了功D物體可能吸收了

9、熱量解析：選BCD由UQW來(lái)分析，物體溫度升高了，一定有物體的內(nèi)能增加，U0，要滿(mǎn)足U0可能有多種情況：W0，Q0；W0，Q0；W0，Q0；W0，Q|Q|；W0，Q|W|。由否定選A；與選項(xiàng)B一致，與選項(xiàng)C一致；與選項(xiàng)D一致，故選項(xiàng)B、C、D正確。3(多選)(廣東高考)用密封性好、充滿(mǎn)氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖512所示。充氣袋四周被擠壓時(shí)，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換，則袋內(nèi)氣體()圖512A體積減小，內(nèi)能增大B體積減小，壓強(qiáng)減小C對(duì)外界做負(fù)功，內(nèi)能增大D對(duì)外界做正功，壓強(qiáng)減小解析：選AC擠壓充氣袋，氣體的體積減小，充氣袋中氣體的壓強(qiáng)增大，外界對(duì)氣體做正功，氣體對(duì)外界做負(fù)功，由于袋內(nèi)氣體與外

10、界沒(méi)有熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能增大，A、C項(xiàng)正確，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2105 J的熱量，同時(shí)氣體對(duì)外做了6105 J的功，問(wèn)：(1)氣體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？(2)分子勢(shì)能是增加還是減少？(3)分子的平均動(dòng)能是增加還是減少？解析：(1)氣體從外界吸熱為：Q4.2105 J外界對(duì)氣體做功為W6105 J由熱力學(xué)第一定律：UWQ6105 J4.2105 J1.8105 JU為負(fù)，說(shuō)明氣體的內(nèi)能減少了。所以，氣體內(nèi)能減少了1.8105 J。(2)因?yàn)闅怏w對(duì)外做功，所以氣體的體積膨脹，分子間的距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體分子勢(shì)能增加了。(3

11、)因?yàn)闅怏w內(nèi)能減少，同時(shí)氣體分子勢(shì)能增加，說(shuō)明氣體分子的平均動(dòng)能一定減少了。答案：(1)減少1.8105 J(2)增加(3)減少課下綜合檢測(cè)一、選擇題 1.關(guān)于物體內(nèi)能的變化，以下說(shuō)法正確的是()A物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大B物體對(duì)外做功，內(nèi)能一定減小C物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變D物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變解析：選C根據(jù)熱力學(xué)第一定律UWQ，物體的內(nèi)能的變化與外界對(duì)物體做功(或物體對(duì)外界做功)、物體從外界吸熱(或向外界放熱)這兩個(gè)因素有關(guān)。物體吸收熱量，但有可能同時(shí)對(duì)外做功，故內(nèi)能有可能不變甚至減小，故A不正確；同理，物體對(duì)外做功的同時(shí)有可能吸熱，故內(nèi)能不一定減小，

12、B項(xiàng)不正確；若物體吸收的熱量與對(duì)外做的功大小相等，則內(nèi)能不變，故C項(xiàng)正確；因放熱和對(duì)外做功都會(huì)使物體內(nèi)能減小，故D項(xiàng)不正確，故正確選項(xiàng)為C。2(多選)下列關(guān)于第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)的說(shuō)法正確的是()A第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不消耗任何能量卻能源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器B第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不能制成的原因是違背了熱力學(xué)第一定律C第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不能制成的原因是技術(shù)問(wèn)題D第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)終究有一天能夠?qū)崿F(xiàn)解析：選AB第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不消耗任何能量卻能源源不斷對(duì)外做功的機(jī)器，這是人們的美好愿望，但它違背了熱力學(xué)第一定律。這也是它不能制成的原因。故A、B兩項(xiàng)正確，C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。3(重慶高考)重慶出租車(chē)常以天然氣作為燃料。加氣站儲(chǔ)氣罐中天然

13、氣的溫度隨氣溫升高的過(guò)程中，若儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)()A壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減小B吸收熱量，內(nèi)能增大C壓強(qiáng)減小，分子平均動(dòng)能增大D對(duì)外做功，分子平均動(dòng)能減小解析：選B溫度是分子平均動(dòng)能的宏觀(guān)標(biāo)志，故天然氣的溫度升高過(guò)程中，分子平均動(dòng)能增大，又天然氣可視為理想氣體，不需要考慮分子勢(shì)能，而氣體質(zhì)量不變，氣罐內(nèi)天然氣分子數(shù)不變，所以氣體分子總動(dòng)能增大，故內(nèi)能增大，A、D項(xiàng)錯(cuò)；由熱力學(xué)第一定律可知，氣體體積不變，內(nèi)能增大，則一定從外界吸收熱量，B項(xiàng)對(duì)；天然氣體積不變，隨溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大，C項(xiàng)錯(cuò)。4密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過(guò)程中瓶?jī)?nèi)空氣(不計(jì)分子勢(shì)能)(

14、)A內(nèi)能增大，放出熱量B內(nèi)能減小，吸收熱量C內(nèi)能增大，對(duì)外界做功D內(nèi)能減小，外界對(duì)其做功解析：選D氣體降溫則內(nèi)能減小，變扁則體積減小，外界對(duì)氣體做功，由熱力學(xué)第一定律UQW可知，氣體一定放出熱量。故選項(xiàng)D正確。5(多選)如圖1所示，一絕熱容器被隔板K隔開(kāi)a、b兩部分。已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空，抽開(kāi)隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。在此過(guò)程中()圖1A氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少B氣體不做功，內(nèi)能不變C氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低D氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變解析：選BD絕熱容器內(nèi)的稀薄氣體與外界沒(méi)有熱交換，Q0。稀薄氣體向真空中擴(kuò)散沒(méi)有做功，W0。根據(jù)熱力學(xué)第一定律知稀薄氣體的內(nèi)能不變

15、，則溫度不變。稀薄氣體體積增大，壓強(qiáng)必減小。選項(xiàng)B、D正確。6.如圖2所示是一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)B至C的p 圖線(xiàn)，則在此過(guò)程中()圖2A氣體的內(nèi)能改變B氣體的體積增大C氣體向外界放熱D氣體對(duì)外界做功解析：選C由圖線(xiàn)可知?dú)怏w的溫度不發(fā)生變化，故氣體的內(nèi)能不發(fā)生變化，A項(xiàng)錯(cuò)；由A經(jīng)B至C的過(guò)程，體積變小，外界對(duì)氣體做功，而溫度不變則氣體的內(nèi)能不變，故氣體要向外放熱，B、D項(xiàng)錯(cuò)，C項(xiàng)正確。二、非選擇題7一定質(zhì)量的氣體，在從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)的過(guò)程中，吸收熱量280 J，并對(duì)外做功120 J，試問(wèn)：(1)這些氣體的內(nèi)能發(fā)生了怎樣的變化？(2)如果這些氣體又返回原來(lái)的狀態(tài)，并放出了240 J熱量，那么在返回的過(guò)程中是氣體對(duì)外界做功，還是外界對(duì)氣體做功？做多少功？解析：(1)由熱力學(xué)第一定律可得UWQ120 J280 J160 J。(2)由于氣體的內(nèi)能僅與狀態(tài)有關(guān)，所以氣體回到原來(lái)狀態(tài)的過(guò)程中內(nèi)能的變化應(yīng)等于從原來(lái)狀態(tài)到現(xiàn)在狀態(tài)過(guò)程中內(nèi)能的變化，則從現(xiàn)在狀態(tài)到原來(lái)