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用心爱心专心1热力学定律【学习目标】1、知道做功和热传递是改变物体内能的两种方式。了解它们的区别和联系。2、认识热力学第一定律；理解能量守恒定律；知道第一类永动机不可能制成。（重点）【知识要点】一、改变内能的两种方式（1）做功：当做功使物体的内能发生改变时，外界对物体做了多少功，物体内能就多少；物体对外界做了多少功，物体内能就多少．（2）热传递：当热传递使物体的内能发生改变的时候，物体吸收了多少热量，物体内能就多少；物体放出了多少热量，物体内能就多少．热传递有三种方式：、、。（3）两种改变方式间的关系①两者在上是等效的．②两者的本质区别：做功是其他形式的能和内能的相互，热传递是内能的．二、热力学第一定律1．绝热过程：系统不从外界热量，也不向外界热量。2．内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它的热量与外界对它的和.3．表达式：ΔU＝W＋Q.4．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定符号WQΔU＋（即大于零）外界对物体做功物体吸收热量内能增加－（即小于零）物体对外界做功物体放出热量内能减少5．热量与内能、热量与温度的区别内能是状态量，一个物体在一定的状态下具有一定的内能。热量是过程量，它是在热传递过程中用来量度物体内能改变多少的物理量。离开热传递的物理过程，谈热量的多少是毫无意义的，我们只能说：“在某一热传递过程中甲物体吸收了多少热量，乙物体放出了多少热量”，不能说“某物体在某一状态下具有多少热量”。同理功也是一个过程量，不能说物体含有多少功。温度反映的是分子热运动处于某种状态，是状态量。在热传递过程中传递的是热量，改变的是温度。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，它只能从一种形式为另一种形式，或者从一个物体到另一个物体，在能的转化或转移过程中其总量．2．第一类永动机是指：不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器．用心爱心专心2第一类永动机不可能制成，因为它违背了【典型例题】例1.(1)图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．以E甲、E乙分别表示甲乙两气室中气体的内能，现在将拉杆缓慢向外拉时，关于甲、乙两气室中气体内能的变化规律，以下说法正确的是()A．E甲不变，E乙减小B．E甲增大，E乙不变C．E甲增大，E乙减小D．E甲不变，E乙不变(2)一定质量的非理想气体(分子间的作用力不可忽略)，从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了6×105J的功，则：①气体的内能_____(填“增加”或“减少”)，其变化量的大小为____J.②气体的分子势能________(填“增加”或“减少”)．③分子平均动能如何变化？变式训练1.如下图所示，固定在地面上的水平气缸内由活塞B封闭着一定量的气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略．假设气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变．若用外力F将活塞B缓慢地水平向右拉动，则在拉动活塞的过程中，关于气缸内气体的下列结论，其中正确的是()A．气体对外做功，气体内能不变B．气体对外做功，气体压强减小C．外界对气体做功，气体内能不变D．气体向外界放热，气体内能不变例2.重1000kg的气锤从2.5m高处落下，打在质量为200kg的铁块上，要使铁块的温度升高40℃以上，气锤至少应落下多少次？设气锤撞击铁块时做的功有60%用来使铁块温度升高，且铁的比热c＝0.11cal/(g·℃)，g取10m/s2.例3.如图，将一空的薄金属圆筒开口向下压入水中，设水温均匀且恒定，且筒内空气无泄漏，不计空气分子间的相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，发现筒内空气体积在不断减小。下面说法中正确是()A.筒内空气的压强在增大B.筒内空气的温度在升高C.筒内空气向外界放热D.筒内空气的内能减小变式训练2.（１）若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是（）A、气体分子间的作用力增大B、气体对外界做功C、气体从外界吸热D、气体的内能减少（2）若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，则此过程中的气泡（填“吸收”或“放出”）的热量是J。气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1J用心爱心专心3的功，同时吸收了0.3J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了J例4.如下图所示，绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的．两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用的势能可忽略，现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡()A．a的体积增大了，压强变小了B．b的温度升高了C．加热后a的分子热运动比b的分子热运动更剧烈D．a增加的内能大于b增加的内能例5.A、B两装置，均由一支一端封闭，一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至图示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是()A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同变式训练3.如图所示，容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定，整个装置与外界绝热(即无热交换)．原先，A中水面比B中的高，打开阀门K，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡。那么在这个过程中()A．大气压力对水做功的代数和不为零，水的内能增加B．水克服大气压力做功的代数和不为零，水的内能减少C．大气压力对水的代数和为零，水的内能不变D．水克服大气压力做功的代数和为零，水的内能增加变式训练4.如下图所示，密闭绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计，置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部．另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零)．现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程()A．Ep全部转换为气体的内能B．Ep一部分转换为活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能C．Ep全部转换为活塞的重力势能和气体的内能D．Ep一部分转换为活塞的重力势能，一部分转换为内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能【针对训练】1．如图为一个内壁光滑、绝热的气缸固定在地面上，绝热的活塞B下方封闭着空气，这些空气分子之间的相互作用力可以忽略。在外力F作用下，将活塞B缓慢地向上拉一些。则缸内封闭着的气体（）A.单位体积内气体的分子个数减少B.单位时间内缸壁单位面积上受到的气体分子碰撞的次数减少C.气体分子平均动能不变用心爱心专心4D.若活塞重力不计，拉力F对活塞做的功等于缸内气体内能的改变量2．如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞,用打气筒慢慢向容器内打气,使容器内压强增大到一定程度,这时读出温度计示数。打开卡子,胶塞冲出容器口后（）A.温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减B.温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C.温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D.温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加3．如图甲所示，用导热性能良好的材料制成的密闭容器中装有一定质量的理想气体。（1）若开始时封闭的空气柱长度为L，活塞的横截面积为S。用竖直向下的力压活塞，使空气柱长度缩短一半，人对活塞做功W，大气压强为0P，活塞的重力为G，此过程气体向外散失的热量为Q，则气体的内能增加（2）若通过控制外界条件，使装置中气体的状态发生变化。变化过程中气体的密度随热力学温度T的变化如图乙所示，由图线可知（）A.A→B过程中气体的压强增大B.B→C过程中外界对气体做功C.A→B过程中气体从外界吸收热量D.B→C过程中气体的压强增大4．一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280J，并对外做功120J，则(1)这些气体的内能发生了哪些改变？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了热量240J，那么在返回过程中是气体对外做功，还是外界对气体做功？5．如图一直立的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的，开始活塞被固定，打开固定螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点，已知AB=h，大气压强为p0，重力加速度为g．①求活塞停在B点时缸内封闭气体的压强；②设周围环境温度保持不变，求整个过程中通过缸壁传递的热量Q．6.如图，一集热箱里面封闭着一定量的气体，集热板作为箱的活塞且正对着太阳，其面积为S。在t时间内集热箱里气体膨胀对外做的功数值为W，其内能增加了△U，已知照射到集热板上太阳光的能量有50%被箱内气体吸收，求：①这段时间内集热箱内气体共吸收的热量；②此位置太阳光在垂直集热板单位面积上的辐射功率。KAB