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3.2 热力学第一定律,改变内能的两种方式,做功,热传递,对内,对外,吸热,放热,内能增加,内能增加,内能减少,内能减少,(外界对物体做功),(物体对外界做功),(物体从外界吸热),(物体对外界放热),学习过程:,问:既然做功和热传递都可以改变物体的内能,那么,功、热量跟内能的改变之间一定有某种联系,我们就来研究这个问题.,问:改变物体内能的方式有哪些?,做功 和热传递,一、热力学第一定律,1.一个物体,它既没有吸收热量也没有放出热量,那么: zxxk 如果外界做的功为,则它的内能如何变化?变化了多少? 如果物体对外界做的功为,则它的内能如何变化?变化了多少?,2.一个物体,如果外界既没有对物体做功,物体也没有对外界做功,那么: 如果物体吸收热量,它的内能如何变化?变化了多少? 如果放出热量,它的内能如何变化?变化了多少?,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U与热量及做的功之间又有什么关系呢?,1.一个物体,如果它既没有吸收热量也没有放出热量,那么,外界对它做多少功,它的内能就增加多少;物体对外界做多少功,它的内能就减少多少. ,返回,2.如果外界既没有对物体做功,物体也没有对外界做功,那么物体吸收了多少热量,它的内能就增加多少,物体放出了多少热量,它的内能就减少多少.,返回,U = W + Q,该式表示的是内能的变化量跟功、热量的定量关系,在物理学中叫做热力学第一定律.,U 物体内能的增加量,W 外界对物体做的功,Q 物体吸收的热量,返回,二、定律中各量的正、负号及含义,返回,三、应用,例题:一定量的气体从外界吸收了2.6105J的热量,内能增加了4.2 105J。 问: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?,解:根据U = W + Q 得 W = U Q = 4.2 105J 2.6105J= 1.6105J W为正值,外界对气体做功,做了1.6105J 的功。,如果气体吸收的热量仍为2.6105J不变,但是内能只增加了1.6105J,这一过程做功情况怎样?,一定量的气体吸收热量,体积膨胀并对外做功,则此过程的末态与初态相比, ( ) A气体内能一定增加 B气体内能一定减小 C气体内能一定不变 D气体内能是增是减不能确定,例题1,D,下列说法正确的是 ( ) A外界对气体做功,气体的内能一定增大 B气体从外界只收热量,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,例题2,D,例题3,下列说法正确的是 ( ) 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,D,例题4,一定质量的理想气体,从某一状态开始,经过一系列变化后又回一开始的状态,用W1表示外界对气体做的功,W2表示气体对外界做的功,Q1表示气体吸收的热量,Q2表示气体放出的热量,则在整个过程中一定有 ( ) AQ1Q2=W2W1 BQ1=Q2 CW1=W2 DQ1Q2,点拨:整个过程的内能不变, E = 0,由热力学第一定律 E=W总+Q总=0,Q总= - W总, Q1Q2=W2W1,A,如图所示,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理想气体容器的底部.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一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍
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