第三讲　热力学第一定律.doc

海门市四甲中学一体化讲义 高三物理（选修）第三讲热力学第一定律制卷：吴耀方 审核：汪兰平 审批： 日期：2011.12.23【考纲说明】68.热力学第一定律 I69.能量守恒定律 能源和环境 能源的开发和应用 I【知识梳理】一、内能1物体的内能(1)定义：物体内所有分子的 和 的总和。(2)决定因素微观上：分子动能、分子势能、 。宏观上： 、 、物质的量(摩尔数)2物体内能的变化(1)改变内能的两种方式做功：当做功使物体的内能发生改变的时候，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(2)两种改变方式间的关系两者在 上是等效的两者的本质区别：做功是其他形式的能和内能的相互 ，热传递是内能的 二、能量守恒定律和热力学定律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，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在能的转化或转移过程中其总量不变2热力学第一定律(1)内容：一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，外界对物体做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和 物体的内能的增加量U.(2)表达式：U .(3)对公式UQW符号的规定符号WQU外界对物体做功物体吸收热量内能增加物体对外界做功物体放出热量内能减少【重难点突破】要点一：热力学第一定律及能量守恒定律的理解和应用例1：(1)第一类永动机不可能制成是因为其违反了_，第二类永动机不可能制成是因为其违反了_(2)在下列叙述中，正确的是_A一定质量的理想气体，压强与体积都增大时，其分子平均动能有可能减小B布朗运动就是液体分子的热运动C一定质量的理想气体，先等压压缩，再等容升温，其温度有可能等于起始温度D分子间的距离r存在某一值r0，当rr0时斥力大于引力，当rr0时斥力小于引力(3)在一个大气压下，水在沸腾时，1 g水吸收2263.8 J的热量后由液态变成同温度的气态，其体积由1.043 cm3变为1 676cm3，求：1 g水所含的分子个数；体积膨胀时气体对外界做的功；气体的内能变化(大气压强p01.0105 Pa，水的摩尔质量为M18 g/mol，阿伏加德罗常数NA6.01023mol1)【变式训练】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280 J，并对外做功120 J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？要点二：内能等基本概念和热力学定律的深入理解 例2：若某种实际气体分子的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是()如果保持其体积不变，温度升高，内能增大如果保持其体积不变，温度升高，内能减少如果保持其温度不变，体积增大，内能增大如果保持其温度不变，体积增大，内能减少ABC D【变式训练】地面上放一开口向上的气缸，用一质量为m0.8 kg的活塞封闭一定质量的气体，不计一切摩擦，外界大气压为p01.0105 Pa，活塞截面积为S4 cm2，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)活塞静止时，气体的压强为多少？(2)若用力向下推活塞而压缩气体，对气体做功为6105 J，同时气体通过气缸向外传热4.2105 J，则气体内能变化了多少？【巩固练习】1密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)()A内能增大，放出热量B内能减小，吸收热量C内能增大，对外界做功 D内能减小，外界对其做功2(2010广东理综)下图是密闭的气缸，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温度升高，内能增加600 JB温度升高，内能减少200 JC温度降低，内能增加600 JD温度降低，内能减少200 J3一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功1.7105 J，气体内能减少1.3105 J，则此过程中气体_(填“吸收”或“放出”)的热量是_ J此后，保持气体压强不变，升高温度，气体对外界做了5.0105 J的功，同时吸收了6.0105 J的热量，则此过程中，气体内能增加了_ J.4如图所示， pV图中，一定质量的理想气体由状态A经过程变至状态B时，从外界吸收热量420 J，同时膨胀对外做功300 J当气体从状态B经过程回到状态A时，外界压缩气体做功200 J，求此过程中气体吸收或放出的热量是多少？5、(2010江苏) (1)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ的功现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5 kJ的热量在上述两个过程中，空气的内能共减小_kJ，空气_(选填“吸收”或“放出”)的总热量为_kJ.(2)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数NA6.021023mol1.若潜水员呼吸一次吸入2 L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数(结果保留一位有效数字)6二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，目前专家门正在研究二氧化碳的深海处理技术(1)在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度变化，则此过程中_A封闭气体对外界做功B封闭气体向外界传递热量C封闭气体分子的平均动能增大D封闭气体组成的系统的内能减小 (2)实验发现，在水深300 m处