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第三章热力学第一定律能量守恒定律 学习重点 1 能量守恒定律 2 从能量转化的观点理解热力学第一定律 会用 U W Q分析和计算有关问题 学习难点 1 如何用能量转化和守恒的观点分析物理现象 2 热力学第一定律 U W Q中各物理量的意义及正负号的确定 热力学第一定律 应用 能量守恒定律 用动机不可能制成 总结 一 热力学第一定律 思考讨论 一定量的气体 膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功 膨胀过程气体对外界做功 解答 想一想 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 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 总结 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共的和 应用 例题 解 根据 U W Q得W U Q 4 2 105J 2 6 105J 1 6 105JW为正值 外界对气体做功 做了1 6 105J的功 一定量的气体从外界吸收了2 6 105J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 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 同理可得 W U Q 1 6 105J 2 6 105J 1 0 105JW为负值 说明气体对外界做功 气体体积变大 做了1 0 105J的功 用热力学第一定律解释柴油机正常工作时压燃的原理 二 能量守恒定律 观察柴油机的工作过程 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 在转化和转移过程中其总量不变 这就是能量守恒定律 三 永动机不可能制成 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 永动机 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 结论 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 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 A Q1 Q2 W2 W1B Q1 Q2C W1 W2D Q1
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