热力学第一定律+高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册

一.物体的内能：分子总动能和总势能之和（一）分子动能1.分子热运动的平均动能分子热运动的平均动能是所有分子动能的平均值,温度是分子平均动能的唯一标志,在相同温度下,各种物质分子的平均动能都相同,温度升高,分子的平均动能增加。2.分子热运动的总动能分子运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和,它等于分子的平均动能与分子数的乘积,即它与物体的温度和所含的分子数目有关.注意：(1)温度是大量分子热运动“统计”平均效果的宏观反映,具有统计意义,对个别分子是没有实际意义的.(2)温度与物体的宏观运动的速率、动能无关.二.物体的内能：（二）分子势能：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能，即分子势能。所有分子势能的总和就是分子总势能。1.决定因素：微观上，分子势能由分子间距离和排列情况决定；宏观上，由体积及状态（固、液、气）决定。判断分子势能变化的两种方法：利用分子力做功判断：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加．利用分子势能Ep与分子间距离r的关系图线判断。思考：(1)当r>r0时,分子间表现为什么力?若r增大,分子力做什么功?分子势能怎么变化?(2)当r<r0时,分子间表现为什么力?若r减小,分子力做什么功?分子势能怎么变化?(3)当r=r0时,分子势能有什么特点?分子力为引力,若r增大,分子力做负功,分子势能增加;分子力为斥力,若r减小,分子力做负功,分子势能增加;分子势能最小.二.物体的内能：（二）分子势能：2.大小变化规律：分析物体内能问题的四点提醒(1)内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法。(2)决定内能大小的因素为物质的量、温度、体积。(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能。(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能均相同。例1.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(

)A．如果保持其体积不变，温度升高，内能增大

B．如果保持其体积不变，温度升高，内能减少C．如果保持其温度不变，体积增大，内能不变

D．如果保持其温度不变，体积增大，内能减少A例2．玻璃杯中盛有冰水混合物，冰的质量和水的质量相等且保持不变，则玻璃杯内(

)A．冰分子的平均动能大于水分子的平均动能B．水分子的平均动能等于冰分子的平均动能C．一个水分子的动能一定大于一个冰分子的动能D．一个水分子的动能一定等于一个冰分子的动能BBBD例.（多选）下列说法中正确的是(

)A.只要温度相同,任何物体分子的平均动能都相同B.0℃的水与0℃的冰分子的平均动能相同C.10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能D.温度高的物体中的每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中的每一个分子的运动速率E.一定量100℃的水变成100℃的水蒸气,其分子之间的势能增加ABE二.热力学第一定律：1.内容：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功的和。2.表达式：ΔU=W+Q注意ΔU、W、Q的正负：第一类永动机违背热力学第一定律，也可说违背能量守恒定律，不可能造成！注意：若气体体积增大，既可以说是气体对外做正功，也可以说外界对气体做负功，而热力学第一定律里的W必须是指外界对气体做的功，所以，当气体体积增大时，外界对气体做负功，W取负值。若过程是绝热的，即Q＝0，则ΔU＝W，物体内能的增加量等于外界对物体做的功。若过程中不做功，即W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量等于物体从外界吸收的热量。若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体吸收的热量等于物体对外界做的功)。3.利用热力学第一定律判断理想气体的状态变化：例6.对于自热米饭很多人还不是很了解，自热米饭盒内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热能，不需要明火，温度可超过100℃，盖上盒盖便能在10～15分钟内迅速加热食品。自热米饭的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸。有关自热米饭盒爆炸的说法，正确的是(

)A．自热米饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B．在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体内能增加C．在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体温度降低D．自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，标志着每一个气体分子速率都增大了C例7．(2022·辽宁高考)一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统(

)A．对外界做正功B．压强保持不变C．向外界放热D．内能减少A例8．(2022·江苏高考)如图所示，一定质量的理想气体分别经历a→b和a→c两个过程，其中a→b为等温过程，状态b、c的体积相同，则(

)A．状态a的内能大于状态bB．状态a的温度高于状态cC．a→c过程中气体吸收热量D．a→c过程中外界对气体做正功C例9．(多选)如图，一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p-­V图中从a到b的直线所示。在此过程中(

)A．气体温度一直降低B．气体内能一直增加C．气体一直对外做功D．气体一直从外界吸热E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功BCDBDEADE例12.如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)．这就是著名的“卡诺循环”．

(1)该循环过程中，下列说法正确的是________．A．A→B过程中，外界对气体做功B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是________(选填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”)．若气体在A→B过程中吸收63kJ的热量，在C→D过程中放出38kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.CB→C25如果过程是沿曲线向横坐标V轴正向走的，体积增大，表示气体对外做正功，或外界对气体做负功。如右图1如果过程是沿曲线向横坐标V轴反向走的，体积减小，表示气体对外做负功，或外界对气体做正功。如右图2热力学p-V图里，曲线与横轴围成的面积就等于