3.2热力学第一定律 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册

3.2热力学第一定律汽缸内有一定质量的气体，压缩气体的同时给汽缸加热。那么，气体内能的变化比单一方式（做功或传热）更明显。这是为什么呢？一、热力学第一定律①做功：单纯地对系统做功（热力学系统的绝热过程），内能的变化量与功的关系是知识回顾：改变内能的两种方式分别是什么？ΔU=W②热传递：单纯地对系统传热，则内能的变化量与传递热量的关系是ΔU=QΔU=Q+W思考：当外界既对系统做功又对系统传热时，内能的变化量应该是？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=Q+W二、热力学第一定律的应用与热力学第一定律相匹配的符号法则做功W热量Q内能的改变ΔU取正值“＋”外界对系统做功系统从外界吸收热量系统的内能增加取负值“－”系统对外界做功系统向外界放出热量系统的内能减少如图3.2-1，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图3.2-2甲）。内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25J。（1）求上述压缩过程中气体内能的变化量。解：（1）压缩过程活塞对气体做的功W1＝F1l1＝2×103×0.1J＝200J气体内能的变化量ΔU1＝W1＋Q1＝200J－25J＝175J（2）燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1m，其做的功相当于9×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图3.2-2乙），该做功过程气体传递给汽缸的热量为30J，求此做功过程气体内能的变化量。解：（2）气体膨胀过程中气体对外界所做的功W2＝F2l2＝-9×103×0.1J＝-900J气体内能的变化量ΔU2＝W2＋Q2＝-900J-30J＝-930J汽缸内气体在压缩过程中内能增加了175J，在膨胀做功过程中气体内能减少了930J。热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律的应用1.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,使容器内的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,内能减少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C2.如图所示的汽缸,内部封闭有一定质量的理想气体。外力推动活塞P压缩气体,对汽缸内气体做功800J,同时气体向外界放热200J,则汽缸内气体的()A.温度升高,内能增加600JB.温度升高,内能减少200JC.温度降低,内能增加600JD.温度降低,内能减少200JA3.如图所示的p-V图中,一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时,从外界吸收热量420J,同时做功300J,当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时,做功200J,过程Ⅱ中气体吸收或放出的热量是()A.吸热80J B.吸热220JC.放热520J D.放热320JD4.如图所示,一个密闭汽缸封闭着一部分空气。用活塞压缩汽缸里的空气,对空气做了9