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第十章第十章 热力学定律热力学定律第第3 3节节 热力学第一定律热力学第一定律 能量守恒定律能量守恒定律1给你一段铁丝，想给你一段铁丝，想让它的温度升高，让它的温度升高，你有哪些方法？你有哪些方法？2改变内能的两种方式做功热传递对内对内对外对外吸热吸热放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）3绝热过程绝热过程仅传热过程仅传热过程如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能的变化内能的变化ΔU与热量Ｑ及做的功Ｗ之间又有什么关系呢？与热量Ｑ及做的功Ｗ之间又有什么关系呢？ 4一、热力学第一定律一、热力学第一定律1.1.一个物体，它既没有吸收热量也没一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那么：有放出热量，那么：①①如果外界做的功为Ｗ，则它的内能如果外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？如何变化？变化了多少？②②如果物体对外界做的功为Ｗ，则它如果物体对外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？变化了多少？的内能如何变化？变化了多少？51.1.一个物体，如果它既没有一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，吸收热量也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，那么，外界对它做多少功，它的内能就增加多少；物它的内能就增加多少；物体对外界做多少功，它的体对外界做多少功，它的内能就减少多少内能就减少多少. . 62.一个物体，如果外界既没有对物体一个物体，如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么：做功，物体也没有对外界做功，那么：①①如果物体吸收热量Ｑ，它的内能如如果物体吸收热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？何变化？变化了多少？ ②②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变如果放出热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？化？变化了多少？72.2.如果外界既没有对物体做如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，物体也没有对外界做功，那么物体吸收了多少功，那么物体吸收了多少热量，它的内能就增加多热量，它的内能就增加多少，物体放出了多少热量，少，物体放出了多少热量，它的内能就减少多少它的内能就减少多少. .83.如果物体在跟外界同时发生如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能做功和热传递的过程中，内能的变化的变化ΔU与热量Ｑ及做的功Ｗ与热量Ｑ及做的功Ｗ之间又有什么关系呢？之间又有什么关系呢？ 9一个热力学系统的内能增加量等于外界向一个热力学系统的内能增加量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，它传递的热量与外界对它所做的功的和，这个关系叫做这个关系叫做热力学第一定律热力学第一定律. .ΔU ΔU 物体内能的增加量物体内能的增加量 W W 外界对物体做的功外界对物体做的功 Q Q 物体吸收的热量物体吸收的热量 ΔU＝＝W + Q10思考与讨论：思考与讨论：一定量的气体，膨胀过程中是外界对气体做一定量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功？如果膨胀时做的功功还是气体对外界做功？如果膨胀时做的功是是135J135J，同时向外放热，同时向外放热85J85J，气体的内能变化，气体的内能变化量是多少？内能是增加了还是减少了？量是多少？内能是增加了还是减少了？请你通过这个例子总结请你通过这个例子总结ΔU、、 Q、、 W几个量取正、几个量取正、负值的意义。

负值的意义11定律中各量的正、负号及含义物理量物理量 符号符号意义意义符符号号意义意义W W+ +外界对系外界对系统做功统做功－－系统对外系统对外界做功界做功Q Q+ +系统吸收系统吸收热量热量－－系统放出系统放出热量热量ΔUΔU+ +内能增加内能增加－－内能减少内能减少12三、应用三、应用 例题：一定量的气体从外界吸收了例题：一定量的气体从外界吸收了2.6×102.6×105 5J J的热量，内能增加了的热量，内能增加了4.2 ×104.2 ×105 5J J问：问：①①是气体对外界做了功，还是外界对气体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？做了功？做了多少焦耳的功？解：①根据ΔU = W + Q 得　　　　　　　　　　W = ΔU － Q = 4.2 ×105J － 2.6×105J= 1.6×105J W为正值，外界对气体做功，做了1.6×105J 的功＇解：②同理可得：W =ΔU － Q = 1.6 ×105J － 2.6×105J= － 1.0×105J W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＇＇ ② ②如果气体吸收的热量仍为如果气体吸收的热量仍为2.6×102.6×105 5J J不变，不变，但是内能只增加了但是内能只增加了1.6×101.6×105 5J J，这一过程做功情，这一过程做功情况怎样？况怎样？13学以致用学以致用例例1、、一定量的气体，从外界吸收热量一定量的气体，从外界吸收热量2.7×105J，， 内能增加内能增加4.3×105J。

在这一过程中，是气体对外做在这一过程中，是气体对外做功，还是外界对气体做功？做了多少功？功，还是外界对气体做功？做了多少功？解析：解析：Q=+2.7×105JΔU=+4.3×105J﹀ΔU＝＝W + Q得：得： W=1.6×105J ＞014四、能量守恒定律四、能量守恒定律用热力学第一定律解释柴油机正常工用热力学第一定律解释柴油机正常工作时压燃的原理作时压燃的原理 活塞压缩气体，活塞对气体做功，由于活塞压缩气体，活塞对气体做功，由于时间很短，散热可以不计，机械能转化为时间很短，散热可以不计，机械能转化为气体的内能，温度升高，达到柴油燃点，气体的内能，温度升高，达到柴油燃点，可可“点燃点燃”柴油能量既不会凭空产生，也不会凭空消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，体；在转化和转移过程中其总量不变，这就是能量守恒定律这就是能量守恒定律.15五、永动机不可能制成五、永动机不可能制成永动机：永动机：不消耗任何能量，却可以源不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动源不断地对外做功，这种机器叫永动机机. .人们把这种不消耗能量的永动机叫人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机第一类永动机. .（不吃草的马）（不吃草的马） 根据能量守恒定律，任何一部机器，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，形式，而不能无中生有地制造能量，因此因此第一类永动机是不可能制成的第一类永动机是不可能制成的. .16结果：结果：制造永动机的千万次努力都以制造永动机的千万次努力都以失败而告终失败而告终概念：概念：不需要动力或燃料，却能源源不断不需要动力或燃料，却能源源不断对外做功的机器对外做功的机器原因：原因：违背了能量守恒定律违背了能量守恒定律第一类永动机第一类永动机1718<1>、是一个普遍适用的定律、是一个普遍适用的定律能量守恒定律的重要性能量守恒定律的重要性<2>、将各种现象联系在一起、将各种现象联系在一起<3>、指导着人们的生产、科研、指导着人们的生产、科研<4>、、19世纪自然科学三大发现之一世纪自然科学三大发现之一19例例2：：水水平平马马路路上上行行驶驶的的汽汽车车，，在在发发动动机机熄熄火火后后，，速速度度越越来来越越慢慢，，最最后后停停止止。

这这一一现现象象符符合合能能的的转转化化和和守守恒恒定定律律吗吗？？如如果果符符合合，，汽车失去的动能变成了什么？汽车失去的动能变成了什么？n n分析：分析：分析：分析：汽车发动机熄火后，汽车要克服阻力做功，汽车发动机熄火后，汽车要克服阻力做功，汽车发动机熄火后，汽车要克服阻力做功，汽车发动机熄火后，汽车要克服阻力做功，当所克服阻力做的功等于其熄火时的动能时，汽车当所克服阻力做的功等于其熄火时的动能时，汽车当所克服阻力做的功等于其熄火时的动能时，汽车当所克服阻力做的功等于其熄火时的动能时，汽车即停止运动在这一过程中，汽车克服阻力做的功即停止运动在这一过程中，汽车克服阻力做的功即停止运动在这一过程中，汽车克服阻力做的功即停止运动在这一过程中，汽车克服阻力做的功要转变成地面、轮胎的内能，所以在这个过程中能要转变成地面、轮胎的内能，所以在这个过程中能要转变成地面、轮胎的内能，所以在这个过程中能要转变成地面、轮胎的内能，所以在这个过程中能量还是守恒的，是机械能转变成内能了量还是守恒的，是机械能转变成内能了量还是守恒的，是机械能转变成内能了量还是守恒的，是机械能转变成内能了2021小结小结：：1、热力学第一定律：、热力学第一定律： ΔU = W + QΔU = W + Q 2、能量守恒定律：、能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消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，体；在转化和转移过程中其总量不变，这就是这就是能量守恒定律能量守恒定律. .221、图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气，以U甲、U乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中（ ）（Ａ）（Ａ）U甲甲不变，不变，U乙乙减小减小（Ｂ）（Ｂ）U甲甲增大，增大，U乙乙不变不变（Ｃ）（Ｃ）U甲甲增大，增大，U乙乙减小减小（Ｄ）（Ｄ）U甲甲不变，不变，U乙乙不变不变C C小试身手小试身手232、、固定容器及可动活塞固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导都是绝热的，中间有一导热的固定隔板热的固定隔板B，，B的两边分别盛有气体甲和气体乙的两边分别盛有气体甲和气体乙。

现将活塞现将活塞P缓慢地向缓慢地向B移动一段距离，已知气体的移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动温度随其内能的增加而升高，则在移动P的过程中的过程中（（ ））A、外力对乙做功，甲的内能不变外力对乙做功，甲的内能不变B、外力对乙做功，乙的内能不变外力对乙做功，乙的内能不变C、乙传递热量给甲，乙的内能增加乙传递热量给甲，乙的内能增加D、乙的内能增加，甲的内能不变乙的内能增加，甲的内能不变甲甲乙乙BPC C243、一定质量的理想气体由状态一定质量的理想气体由状态ⅠⅠ(p1，，V1，，T1)被压缩至状态被压缩至状态ⅡⅡ(p2，，V2，，T2)，已知，已知T2＞＞ T1，，则该过程中则该过程中（（ ））A．气体的内能一定是增加的．气体的内能一定是增加的B．气体可能向外界放热．气体可能向外界放热C．气体一定从外界吸收热量．气体一定从外界吸收热量D．气体对外界做正功．气体对外界做正功AB254．．一一定定量量的的气气体体吸吸收收热热量量，，体体积积膨膨胀胀并并对对外外做做功功，，则此过程的末态与初态相比，则此过程的末态与初态相比， （（ ））A．气体内能一定增加．气体内能一定增加 B．气体内能一定减小．气体内能一定减小C．气体内能一定不变．气体内能一定不变 D．气体内能是增是减不能确定．气体内能是增是减不能确定D265．下列说法正确的是．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．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．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．气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均 动能越大动能越大D．气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均．气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均 动能越大动能越大D276．下列说法正确的是．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．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．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．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．一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少D28 7．．一一定定质质量量的的理理想想气气体体，，从从某某一一状状态态开开始始，，经经过过一一系系列列变变化化后后又又回回一一开开始始的的状状态态，，用用W1表表示示外外界界对对气气体体做做的的功功，，W2表表示示气气体体对对外外界界做做的的功功，，Q1表表示示气气体体吸吸收收的的热热量量，，Q2表表示示气气体体放放出出的的热热量量，，则则在在整整个过程中一定有个过程中一定有（（ ））A．．Q1—Q2=W2—W1B．．Q1=Q2C．．W1=W2 D．．Q1>Q2点拨：点拨：整个过程的内能不变，整个过程的内能不变， ΔE = 0 由热力学第一定律由热力学第一定律 ΔE=W总总+Q总总=0Q总总= - W总总 ∴∴ Q1—Q2=W2—W1A298. 如如图图所所示示,密密闭闭绝绝热热的的具具有有一一定定质质量量的的活活塞塞,活活塞塞的的上上部部封封闭闭着着气气体体,下下部部为为真真空空,活活塞塞与与器器壁壁的的摩摩擦擦忽忽略略不不计计,置置于于真真空空中中的的轻轻弹弹簧簧的的一一端端固固定定于于理理想想气气体体容容器器的的底底部部.另另一一端端固固定定在在活活塞塞上上,弹弹簧簧被被压压缩缩后后用用绳绳扎扎紧紧,此此时时弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能为为EP(弹弹簧簧处处于于自自然然长长度度时时的的弹弹性性势势能能为为零零),现现绳绳突突然然断断开开,弹弹簧簧推推动动活活塞塞向向上上运运动动,经经过过多多次次往往复复运动后活塞静止运动后活塞静止,气体达到平衡态气体达到平衡态,经过此过程经过此过程（（ ））A．． EP全部转换为气体的内能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一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍其余部分仍 为弹簧的弹性势能为弹簧的弹性势能C．． EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D．． EP一部分转换成活塞的重力势能一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换一部分转换 为气体的内能为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能其余部分仍为弹簧的弹性势能理想理想气体气体 D3031。