32热力学第一定律课件高二下学期物理人教版选择性

2.热力学第一定律

回顾:改变系统内能的方式？做功热传递

单纯做功(绝热)

U=W

单纯传热

U

=Q外界对系统做功(W>0),系统内能增加；系统对外界做功(W<0),系统内能减少;物体吸热(Q>0),内能增加；物体放热(Q<0),内能减少；若外界对系统做功20J,同时外界向它传递热量30J,则系统内能如何变化?1.内容:一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量Q与外界对它所做的功W之和。一.热力学第一定律2.表达式:ΔU＝W+Q3.ΔU,W,Q正负含义:问题1.只要吸收热量,内能一定增加？问题2.只要外界对系统做功,内能一定增加？判断做功W的方法:压缩气体V减小外界对气体做功绝热U增加气体膨胀V增加气体对外界做功绝热U减小气体自由膨胀V增加气体对外界不做功绝热U不变K气体A空气BK气体A真空B★★★气体的自由膨胀不做功。K气体AF1.(热力学第一定律的理解)(多选)下列过程可能发生的是()A.物体吸收热量，对外做功，同时内能增加B.物体吸收热量，对外做功，同时内能减少C.外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少D.外界对物体做功，同时物体放热，内能增加ABD2.如图所示是封闭的汽缸，内部封有一定质量的理想气体。外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200J，则缸内气体的()A.温度升高，内能增加600J B.温度升高，内能减少200JC.温度降低，内能增加600J D.温度降低，内能减少200JA3.若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，则此过程中下列说法正确的是(

)A.气泡内气体的内能增加B.气泡内气体的内能减少C.气泡内气体从外界吸收了0.6J的热量D.气泡内气体向外界放出了0.6J的热量C4.一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，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－W1

B.Q1＝Q2C.W1＝W2

D.Q1>Q2A

5.如图所示，在A→B和D→A的过程中，气体放出的热量分别为4J和20J。在B→C和C→D的过程中，气体吸收的热量分别为20J和12J。求气体完成一次循环对外界所做的功。完成循环气体内能不变，ΔU=0所以Q=-8J，故气体对外做功为8J

二.能量守恒定律

能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，其总量保持不变。三.第一类永动机(阅读教材)永动机：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.“又要马儿跑，又要马儿不吃草”第一类永动机不可能制成,违背了能量守恒定律(1)某种形式的能减少,一定有其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等。(2)某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等。2.下列对能量守恒定律的认识正确的是()A.某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不可能制成的D.石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了1.

有关能量的转化和守恒定律，下列说法正确的是()A.只适用于机械能与内能的相互转化B.只适用能量转化过程C.“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律D.根据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变DABC1.气体对外做功计算:气体m(1)等压变化:等压变化P-V图下方(与坐标轴所围的面积)的“面积”表示做功多少。PVVaVb非等压变化(2)非等压变化2.外界对气体做功计算:(1)等压变化:找出气体对外界的力找出外界对气体的力(2)非等压变化:总结"热一定律"中功W的具体算法1.如图所示在绝热汽缸内，有一绝热活塞封闭一定质量的气体，开始时缸内气体温度为27℃,封闭气柱长为9cm,活塞横截面积S＝50cm2.现通过汽缸底部电阻丝给气体缓慢加热一段时间,此过程中气体吸热22J,稳定后气体温度变为127℃.已知大气压强等于105Pa,活塞与汽缸间无摩擦,不计活塞重力．(1)加热后活塞到汽缸底部的距离；(2)此过程中气体对外做功多少？(3)此过程中气体内能改变了多少．2.如图所示，内壁光滑的绝热汽缸固定在水平面上，其右端由于有挡板，厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距汽缸右端的距离为0.2m。现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105Pa。已知活塞的横截面积为0.04m2，外部大气压强为1×105Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J，则封闭气体的内能变化量为()A.400J

B.1200JC.2000J

D.2800J

专题提升二热力学第一定律和气体实验定律的综合应用(2)体积V变化分析做功问题。关键:ΔU=W+Q(4)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热。气体V增大,气体对外做功(W<0);气体V减小,外界对气体做功(W>0)。(3)理想气体内能看温度。一定质量的理想气体的内能仅与温度有关。提升1热力学第一定律和热学图像的综合(1)能根据热学图像能看出或计算出相应的:P,V,T及变化1.

在如图甲所示的密闭汽缸内装有一定质量的理想气体，图乙是它从状态A变化到状态B的V－T图像。已知图线AB的反向延长线通过坐标原点，气体在A点的压强为p＝1.0×105Pa，在从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量Q＝6.0×102J，求：(1)气体在状态B的体积VB；(2)此过程中气体内能的增量ΔU。(1)8.0×10－3m3(2)400J

2.(多选)如图4所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，dc平行于纵坐标轴，ab的延长线过原点，以下说法正确的是()A.从状态a到d，气体对外做功B.从状态d到c，气体不吸热也不放热C.从状态c到b，气体放热D.从状态b到a，气体吸热ACD2.

一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图像如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27℃。(1)求该气体在状态B、C时的温度；(2)该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热？传递的热量是多少？(1)－73℃27℃(2)吸热200J3.一定质量理想气体的状态变化如图所示，该气体从状态a沿圆形线变化到状态b、c、d，最终回到状态a，则()A.从状态a到状态b是等温变化过程B.从状态a到状态c是等压膨胀过程C.从状态a到状态c，气体放出热量、内能增大D.从状态a经b、c、d回到状态a，气体放出热量D4.某汽车的四冲程内燃机利用奥托循环进行工作，该循环可视为由两个绝热过程和两个等容过程组成如图所示为一定质量的理想气体所经历的奥托循环，则该气体（）A.在a→b的过程中，外界对其做的功全部用于增加内能B.在状态a和c时气体分子的平均动能可能相等C.在b→c的过程中，气体温度不变D.在一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量A提升2热力学第一定律和气体实验定律的综合1.

如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的汽缸内，活塞可沿汽缸无摩擦地滑动。活塞面积S＝1.0×10－3m2，质量m＝2kg，汽缸竖直放置时，活塞相对于底部的高度h＝1.2m，室温等于27℃；现将汽缸置于77℃的热水中，已知大气压强p0＝1.0×105Pa，g取10m/s2。(1)求平衡时活塞离汽缸底部的距离及压强；(2)此过程中内部气体吸收热量28.8J，求气体内能的变化量。(1)1.4m，1.2×105Pa(2)4.8J算P,V,TΔU＝W+Q算ΔU,W,Q2.绝热汽缸倒扣在水平地面上(汽缸侧壁有一小口)，缸内装有一电热丝，缸内有一光滑的绝热活塞，封闭一定质量的理想气体，活塞下吊着一重力为G的重物，活塞重力为G0，活塞的截面积为S，开始时封闭气柱的高为h，气体的温度为T1，大气压强为p0。现给电热丝缓慢加热，若气体吸收热量Q时，活塞下降了h，问：(1)气体的温度升高多少？压强多大？(2)气体的内能增加多少？(1)T1，(2)Q－(p0S－G－G0)h

3.如图所示，横截面积S＝10cm2的活塞，将一定质量的理想气体封闭在竖直放置的圆柱形导热汽缸内，开始活塞与汽缸底部距离H＝30cm。在活塞上放一重物，待整个系统稳定后。测得活塞与汽缸底部距离变为h＝25cm。已知外界大气压强始终为p0＝1×105Pa，不计活塞质量及其与汽缸之间的摩擦，取g＝10m/s2。求：(1)所放重物的质量；(2)在此过程中外界对气体做功多少？(3)在此过程中被封闭气体与外界交换的热量。4.如图所示，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体。p0和T0分别为大气的压强和温度，已知气体内能U与温度T的关系为U＝aT，a为正的常量；汽缸内气体的所有变化过程都是缓慢的，求：(1)缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q。5.如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，横截面积为10cm2的活塞，将一定质量的理想气体封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底30cm处设有卡槽a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动