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3.2 熱力學第一定律
第二章 熱力學定律
目錄
CONTENTS
熱力學第一定律
01
熱力學第一定律的應用
02
思考與討論：
汽缸內有一定質量的氣體，壓縮氣體的同時給汽缸加熱。那么，氣體內能的變化會比單一方式（做功或傳熱）更明顯。這是為什么呢？
改變內能的兩種方式
回顧：
做功W
熱傳遞Q
外界對物體做功
物體對外界做功
內能增加
內能減少
吸熱
放熱
內能增加
內能減少
絕熱過程
僅傳熱過程
如果物體在跟外界同時發生做功和熱傳遞的過程中，
內能的變化ΔU與熱量Q及做的功W之間又有什么關系呢？
熱力學第一定律
01
一、熱力學第一定律
1.內容：一個熱力學系統的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與對它所做的功的和。
2.表達式：
ΔU＝ Q +W
熱傳遞的熱量
做功
內能的改變量
3.意義：熱力學第一定律反映了功、熱量跟系統內能改變之間的定量關系.
思考與討論：
一定質量的氣體，膨脹過程中是外界對氣體做功還是氣體對外界做功？如果膨脹時氣體對外做功是135J，同時向外放熱85J，氣體內能變化量是多少？內能是增加了還是減少了？請你通過這個例子總結功和熱量取正、負值的物理意義。
熱力學第一定律的應用
02
二、熱力學第一定律的應用
1.定律中各量的正、負號及含義：
物理量 符號 意義 符號 意義
W + -
Q + -
ΔU + -
外界對物體做功
物體吸收熱量
內能增加
物體對外界做功
物體放出熱量
內能減少
ΔU= Q +W
二、熱力學第一定律的應用
2.判斷是否做功的方法：
一般情況下外界對物體做功與否，需看物體的體積是否變化。
(1)若物體體積增大，表明物體對外界做功，W<0。
(2)若物體體積減小，表明外界對物體做功，W>0。
二、熱力學第一定律的應用
3.對理想氣體應用熱力學第一定律：
理想氣體：在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體。
1、忽略分子勢能，只有分子動能
2、內能看溫度，做功看體積
①溫度不變，理想氣體內能不變△U=0
②氣體體積減小→外界對氣體做功 W＞0
③氣體積增大→氣體對外界做功 W＜0
【例題】如圖，一臺四沖程內燃機，活塞在壓縮沖程某段時間內移動的距離為0.1 m，這段過程活塞對氣體的壓力逐漸增大，其做的功相當于2×103 N的恒力使活塞移動相同距離所做的功(如圖甲)。內燃機工作時汽缸溫度高于環境溫度，該過程中壓縮氣體傳遞給汽缸的熱量為25 J。求：
(1)求上述壓縮過程中氣體內能的變化量；
(2)燃燒后的高壓氣體對活塞做功，氣體推動活塞移動0.1 m，其做的功相當于9×103 N的恒力使活塞移動相同距離所做的功(如圖乙)，該做功過程氣體傳遞給汽缸的熱量為30 J，求此做功過程氣體內能的變化量。
課堂練習
03
1．一定質量的理想氣體在某一過程中，外界對氣體做功7.0×104 J，氣體內能減少1.3×105 J，則此過程（　?。?br/>A．氣體從外界吸收熱量2.0×105 J
B．氣體向外界放出熱量2.0×105 J
C．氣體從外界吸收熱量6.0×104 J
D．氣體向外界放出熱量6.0×104 J
B
練習1. (熱力學第一定律與氣體實驗定律的綜合應用)[2022·青島二中期中] 如圖所示,汽缸內用活塞封閉一定質量的理想氣體,汽缸和活塞是絕熱的,汽缸固定不動,一條細線左端連接在活塞上,另一端跨過定滑輪后吊著一個裝沙的小桶,開始時活塞靜止,某時刻開始小桶中的沙緩慢漏出,不計活塞與汽缸壁的摩擦,則下列說法正確的是(　 )
A.汽缸內的活塞向右運動
B.汽缸內氣體的內能變小
C.汽缸內氣體的壓強減小
D.汽缸內氣體的分子平均動能變大
D
練習2. (熱力學第一定律與氣體實驗定律的綜合應用)(多選)一定質量的理想氣體從狀態A經過狀態B變化到狀態C,其V-T圖像如圖所示.下列說法正確的是 (　 )
A.A→B的過程中,氣體對外界做功
B.A→B的過程中,氣體放出熱量
C.B→C的過程中,氣體壓強不變
D.A→B→C的過程中,氣體內能增加
BC
2．將裝有一定質量氧氣的薄鋁筒開口向下浸入20℃的水中，如圖所示，緩慢推動鋁筒，使其下降2m，鋁筒內氧氣無泄漏，不計氣體分子間相互作用，則鋁筒在緩慢下降過程中，氧氣（　?。?br/>A．從外界吸熱 B．對外界做正功
C．向外界放熱 D．內能減小
C
4．一定質量的理想氣體從狀態a開始，經歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態，其P-T圖像如圖所示，其中對角線ac的延長線過原點O。下列判斷錯誤的是（?。．氣體在a、c兩狀態的體積相等B．氣體在狀態a時的內能大于它在狀態c時的內能C．在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功D．在過程bc中外界對氣體做的功等于在過程da中氣體對外界做的功
C

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