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1 功、热和内能的改变
第三章 热力学定律
新课引入
内能
内能的改变
物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。
做功
热传递
一、焦耳的实验
重力做功相同
水升温相同
一、焦耳的实验
电做功相等
系统升温相同
一、焦耳的实验
状态1
状态2
W1
W2
W3
W4
二、功与内能的改变
功与内能的改变
系统在绝热过程中由状态1变化到状态2时内能的增量，等于外界对系统所做的功，即
ΔU=U2-U1=W
二、功与内能的改变
此图片为视频缩略图，若要使用此资源请下载视频《压缩空气做功》。
二、功与内能的改变
此图片为视频缩略图，若要使用此资源请下载视频《气体膨胀对外做功》。
三、热与内能的改变
热与内能的改变
如果一个热力学系统仅通过热传递改变了内能，外界并没有对系统做功，那么系统由状态l变化到状态2的过程中，系统内能的增量就等于它所吸收的热量，可以表示为
ΔU=U2-U1=Q
典题剖析
例1 (多选)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间的相互作用，则缸内气体( )
A．对外做正功，分子的平均动能减小
B．对外做正功，内能增大
C．对外做负功，分子的平均动能增大
D．对外做正功，内能减小
AD
典题剖析
例1 (多选)下列所述现象中属于利用热传递的方式来传热的是( )
A．冬天，用手去拿室外的铁块，手感到冷
B．夏天，开空调一段时间后整个房间内温度降低
C．子弹打穿木板后其温度升高
D．冬天，用暖水袋暖手
AD
课堂小结
2 热力学第一定律
第三章 热力学定律
新课引入
做功并传热
同时采用做功和传热，气体内能增加的情况与只采用单一方式时有区别吗？
一、热力学第一定律
既没有吸收热量也没有放出热量
①如果外界做的功为W，则它的内能如何变化？变化了多少？
②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？
一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，它的内能就增加多少；物体对外界做多少功，它的内能就减少多少。
结论
即Q=0时， U=W。
一、热力学第一定律
结论
外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功
①如果物体吸收热量Q，它的内能如何变化？变化了多少？
②如果放出热量Q，它的内能如何变化？变化了多少？
如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么物体吸收了多少热量，它的内能就增加多少，物体放出了多少热量，它的内能就减少多少。
即时，。
一、热力学第一定律
系统因外界对其做功而改变的内能
系统因外界对其传热而改变的内能
系统实际发生的内能的变化量
内能的变化
外界对系统所做的功
系统从外界吸收的热量
对于气体，压缩气体时，外界对气体做功；气体膨胀时，气体对外界做功。
一、热力学第一定律
若，表示内能增加
①外界对系统做功、外界向系统传递热量，如何选取W和Q的正负？
②系统对外界做功、系统向外界传递热量，如何选取W和Q的正负？
③如果系统对外界做功W的同时，系统又向外界传递热量Q，那么系统的内能如何变化
一、热力学第一定律
物理量 取正号（+）的意义 取负号（-）的意义
功W 外界对系统做功 系统对外界做功
热量Q 系统吸热 系统放热
内能的变化量 内能增加 内能减少
二、热力学第一定律的应用
如图，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0.1 m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2×103 N的恒力使活塞移动相同距离所做的功(图压缩冲程)。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25 J。
(1)求上述压缩过程中气体内能的变化量。
内燃机
压缩冲程
二、热力学第一定律的应用
解:(1)压缩过程活塞对气体做的功
气体内能的变化量
压缩冲程
二、热力学第一定律的应用
如图，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0.1 m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2×103 N的恒力使活塞移动相同距离所做的功(图压缩冲程)。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25 J。
做功冲程
(2)燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1 m，其做的功相当于9×103 N的恒力使活塞移动相同距离所做的功(图做功冲程)，该做功过程气体传递给汽缸的热量为30 J，求此做功过程气体内能的变化量。
内燃机
二、热力学第一定律的应用
压缩冲程
解：（2）气体膨胀过程中气体对外界所做的功
气体内能的变化量
汽缸内气体在压缩过程中内能增加了175 J，在膨胀做功过程中气体内能减少了930 J。
典题剖析
例 1 关于物体内能的变化，以下说法中正确的是( )
A．物体吸收热量，内能一定增大
B．物体对外做功，内能一定减少
C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变
D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变
C
典题剖析
例 2 一定质量的气体，在被压缩的过程中外界对气体做功300 J，但这一过程中气体的内能减少了300 J，问气体在此过程中是吸热还是放热？吸收（或放出）多少热量？
解：根据热力学第一定律，可得
Q为负值表示气体放热，因此气体放出600 J的热量。
课堂小结
（一）热力学第一定律
物理量 取正号（+）的意义 取负号（-）的意义
功W 外界对系统做功 系统对外界做功
热量Q 系统吸热 系统放热
内能的变化量 内能增加 内能减少
（二）热力学第一定律的应用

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