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(共13张PPT)
改变内能的两种方式
回顾：
做功
热传递
外界对物体做功
物体对外界做功
内能增加
内能减少
吸热
放热
内能增加
内能减少
绝热过程
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，
内能的变化ΔU与热量Q及做的功W之间又有什么关系呢？
3.2 热力学第一定律
——shuaiestchi
一、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对它所做的功的和。
2.表达式：
ΔU＝ Q + W
热传递的热量
做功
内能的改变量
3.意义：热力学第一定律反映了功、热量跟系统内能改变之间的定量关系.
定律中各量的正、负号及含义
物理量 符号 意义 符号 意义
W ＋ 外界对物体做功 － 物体对外界做功
Q ＋ 物体吸收热量 － 物体放出热量
ΔU ＋ 内能增加 － 内能减少
ΔU = W + Q
判断气体是否做功的方法
一般情况下看气体的体积是否变化.
①若气体体积增大,表明气体对外界做功,W<0.(自由膨胀除外)
②若气体体积减小,表明外界对气体做功,W>0.
例1 一定质量的理想气体在某一过程中,外界对气体做了8×104 J的功,气体的内能减少了1.2×105 J,则根据热力学第一定律,下列各式中正确的是(　 )
A.W=8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=4×104 J
B.W=8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-2×105 J
C.W=-8×104 J,ΔU=1.2×105 J,Q=2×105 J
D.W=-8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-4×104 J
B
变式 如图所示,一定质量的理想气体由a状态变化到b状态,请在图像基础上思考以下问题:
(1)在变化过程中是气体对外界做功,还是外界对气体做功
(2)在变化过程中气体吸热,还是向外放热 气体内能如何变化
[答案]气体对外界做功　
[答案] 气体吸热　内能增加
例2：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0.1 m,这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2x 103 N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25 J。
(1)求上述压缩过程中气体内能的变化量。
(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9x103N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：(1)压缩过程活塞对气体做的功W1= F1l1= 2x103x0.1 J= 200 J
气体内能的变化量ΔU1=W1+Q1=200J-25J=175J
(2)气体膨胀过程中气体对外界所做的功W2=F2l2=-9x103 x0.1J=-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175 J,在膨胀做功过程中气体内能减少了930 J。
练习1. (热力学第一定律与气体实验定律的综合应用)[2022·青岛二中期中] 如图所示,汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体,汽缸和活塞是绝热的,汽缸固定不动,一条细线左端连接在活塞上,另一端跨过定滑轮后吊着一个装沙的小桶,开始时活塞静止,某时刻开始小桶中的沙缓慢漏出,不计活塞与汽缸壁的摩擦,则下列说法正确的是(　 )
A.汽缸内的活塞向右运动
B.汽缸内气体的内能变小
C.汽缸内气体的压强减小
D.汽缸内气体的分子平均动能变大
D
练习2. (热力学第一定律与气体实验定律的综合应用)(多选)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C,其V-T图像如图所示.下列说法正确的是 (　 )
A.A→B的过程中,气体对外界做功
B.A→B的过程中,气体放出热量
C.B→C的过程中,气体压强不变
D.A→B→C的过程中,气体内能增加
BC
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