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1、强基固本 考点突破 第 3课时 热力学第一定律与 能量守恒定律 强基固本 考点突破 知 识 梳 理 知识点一 、 热力学第一定律 1 改变物体内能的两种方式 (1) ； (2)热传递 。 2 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 与外界对它所做的功的和 。 (2)表达式： U 。 做 功 热量 Q W 强基固本 考点突破 (3)U 中正、负号法则： Q W W Q U 外界对物体做功 物体 吸收 热量 内能 增加 物体对外界做功 物体 放出 热量 内能 减少 强基固本 考点突破 知识点二 、 能量守恒定律 1 内容 能 量既不会凭空产生 ， 也不会凭空消失
2、， 它只能从一种形式 为另一种形式 ， 或者是从一个物体 到别的物体 ， 在 或 的过程中 ， 能量的 保持不变 。 2 条件 能 量守恒定律是自然界的 ， 某一种形式的能是否守恒是有条件的 。 3 第一类永动机是不可能制成的 ， 它违背 了 。 转化 转移 转化 转移 总量 普遍规律 能量守恒定律 强基固本 考点突破 思维深化 判断正误 ， 正确的画 “ ” ， 错误的画 “ ” 。 (1)为 了增加物体的内能 ， 必须对物体做功或向它传递热量 ，做功和热传递的实质是相同的 。 ( ) (2)绝热过程中 ， 外界压缩气体做功 20 J， 气体的内能可能不变 。 ( ) (3)在给自行车打气时
3、 ， 会发现打气筒的温度升高 ， 这是因为打气筒从外界吸热 。 ( ) 答案 (1) (2) (3) 强基固本 考点突破 题 组 自 测 题组 对热力学第一定律及能量守恒定律的理解 1 一 定质量的理想气体在某一过程中 ， 外界对气体做功 104 J， 气体内能减少 105 J， 则此过程 ( ) A 气体从外界吸收热量 105 J B 气体向外界放出热量 105 J C 气体从外界吸收热量 104 J D 气体向外界放出热量 104 J 解析 根据热力学第一定律 ， W Q U， 所以 Q U W 105J 104J 105J， 105J。 答案 B 强基固本 考点突破 2 木 箱静止于水平
4、地面上 ， 现在用一个 80 0 m， 木箱受到的摩擦力为 60 N， 则转化为木箱与地面系统的内能 ( ) A U 200 J， 600 J B U 600 J， 200 J C U 600 J， 800 J D U 800 J， 200 J 解析 由于木箱在推动中受到滑动摩擦力 ， 其与相对位移的乘积为系统的内能增量 ， 即 U 60 10 J 600 J， 由能量守恒定律可得 U 80 10 J 600 J 200 J。故正确答案为 B。 答案 B 强基固本 考点突破 3 如 图 1所示，一定质量的理想气体由状态 a沿 c，吸收了 340 对外做功 120 J。若该气体由状态 a沿 外做
5、功 40 J，则这一过程中气体 _(填 “ 吸收 ” 或 “ 放出 ” )_ 图 1 强基固本 考点突破 解析 由热力学第一定律可得 ， 该气体由状态 a沿 U W Q 120 J 340 J220 J， 因此该气体由状态 a沿 U220 J ( 40 J) 260 J， 显然此过程中气体从外界吸收热量 。 答案 吸收 260 强基固本 考点突破 考点 对热力学第一定律的理解 1 热 力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的 ， 而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系 ， 即 U Q W。 强基固本 考点突破 2 几种特殊情况 (1)若 过程是绝热的 ，
6、则 Q 0， W U， 外界对物体做的功等于物体内能的增加量 。 (2)若过程中不做功 ， 即 W 0， 则 Q U， 物体吸收的热量等于物体内能的增加量 。 (3)若过程的始末状态物体的内能不变 ， 即 U 0， 则 WQ 0或 W Q。 外界对物体做的功等于物体放出的热量 。 强基固本 考点突破 【 例 1】 (多选 )(2014广东卷， 17)用 密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图 2所示，充气袋四周被挤压时， 假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体 ( ) A体积减小，内能增大 B体积减小，压强减小 C对外界做负功，内能增大 D对外界做正功， 压强减小 图 2 强基固本 考点突
7、破 解析 充气袋被挤压时，气体体积减小，外界对气体做正功，由于袋内气体与外界无热交换，据热力学第一定律判知气体内能增加，故 A 、 C 正确；袋内气体温度升高，体积减小，由方程C 判知气体压强变大，故 B 、 D 错误。 答案 强基固本 考点突破 【 变式训练 】 1 一 定质量的气体 ， 在从状态 1变化到状态 2的过程中 ， 吸收热量 280 J， 并对外做功 120 J， 试问： (1)这些气体的内能怎样发生变化 ？ 变化了多少 ？ (2)如果这些气体又返回原来的状态 ， 并放出了 240 那么在返回的过程中是气体对外界做功 ， 还是外界对气体做功 ？ 做功多少 ？ 强基固本 考点突破
8、解析 ( 1) 由热力学第一定律可得 U W Q 120 J 280 J 160 J ，气体的内能增加了 160 J 。 ( 2) 由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从状态 2 回到状态1 的过程中内能应减少，其减少量应等于从状态 1 到状态 2 的过 程中内能的增加量，则从状态 2 到状态 1 的内能应减少 160 J ，即 U 160 J ，又 Q 240 J ，根据热力学第一定律得： U W Q ，所以 W U Q 160 J ( 240 J) 80 J ，即外界对气体做功 80 J 。 答案 ( 1) 增加 160 J ( 2) 外界对气体做功 80 J 强基固本 考点突破 考点二
9、热力学定律与气体实验定律的综合应用 【 例 2】 (2014江苏卷 ， 12A)一 种海 浪发电机的气室如图 3所示 。 工作 时 ， 活塞随海浪上升或下降 ， 改变 气室中空气的压强 ， 从而驱动进气 阀门和出气阀门打开或关闭 。 气室 先后经历吸入 、 压缩和排出空气的 过程 ， 推动出气口处的装置发电 。 气室中的空气可视为理想气体 。 图 3 强基固本 考点突破 (1)(多选 )下列对理想气体的理解 ， 正确的有 _。 A 理想气体实际上并不存在 ， 只是一种理想模型 B 只要气体压强不是很高就可视为理想气体 C 一定质量的某种理想气体的内能与温度 、 体积都有关 D 在任何温度 、
10、任何压强下 ， 理想气体都遵循气体实验定律 (2)压缩过程中 ， 两个阀门均关闭 若此过程中 ， 气室中的气体与外界无热量交换 ， 内能增加了 104 J， 则该气体的分子平均动能 _(选填 “ 增大 ” 、 “ 减小 ” 或 “ 不变 ” )，活塞对该气体所做的功 _(选填 “ 大于 ” 、 “ 小于 ” 或“ 等于 ” )104 J。 强基固本 考点突破 (3)上述过程中，气体刚被压缩时的温度为 27 ，强为 1个标准大气压。已知 1 个标准大气压、 0 时的体积为 ，阿伏加德罗常数 1023 1。计算此时气室中气体的分子数。 (计算结果保留一位有效数字 ) 强基固本 考点突破 解析 (1
11、)理想气体是一种理想化模型 ， 忽略了气体分子之间的相互作用 ， 实际上并不存在 ， 有当气体的温度不太低 ， 压强不太高时 ， 实际气体才可视为理想气体 ， 定质量的某种理想气体的内能只与温度有关 ， 与体积无关 ，论在何种温度和压强下 ， 理想气体都遵循气体实验定律 ， (2)气体被压缩 ， 外界对气体做功 ， 内能增大 ， 温度升高 ， 气体分子的平均动能增大 ， 由热力学第一定律 U W 104 J。 强基固本 考点突破 (3) 设气体在标准状态时的体积为 压过程 1n 分子数 N 解得 N 5 1024个 ( 或 N 6 1024个 ) 答 案 (1) (2) 增大 等于 (3) 5
12、 1024个 ( 或 6 1024个 ) 强基固本 考点突破 【 变式训练 】 2 (2014云南师大附中测试 )一 定 质量的某种理想气体从状态 所示的箭头方向经过状态 ， 已知气体在 ， 求： 图 4 强基固本 考点突破 (1)气体在状态 (2)说明 A B、 B 并比较A B、 B 强基固本 考点突破 解析 ( 1) A 至 B 过程为等压变化，由盖 吕萨克定律得 得 2 L B 至 C 为等容过程，所以 2 L ( 2) A B 过程是吸热， B C 过程是放热 A B 过程中气体体积增大，对外做功， B C 过程体积不变，对外不做功，而气体内能变化相同，故 A B 过程吸收的热量 大于B C 过程放出的热量。 答案 ( 1) 2 L ( 2) A B ，吸热； B C ，放热 ( 3) A B 过程吸 收的热量大于 B C 过程放出的热量
