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1、1第第 5252 课时课时 热力学定律热力学定律 能量守恒定律能量守恒定律考点 1 热力学第一定律1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外界对它所做的功的和。(2)表达式：UQW。2热力学第一定律符号意义3能的转化和守恒定律(1)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保10持不变。(2)第一类永动机：违背能量守恒定律的机器被称为第一类永动机。它是不可能制成11的。例 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
2、 120 J，试问：(1)气体的内能怎样发生变化？变化了多少？(2)如果气体又返回原来的状态，并放出了 240 J 热量，那么在返回的过程中是气体对2外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？解析 (1)由热力学第一定律可得 UWQ120 J280 J160 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 U160 J，又Q240 J，根据热力学第一定律得：UWQ，所以WUQ160 J(240 J)80 J，
3、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(1)要弄清各量的正负号含义，一定要准确掌握热力学第一定律的符号法则。(2)考虑问题要全面，做功和热传递都能改变物体的内能，忽视任一方式都会造成错解。1(多选)一定质量的理想气体，当发生如下哪些状态变化时，能放出热量( )A体积不变，压强减小 B压强不变，体积减小C温度不变，体积减小 D温度不变，压强减小答案 ABC解析 根据C可知，体积不变，压强减小，则温度降低，内能减小，即pV TW0、U0、U0，根据 UWQ可知Q0，则Q0，气体吸热，D 错误。2(粤教版选修 33 P73T3)在一个密闭隔热的房间里，有
4、一电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会( )A降低 B不变C升高 D无法判断答案 C解析 电冰箱工作时，将部分电能转化为热能散发到房间内，所以房间内温度升高，C 正确。3(多选)夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，会觉得从轮胎里喷出的气体凉，如果把轮胎里的气体视为理想气体，则关于气体喷出的过程，下列说法正确的是( )A气体的内能减少B气体的内能不变C气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低D气体膨胀时，热量散得太快，使气体温度降低了3E气体分子的平均动能减小答案 ACE解析 气体喷出时，来不及与外界交换热量，发生绝热膨胀，即Q0、W0；体积V增大气体对
5、外界做功WpV0；温度T降低内能减少Up2，V1V2，根据理想气体状态方程知T1T2，所以从状态 1 至状态 2，气体体积减小所以外界对气体做功，p1V1 T1p2V2 T2又T1T2说明气体的内能减小，根据热力学第一定律知气体对外放热，故 B 正确；C 项，由图象知，状态 1 至状态 2，气体温度升高内能增加，气体体积增大气体对外做功，根据热力学第一定律知，气体从外界吸收热量，故 C 错误；D 项，由图象知气体的体积保持不变，气体对外界不做功，从状态 2 至状态 1 气体的温度降低内能减小，根据热力学第一定律，气体对外放热，故 D 正确。11(2016全国卷)(多选)一定量的理想气体从状态a
6、开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其pT图象如图所示，其中对角线ac的延长线经过原点O。下列判断正确的是( )A气体在a、c两状态的体积相等B气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能C在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功11E在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功答案 ABE解析 在pT图象中过原点的倾斜直线都是等容线，a、c在同一等容线上，体积相等，A 正确；一定质量的理想气体，分子数确定，不计分子势能，因此内能只与温度有关，由图象知TaTc，即气体在状态a时的内能大于状态c
7、时的内能，B 正确；根据热力学第一定律 UWQ可知，在cd中T不变，即 U0，那么WQ，即向外界放出的热量等于外界对气体做的功，C 错误；da中，温度升高，U0，由p不变、T升高可知V增大，W0，QU|W|，可见气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，D 错误；bc为等压变化，有，外界对气体做功Wbcpc(VbVc)Vb TbVc Tc(TbTc)。da为等压变化，有，气体对外界做功Wdapa(VaVd)pcVc TcVd TdVa Ta(TaTd)，由及TbTcTaTd可知，WbcWda，E 正确。paVa TapaVa TapcVc Tc12.(2017河北张家口联考)如图所示，一直柱形
8、导热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与汽缸的摩擦，活塞的质量为m、横截面积为S。因为电热丝的加热，某时刻气体温度为T1，活塞与容器底部相距h。现停止加热，气体通过汽缸缓慢放热，当气体放出热量Q时，气体温度下降到T2，求该过程中：(1)活塞下降的距离；(2)气体内能的改变量。答案 (1)h (2)(p0Smg)hQT1T2 T1T1T2 T1解析 (1)气体发生等压变化，有，Sh T1ShhT2解得 hh。T1T2 T1(2)放热过程中，外界对气体做的功WpSh(p0Smg)h，T1T2 T112由热力学第一定律知内能改变量UWQ(p0Smg)hQ。T1T2 T1
