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1、第二节热力学第一定律第二节热力学第一定律第三节能量守恒定律第三节能量守恒定律考点一考点一 热力学第一定律热力学第一定律 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接一一根根金金属属丝丝经经过过某某一一物物理理过过程程，温温度度升升高高了了，除除非非事事先先知知道道，否否则则根根本本不不能能判判定定是是经经过过对对它它做做功功的的方方法法，还还是是使使用用了了传传热热的的方方法法使使它它的的内内能能增增加加因因为为单单纯纯地地对对系系统统做做功功和和单单纯纯地地对对系系统统传传热热都都能能改改变变系系统统的的内内能能既既然然它它们们在在改改变变系系统统内内能能方方面面是是等等效效的的，那那
2、么么当当外外界界对对系系统统做做功功为为W，又又对对系统传热为系统传热为Q时，系统内能的增量时，系统内能的增量U应该是多少？应该是多少？提示：系统内能的增量提示：系统内能的增量UQW. 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接1热力学第一定律的研究对象热力学第一定律的研究对象研究功、热量跟内能的变化之间的定量关系研究功、热量跟内能的变化之间的定量关系2热力学第一定律的内容及公式热力学第一定律的内容及公式(1)内内容容：如如果果物物体体跟跟外外界界同同时时发发生生做做功功和和热热传传递递过过程程，那那么么，物物体体内内能能的的增增加加U就就等等于于物物体体吸吸收收的的热热量量Q和和外外
3、界界对对物体做的功物体做的功W之和之和(2)公式：公式：UWQ. 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接3对热力学第一定律的理解对热力学第一定律的理解(1)热热力力学学第第一一定定律律不不仅仅反反映映了了做做功功和和热热传传递递这这两两种种改改变变内内能能的的过过程程是是等等效效的的，而而且且给给出出了了内内能能的的变变化化量量和和做做功功与与热热传传递递之之间间的的定定量量关关系系，此此定定律律是是标标量量式式，应应用用时时热热量量的的单位应统一为国际单位制中的焦耳单位应统一为国际单位制中的焦耳(2)对公式对公式UQW符号的规定：符号的规定：注注意意：(1)在在绝绝热热过过程程中
4、中，Q0，WU，外外界界对对物物体体做做的的功等于物体内能的增加功等于物体内能的增加(2)在在应应用用热热力力学学第第一一定定律律的的过过程程中中，应应特特别别分分清清W、Q的的正正、负，以便更准确地判断负，以便更准确地判断U. 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接例例1 空空气气压压缩缩机机在在一一次次压压缩缩中中，活活塞塞对对空空气气做做了了2105 J的的功功，同同时时空空气气的的内内能能增增加加了了1.5105 J，这这一一过过程程中中空空气气向向外界传递的热量是多少？外界传递的热量是多少？解解析析：选选择择被被压压缩缩的的空空气气为为研研究究对对象象，根根据据热热力力学
5、学第第一一定定律律有有UWQ.由题意可知由题意可知W2105 J，U1.5105 J，代入上式得：，代入上式得：QUW1.5105 J2105 J5104 J.负负号号表表示示空空气气向向外外释释放放热热量量，即即空空气气向向外外界界传传递递的的热热量量为为5104 J.答案：答案：5104 J方法总结：方法总结：应用热力学第一定律解题的一般步骤：应用热力学第一定律解题的一般步骤：(1)首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统(2)分分别别列列出出物物体体或或系系统统吸吸收收或或放放出出的的热热量量；外外界界对对物物体体或或系系统所做的功
6、或物体或系统对外所做的功统所做的功或物体或系统对外所做的功(3)根据热力学第一定律根据热力学第一定律UQW列出方程进行求解列出方程进行求解(4)应特别注意的就是物理量的正负号及其物理意义应特别注意的就是物理量的正负号及其物理意义课堂训练课堂训练1如如图图为为某某种种椅椅子子与与其其升升降降部部分分的的结结构构示示意意图图，M、N两两筒筒间间密密闭闭了了一一定定质质量量的的气气体体，M可可沿沿N的的内内壁壁上上下下滑滑动动设设筒筒内气体不与外界发生热交换，在内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中向下滑动的过程中(A)A外界对气体做功，气体内能增大外界对气体做功，气体内能增大B外界对气体做
7、功，气体内能减小外界对气体做功，气体内能减小C气体对外界做功，气体内能增大气体对外界做功，气体内能增大D气体对外界做功，气体内能减小气体对外界做功，气体内能减小解解析析：因因为为M、N内内被被封封闭闭气气体体体体积积减减小小，所所以以外外界界对对气气体体做做功功由由热热力力学学第第一一定定律律及及M、N内内气气体体与与外外界界没没有有热热交交换换可可知知外外界界对对气气体体做做功功，内内能能一一定定增增加加，故故A正正确确，B、C、D错误错误考点二考点二 热力学第一定律的应用热力学第一定律的应用你你能能应应用用热热力力学学第第一一定定律律讨讨论论理理想想气气体体在在等等压压膨膨胀胀过过程程的的
8、能能量量转换关系吗？转换关系吗？提提示示：设设一一定定质质量量的的理理想想气气体体，保保持持压压强强不不变变，由由(V1，T1)变变为为(V2，T2)，而且，而且V1V2.由盖由盖吕萨克定律及吕萨克定律及V1V2知知T1T2.因气体膨胀因气体膨胀(V1V2)，则气体对外做功，则气体对外做功，W0.因气体温度升高因气体温度升高(T1T2)，则气体的内能增加，则气体的内能增加U0.由由热热力力学学第第一一定定律律UWQ可可知知QUW0.即即系系统统由由外外界界吸吸收收热热量量，系系统统吸吸收收的的热热量量一一部部分分用用来来增增加加内内能能，一一部部分转化为气体对外所做的功分转化为气体对外所做的功
9、 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接1理想气体的等压过程理想气体的等压过程如如图图所所示示是是一一定定质质量量气气体体的的等等压压线线，若若气气体体从从状状态态A变变化化到到状状态态B，该该过过程程是是等等压压膨膨胀胀过过程程，V2V1，T2T1，体体积积增增大大，气气体体对对外外做做功功，W0，则则由由热热力力学学第第一一定定律律有有QUW0，气气体体吸吸收收热热量量，吸吸收收的的热热量量一一部分用来增加部分用来增加气气体体的的内内能能，一一部部分分转转化化为为对对外外所所做做的的功功若若气气体体从从状状态态B变变化化到到状状态态A，该该过过程程为为等等压压压压缩缩，应应有有
10、W0，U0，QUW0，Q0，气气体体放放出出热热量量，外外界界对对气气体体所所做做的的功功全全部部转转换换为为放放出出的的热热量量，若若气气体体等等温温膨膨胀胀，W0，气气体体吸吸收收热热量量，吸吸收收的的热热量量全全部部用用来来对对外外做做功功注注意意：(1)做做功功情情况况往往往往和和物物体体的的体体积积变变化化相相联联系系，一一般般情情况况下下，体体积积增增大大时时，对对外外做做功功，W0.(2)气气体体的的状状态态变变化化时时，往往往往要要用用到到气气体体的的实实验验定定律律帮帮助助分分析析体体积积和和温温度度的的变变化化情情况况，从从而而得得到到做做功功情情况况和和内内能能的的变变化
11、情况化情况例例2 一一个个气气泡泡从从恒恒温温水水槽槽的的底底部部缓缓慢慢向向上上浮浮起起，(若若不不计计气气泡内空气分子势能的变化泡内空气分子势能的变化)则则()A气泡对外做功，内能不变，同时放热气泡对外做功，内能不变，同时放热B气泡对外做功，内能不变，同时吸热气泡对外做功，内能不变，同时吸热C气泡内能减少，同时放热气泡内能减少，同时放热D气泡内能不变，不吸热也不放热气泡内能不变，不吸热也不放热解解析析：气气泡泡缓缓慢慢上上升升的的过过程程中中，温温度度不不变变，气气体体的的内内能能不不变变，U0，但但压压强强逐逐渐渐减减小小，由由玻玻意意耳耳定定律律pV恒恒量量可可知知体体积积V逐逐渐渐增
12、增大大，气气体体对对外外做做功功，即即W0，故故气气体体从从外外界界吸吸收收热热量量，且且吸吸收收的的热热量量全部用来对外做功，则全部用来对外做功，则B项正确项正确答案：答案：B课堂训练课堂训练2民民间间常常用用“拔拔火火罐罐”来来治治疗疗某某些些疾疾病病，方方法法是是将将点点燃燃的的纸纸片片放放入入一一个个小小罐罐内内，当当纸纸片片燃燃烧烧完完时时，迅迅速速将将火火罐罐开开口口端端紧紧压压在在皮皮肤肤上上，火火罐罐就就会会紧紧紧紧地地被被“吸吸”在在皮皮肤肤上上其其原原因因是是，当当火罐内的气体火罐内的气体(B)A温度不变时，体积减小，压强增大温度不变时，体积减小，压强增大B体积不变时，温度
13、降低，压强减小体积不变时，温度降低，压强减小C压强不变时，温度降低，体积减小压强不变时，温度降低，体积减小D质量不变时，压强增大，体积减小质量不变时，压强增大，体积减小解解析析：将将火火罐罐开开口口端端紧紧压压在在皮皮肤肤上上时时，火火罐罐体体积积不不变变，随随着着温温度度降降低低，火火罐罐内内的的气气体体压压强强减减小小，火火罐罐就就会会紧紧紧紧地被地被“吸吸”在皮肤上在皮肤上考点三考点三 能量守恒定律能量守恒定律使使热热力力学学系系统统内内能能改改变变的的方方式式是是做做功功和和热热传传递递做做功功的的过过程程是是其其他他形形式式的的能能转转化化为为内内能能的的过过程程，热热传传递递是是把
14、把其其他他物物体体的的内内能能转转移移为为系系统统的的内内能能在在能能量量发发生生转转化化或或转转移移时时，能量的总量会减少吗？能量的总量会减少吗？提示：能量的总量保持不变提示：能量的总量保持不变1内容内容能能量量既既不不会会凭凭空空产产生生，也也不不会会凭凭空空消消失失，它它只只能能从从一一种种形形式式转转化化为为另另一一种种形形式式，或或者者从从一一个个物物体体转转移移到到别别的的物物体体；在在转转化和转移的过程中其总量不变化和转移的过程中其总量不变2对能量守恒定律的理解对能量守恒定律的理解(1)能量的存在形式及相互转化能量的存在形式及相互转化各各种种运运动动形形式式都都有有对对应应的的能
15、能：机机械械运运动动有有机机械械能能，分分子子的的热热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等各各种种形形式式的的能能，通通过过某某种种力力做做功功可可以以相相互互转转化化，例例如如：利利用用电电炉炉取取暖暖或或烧烧水水，电电能能转转化化为为内内能能；煤煤燃燃烧烧，化化学学能能转转化化为为内内能能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能(2)与与某某种种运运动动形形式式对对应应的的能能是是否否守守恒恒是是有有条条件件的的，例例如如，物物体体的的机机械械能能守守恒恒，必必须须是是只只有有重重力力做做功功
16、；而而能能量量守守恒恒定定律律是是没没有条件的，它是一切自然界现象都遵守的基本规律有条件的，它是一切自然界现象都遵守的基本规律(3)能量守恒定律的重要意义能量守恒定律的重要意义找找到到了了各各种种自自然然现现象象的的公公共共量量度度能能量量，从从而而把把各各种种自自然然现现象象用用定定量量规规律律联联系系起起来来，揭揭示示了了自自然然规规律律的的多多样样性性和和统统一一性性突突破破了了人人们们关关于于物物质质运运动动的的机机械械观观念念的的范范围围，从从本本质质上上表表明明了了各各种种运运动动形形式式之之间间相相互互转转化化的的可可能能性性能能量量守守恒恒定定律律比比机机械械能能守守恒恒定定律
17、律更更普普遍遍，它它是是物物理理学学中中解解决决问问题题的的重重要思维方法要思维方法能能量量守守恒恒定定律律与与细细胞胞学学说说、达达尔尔文文的的生生物物进进化化论论并并称称19世纪自然科学中三大发现世纪自然科学中三大发现例例3 (多多选选)如如图图所所示示，A、B两两点点表表示示一一定定质质量量的的某某种种理理想想气气体的两个状态，当气体自状态体的两个状态，当气体自状态A变化到状态变化到状态B时时()A体积必然变大体积必然变大B一定经过体积减小的过程一定经过体积减小的过程C外界必然对气体做正功外界必然对气体做正功D气体必然从外界吸热气体必然从外界吸热解解析析：本本题题是是气气体体状状态态变变
18、化化、图图象象与与热热力力学学第第一一定定律律结结合合的的综综合合分分析析题题，连连接接OA、OB得得到到两两条条等等容容线线，故故有有VBVA，所所以以A正正确确；由由于于没没有有限限制制自自状状态态A变变化化到到状状态态B的的过过程程，所所以以可可先先减减小小气气体体的的体体积积再再增增大大气气体体的的体体积积到到B状状态态，故故B错错误误；因因为为气气体体体体积积增增大大，所所以以是是气气体体对对外外做做功功，C错错误误，因因为为气气体体对对外外界界做做功功，而而气气体体的的温温度度又又升升高高，内内能能增增大大，由由热热力力学学第第一一定定律律知知气气体体一一定定从从外外界界吸吸热热，D正确正确答案：答案：AD方方法法总总结结：(1)一一定定质质量量的的理理想想气气体体的的内内能能只只由由温温度度决决定定，与体积无关；与体积无关；(2)WQU和和C及及图图象象的的综综合合应应用用是是热热学学在在高高考考中中的的热点热点课堂训练课堂训练3如如图图所所示示，A、B是是两两个个完完全全相相同同的的铁铁球球，A放放在在绝绝热热板板上上，B用用绝绝热热绳绳悬悬挂挂，现现只只让让它它们们吸吸收收热热量量，当当它它们们升升高高相相同同的的温温度时，它们所吸收的热量分别为度时，它们所吸收的热量分别为QA、QB，则，则(C)AQAQB BQAQB D无法确定无法确定QA、QB的大小的大小
