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1、第3课时热力学定律与能量守恒【考纲解读］1.知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律2知道与热现象有关的宏观物理过程的方向性，了解热力学第二定律.3.掌握能量守恒定律及其应用.考点一热力学第一定律的理解及应用1.热力学第一定律的理解不仅反映了做功和业逆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.2.对公式△U=Q+W符号的规定符号WQU+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3.几种特殊情况(1)若过程是绝热的，则Q=Q,W=MJ,外界对物体做的功等于物体
2、内能的增加量.(2)若过程中不做功，即W=0,则0=也物体吸收的热量等于物体内能的增加量.(3)若过程的初、末状态物体的内能不变，即A(/=0,则W+Q=0或W=—Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量.【例1】在如图1所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B,外界对该气体做功为6J；第二种变化是从状态A到状态C,该气体从外界吸收的热量为9J.图线AC的反向延长线过坐标原点0,B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零.求：(1)从状态人到状态C的过程，该气体対外界做的功M和
3、其内能的增量A3；(2)从状态人到状态B的过程，该气体内能的增量AS及其从外界吸收的热量02.解析(1)由题意知从状态力到状态C的过程，气体发生等容变化该气体对外界做的功W,=0根据热力学第一定律有△3=Wi+0内能的增量△3=Qi=9J.（2）从状态A到状态〃的过程，体积减小，温度升高由题意可知，该气体内能的增量△t/2=A3=9J根据热力学第一定律有△6=必+02从外界吸收的热量e2=A^2-VV2=3J.答案(1)09J(2)9J3J方法提炼U=W+Q,使用时注意符号法则（简记为：外界对系统取正，系统对外界取负）.对理想气体，
4、仅由温度决定，w仅白体积决定，绝热情况下，e=o.气体向真空膨胀不做功.【递进题组】1.［热力学第一定律的理解］一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5X1011,气体对外界做功1.0X104J,则该理想气体的（）A.温度降低,密度增大B.温度降低,密度减小C.温度升高,密度增人D.温度升高,密度减小答案D解析理想气体从外界吸热大于对外界做功，所以内能增大，温度是理想气体内能的标志,内能增大，温度一定升高；气体对外做功，体积膨胀，质量不变，所以密度要减小.D正确.2.［热力学第一定律的应用］如图2所示，一定质量的理想气体由状
5、态a沿ahc变化到状态c,吸收了340J的热量，并对外做功120J.若该气体由状态c沿变化到状态c时，对外做功40J,则这一过程屮气体（填“吸收”或“放出”）热量.J.图2答案吸收260解析对该理想气体由状态d沿H兀变化到状态c,由热力学第一定律可得：4^7=0+W=340J+（-120J）=220J,即从a状态到c•状态，理想气体的内能增加了220J;若该气体由状态°沿ode变化到状态c时，对外做功40J,此过程理想气体的内能还是增加220J,所以可以判定此过程是吸收热量，再根据热力学第一定律可得：+M,得Q'=U-Wr=220J
6、-(-40J)=260J.1.［热力学第一定律的应用］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280J,并对外做功120J,试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原來的状态，并放出了240J的热量，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？答案(1)增加了160J(2)外界对气体做功80J解析(1)由热力学第一定律可得△U=W+Q=-120J+280J=160J,气体的内能增加了160J.(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的过程中内能的变化
7、量应等于从状态1到状态2的过程中内能的变化量，则从状态2到状态1的内能应减少160J,即=-160J,又0=-240J,根据热力学第一定律得：U'=W'+Qr,所以M=Uf-Qf=-160J-(-240J)=80J,即外界对气体做功80J.考点二热力学第二定律的理解1.热力学第二定律的理解(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助.(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等.2.热力学第二定律的实质热力学第二定
8、律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性,进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.特别提醒热量不可能自发地从低温物体传到髙温物体，但在有外界影响的条件下，热量可•••以从低温物体传到高
