第三节 热力学第一定律 能量守恒定律 新课标 人教版Я.doc

第三节 热力学第一定律 能量守恒定律 【指路问津】 （1）热力学第一定律与能量守恒定律有怎样的关系？ （2）能量守恒定律重大意义是什么? 【典型例题】 1．关于物体内能变化，以下说法中正确的是 A．物体对外做功，温度一定降低，内能一定减少 B．物体吸收热量，温度一定增加，内能一定增大C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变 D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变 [精与解] 改变物体内能的途径有两个，做功和热传递。分析问题时必须同时考虑做功和热传递两个因素对内能的影响。物体对外界做多少功内能就会减少多少；外界对物体做多少功物体内能就会增加多少。物体吸收多少热量内能就会增加多少；物体发出多少热量内能就会减少多少。A、B选项错误的原因都只考虑了做功或热传递一个因素对内能的影响。D选项虽然考虑了做功或热传递两个因素对内能的影响，但两个因素都使内能减少，故D选项错误。正确答案为C。 [解后思] 用热力学第一定律ΔU＝Q＋W解题，要根据系统做功的正、负，吸热还是放热以及内能的增减，来确定公式中ΔU、Q、W的正负。当外界对系统做功、吸热、内能增加时，ΔU、Q、W取正值；当系统对外界做功、放热、内能减少时，ΔU、Q、W取负值。 [延伸] 例如：一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量，同时气体对外做了 6×105J的功， 物体的内能增加还是减少？变化量是多少？ 解析：气体从外界吸热：Q=4.2×105J，气体对外做功：W=－6×105J，由热力学第一定律： ⊿U=W+Q=－6×105J＋4.2×105J=－1.8×105J，⊿U为负，说明气体的内能减少了1.8×105J。 2．水在1个标准大气压下沸腾时，汽化热为L=2264 J/g，这时质量m=1g的水变为水蒸气，其体积由V1=1.043 cm3变为V2=1676 cm3，在该过程中水增加的内能是多少？ [精与解] 在1 g水汽化的过程中吸收的热量为Q=mL=1×2264 J， 水气在1标准大气压下做等压膨胀，对外界所做的功为 W=p0（V2－V1）=1.013×105×(1676－1.043)×10-6 J=170 J 根据热力学第一定律，增加的内能为： ΔU=Q+W=2264 J－170 J≈2094 J [评注] 一定量的液体全部汽化时，在一大气压条件下体积将增大1000倍左右，气体对外界做功W=p0ΔV，p0为大气压强。这一点是同学们解题中容易失误的。 [延伸] 本题中水汽化为水蒸气，分子势能是增加还是减少？分子动能是增加还是减少？ 解析：因为水蒸气对外做功，气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子间引力做负功，所以气体分子势能增加。水汽化为同温度的水蒸气，因为温度不变，所以分子的平均动能不变。 3．某瀑布落差为50 m，顶部流速为2 m/s，水流横截面积为6 m2，用它发电有65%的机械能转化为电能，其电功率为多大？ [精与解] 设在时间t内落下的水的质量为m，则m=ρS vt，质量为m的水落下时损失的机械能为： E机=mgh+mv2 根据能量守恒定律 65%E机=E电=Pt 所以 P= =3.9×106 W [解后思] 能量守恒定律把力学、热学、电学、光学、化学生物学等现象联系起来，把表面上不同的各类运动统一在一个自然规律中，是我们解决综合问题的强有力的武器。 【阶梯训练】 [梯次一] 1．关于物体内能的改变，下列说法中正确的是 ( ) A．能够改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递 B．物体吸收热量，它的内能一定增加 C．物体放出热量，它的内能一定减少 D．外界对物体做功，物体的内能不一定增加 2．关于吸热与升温，下列说法正确的是（ ） A．当物体吸收热量时，其温度一定升高 B．当物体温度升高时，一定吸收了热量 C．对质量相同的两杯同样的水，温度升得高的，吸热一定多 D．对质量相同的物体加热，温度升得高的，吸热一定多 3．做功和热传递都能改变物体的内能，在下列改变物体内能的事例中，属于做功过程的是 (. ) A．炉火上的壶水逐渐升温的过程 B．把烧红的铁块投入水中，铁块温度降低的过程 C．物体在阳光下被晒热的过程 D．柴油机气缸内气体被压缩的过程 4．一定量的气体，从外界吸收热量6.2×105J，内能增加4.7×105J。则下列说法中正确的是（　 ） A．气体对外做功1.5×105J B．外界对气体做功1.7×105J C．气体对外做功1.7×105J D．外界对气体做功1.5×105J 5．在恒温水池中，一个气泡缓缓向上升起，在上升过程中（ ） A．气泡的体积不变，内能减少，放