1、3 热力学第一定律 能量守恒定律我们知道做功和热传递是改变物体内能的两种方式那么这两种方式同时作用于物体时，物体的内能如何变化呢？能量在转化和传递过程中又有什么规律可循呢？让我们来探究这方面的知识吧！一、热力学第一定律1定律内容：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_的和【答案】热量 功2数学表达式：U_.【答案】QW二、能量守恒定律1大量事实表明，各种形式的能量可以相互转化，并且在转化过程中总量保持_【答案】不变2能量既不能凭空_，也不能凭空_，它只能从一种形式_成另一种形式，或者从一个物体_到别的物体，在转化和转移的过程中其总量_【答案】产生 消失 转化 转移 保持
2、不变3能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的规律之一三、永动机不可能制成1第一类永动机：人们把设想的不消耗_的机器称为第一类永动机【答案】能量2第一类永动机由于违背了_，所以不可能制成【答案】能量守恒定律1对热力学第一定律的理解对UWQ的理解：热力学第一定律是对单纯的绝热过程和单纯的热传递过程中内能改变的定量表达推广到一般情况，既有做功又有热传递的过程，其中U表示内能改变的数量，W表示做功的数量，Q表示外界与物体间传递的热量对热力学第一定律的理解和应用2对公式UWQ符号的规定(1)外界对系统做功，W0，即W为正值(2)系统对外界做功，W0，即W为负值(3)系统从外界吸收热量，Q0，即Q为正值(
3、4)系统向外界放出热量，Q0，即Q为负值(5)系统内能增加，U0，即U为正值(6)系统内能减少，U0，即U为负值3热力学第一定律的应用要注意的问题(1)在应用过程中应特别注意W、Q的正负号，以便准确地判断U的正、负(2)几种特殊情况若过程是绝热的，即Q0，则WU，外界对物体做的功等于物体内能的增加若过程中不做功，即W0，则QU，物体吸收的热量等于物体内能的增加若过程的始末状态物体的内能不变，即U0，则WQ0 或WQ，外界对物体做的功等于物体放出的热量1(2015重庆卷)某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么()A外界对胎内气体
4、做功，气体内能减小B外界对胎内气体做功，气体内能增大C胎内气体对外界做功，内能减小D胎内气体对外界做功，内能增大【答案】D【解析】对车胎内的理想气体分析知，体积增大则气体对外做功，内能只有分子动能，而分子动能的标志为温度，故中午温度升高，内能增大，故选D1能量的存在形式及相互转化各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化，例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能如何理解能量转化与守恒定律2能量守恒的条件与某种运动形式对应的能是否守恒
5、是有条件的，例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力做功；而能量守恒定律是没有条件的，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(1)找到了各种自然现象的公共量度能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一性(2)突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性能量守恒定律比机械能守恒定律更普遍，它是物理学中解决问题的重要思维方法能量守恒定律与电子的发现、达尔文的进化论并称19世纪自然科学中三大发现，其重要意义由此可见(3)具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想4第一类永动机失败的原因分析如果没有外界热源供给热
6、量，则有U2U1W，就是说，如果系统内能减少，即U2U1，则WW2，Q1U2BW1W2，Q1Q2，U1U2CW1U2DW1W2，Q1Q2，U1U2【答案】B 解析：第一种情况压强不变，根据VTC 可知，体积增大，对外做功 W10，温度升高，U10，由热力学第一定律有 U1Q1W1，知 Q10，即吸热；第二种情况温度不变，U20，由热力学第一定律有 U2Q2W2.第二种情况下，压强减小，体积变化相同，因此 W1W2，且 U1U20，因此 Q1Q2.故选 B例2 水能不产生污染物，是一种清洁能源，位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量可达每秒6 000 m3，而且一年四季流量稳定，瀑布落差50
7、m，若利用这一资源发电，设其效率为50%，估算发电机的输出功率(g取10 m/s2)能量守恒定律的应用解析：每秒流下的水的质量为mV11036 000 kg6106 kg减少的机械能为Emgh61061050 J3109 J设发电机的输出功率为P，则由能量守恒定律可得EPt解得P310950%W1.5109 W.答案：1.5109 W反思领悟：有关能量守恒定律的问题，首先应明确题目中涉及哪几种形式的能量，其次分析哪种能量增加了，哪种能量减少了，确定研究的系统后，用能量守恒观点求解2如图所示，A、B是两个完全相同的铁球，A放在绝热板上，B用绝热绳悬挂，现只让它们吸收热量，当它们升高相同的温度时，它们所吸收的热量分别为QA、QB，则()AQAQBBQAQBD无法确定QA、QB的大小【答案】C【解析】由热胀冷缩可知，A、B两球体积增加，所以A球重心升高，克服重力做功，而B球重心降低，重力做正功，A、B两球升高相同的温度，内能的增加相同，即U相同，由热力学第一定律可知：QAUWA；QBUWB，故QAQB点击进入WORD链接