熱力學(xué)第一定律一、熱力學(xué)第一定律1．內(nèi)能改變的兩種方式⑴ 功和內(nèi)能變化的關(guān)系從19世紀(jì)30年代起，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，為了使系統(tǒng)的熱學(xué)狀態(tài)發(fā)生變化，既可以向它傳熱，也可以對(duì)它做功。從1840年起，英國(guó)物理學(xué)家焦耳進(jìn)行了多種多樣的實(shí)驗(yàn)，以求精確測(cè)定外界對(duì)系統(tǒng)做功和傳熱對(duì)于系統(tǒng)狀態(tài)的影響，以及功與熱量的相互關(guān)系。① 絕熱過(guò)程：系統(tǒng)變化過(guò)程中，只由于做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過(guò)程叫做絕熱過(guò)程。② 焦耳 的實(shí)驗(yàn)表明，要使系統(tǒng)狀態(tài)通過(guò)絕熱過(guò)程發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由始末兩個(gè)狀態(tài)決定，而與功的方式無(wú)關(guān)。③ 當(dāng)系統(tǒng)從某一狀態(tài)經(jīng)過(guò)絕熱過(guò)程達(dá)到另一狀態(tài)時(shí)，內(nèi)能的增加量就等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功，用式子表示為。⑵ 熱量和內(nèi)能變化的關(guān)系不僅對(duì)系統(tǒng)做功可以改變系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)，單純的對(duì)系統(tǒng)傳熱也能改變系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)。所以，熱量是在單純的傳熱過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過(guò)單純的傳熱到達(dá)狀態(tài)2，內(nèi)能的增加量就等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量，即。⑶ 改變物體內(nèi)能的兩種方式的比較 做功熱傳遞內(nèi)能變化外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能減少物體吸收熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能減少本質(zhì)其它形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移相互聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱在改變內(nèi)能的效果上是相同的典例精講【例1.1】（2019春?吉陽(yáng)區(qū)校級(jí)月考）關(guān)于熱傳遞，下列說(shuō)法中正確的是（　?。?/span>A．熱傳遞的實(shí)質(zhì)是溫度的傳遞 B．物體間存在著溫度差，才能發(fā)生熱傳遞 C．熱傳遞可以在任何情況下進(jìn)行 D．物體內(nèi)能發(fā)生改變，一定是吸收或放出了熱量【例1.2】（2019春?周口期末）關(guān)于物體內(nèi)能，下列說(shuō)法中正確的是（　?。?/span>A．將物體舉高或使它們的速度增大，是利用做功來(lái)使物體內(nèi)能增大的 B．陽(yáng)光照曬衣服，衣服的溫度升高，是利用熱傳遞來(lái)改變物體內(nèi)能的 C．物體在空中自由下落是用做功增加內(nèi)能 D．拉彎的弓把箭射出去，箭在空氣中飛行的過(guò)程中，內(nèi)能增加  2．熱力學(xué)第一定律⑴ 內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它做功之和⑵ 表達(dá)式： ⑶ 符號(hào)規(guī)定：① 外界對(duì)系統(tǒng)做功，；系統(tǒng)對(duì)外界做功② 系統(tǒng)從外界吸收熱量， ；系統(tǒng)向外界放出熱量 ③ 系統(tǒng)內(nèi)能增加，，系統(tǒng)內(nèi)能減少， 典例精講【例2.1】（2019春?永昌縣校級(jí)期末）關(guān)于物體的內(nèi)能以及變化，以下說(shuō)法正確的是（　　）A．外界對(duì)物體做功，物體內(nèi)能必定改變 B．物體對(duì)外做功，其內(nèi)能不一定改變，向物體傳遞熱量，其內(nèi)能也不一定改變 C．物體對(duì)外做功，其內(nèi)能必定改變，物體向外傳出一定熱量，其內(nèi)能必定改變 D．若物體與外界不發(fā)生熱交換，則物體的內(nèi)能必定不改變【例2.2】（2019春?普洱期末）下列說(shuō)法正確的是（　　）A．鐵塊熔化成鐵水的過(guò)程中，溫度不變，內(nèi)能也不變 B．物體運(yùn)動(dòng)的速度增大，則物體中分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大，物體的內(nèi)能增大 C．A、B兩物體接觸時(shí)有熱量從物體A傳到物體B，這說(shuō)明物體A的內(nèi)能大于物體B的內(nèi)能 D．A、B兩物體的溫度相同時(shí)，A、B兩物體的內(nèi)能可能不同，分子的平均速率也可能不同【例2.3】（2019春?鶴慶縣校級(jí)期末）當(dāng)把打足氣的車胎內(nèi)的氣體迅速放出時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)車胎氣嘴處的溫度明顯降低，則在這個(gè)過(guò)程中（　　）A．氣體對(duì)外做功，同時(shí)向外散發(fā)熱量 B．氣體對(duì)外做功，車胎內(nèi)氣體溫度降低，從外界吸熱 C．外界對(duì)車胎內(nèi)氣體做功，車胎內(nèi)氣體向外傳遞熱量 D．外界對(duì)車胎內(nèi)氣體做功，同時(shí)向車胎內(nèi)氣體傳遞熱量【例2.4】（2019春?銀川校級(jí)期末）下列敘述正確的是（　　）A．只有熱傳遞才能改變物體的內(nèi)能 B．對(duì)一定質(zhì)量的氣體加熱，內(nèi)能一定增加 C．1千克0℃水的內(nèi)能比1千克0℃冰的內(nèi)能大 D．分子間的距離r越小，分子引力越小，分子斥力越大 3．能量守恒定律能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，其總量保持不變。典例精講【例3.1】（2019春?浙江期末）2019年5月27日，天合光能股份有限公司宣布其光伏科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室所研發(fā)的高效N型單晶i﹣TOPCon太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)24.58%，創(chuàng)造了大面積TOPCon電池效率新的世界紀(jì)錄。另?yè)?jù)中國(guó)光伏協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)硅片產(chǎn)量約占全球的83%，但我國(guó)光伏發(fā)電量約占總發(fā)電量的2.6%，遠(yuǎn)低于德國(guó)和意大利等發(fā)達(dá)國(guó)家。假定在光伏發(fā)電政策的推動(dòng)下，浙江省有100萬(wàn)戶家庭采用N型單晶i﹣TOPCon材料制作的太陽(yáng)電池屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)。已知省域內(nèi)每年能正常發(fā)電的時(shí)間約為1200h，太陽(yáng)垂直照射到地面上單位面積的平均功率約為1kW．若全省的光伏發(fā)電系統(tǒng)戶平均面積為10m2，則全省年總發(fā)電量約為（　　）A．2.95×108kW?h B．2.95×109kW?h C．1.06×1013J D．1.06×1015J【例3.2】（2019春?昌平區(qū)期末）北京時(shí)間2019年4月10日21時(shí)，在全球七大城市同時(shí)發(fā)布由“事件視界望遠(yuǎn)鏡”觀測(cè)到位于室女A星系（M87）中央的超大質(zhì)量黑洞照片，如圖（甲）所示。宇宙中的天體在不斷向外輻射電磁波，人們利用射電望遠(yuǎn)鏡收集來(lái)自天體的電磁波進(jìn)行觀測(cè)，如圖（乙）所示。天體甲距地球1萬(wàn)光年，M87的黑洞距離地球5500萬(wàn)光年，假設(shè)天體甲和M87的黑洞輻射功率相同，忽略電磁波在傳播過(guò)程中的損耗，用一架射電望遠(yuǎn)鏡接收到甲發(fā)出的電磁波功率為P1，則該望遠(yuǎn)鏡接收到的來(lái)自M87的黑洞發(fā)出的電磁波功率為（　?。?/span>A．P1 B．P1 C．5500P1 D．55002P1【例3.3】（2019春?慈溪市期末）如圖所示是某類潮汐發(fā)電示意圖。漲潮時(shí)開閘，水由通道進(jìn)入海灣水庫(kù)蓄水，待水面升至最高點(diǎn)時(shí)關(guān)閉閘門如圖甲），當(dāng)落潮時(shí)，開閘放水發(fā)電（如圖乙）。設(shè)海灣水庫(kù)面積為5.0×108m2，平均潮差為3.0m，一天漲落潮兩次，發(fā)電的平均能量轉(zhuǎn)化率為10%，則一天內(nèi)發(fā)電的平均功率約為（ρ水取1.0×103kg/m3，g取10m/s2）（　?。?/span>A．2.6×104kW B．5.2×104kW C．2.6×105kW D．5.2×105kW【例3.4】（2019春?荊門期末）能源是人類社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，“綠水青山就是金山銀山”要求我們注意環(huán)保。以下哪個(gè)屬于新能源（　?。?/span>A．煤炭 B．石油 C．天然氣 D．太陽(yáng)能隨堂練習(xí)一．選擇題（共10小題）1．（2016秋?浦東新區(qū)校級(jí)期中）下述改變物體內(nèi)能的方法中，屬于做功的是（　?。?/span>A．冷的物體接觸熱的物體后變熱 B．物體在火爐旁被烤熱 C．電流通過(guò)燈絲使燈絲發(fā)熱 D．熱的物體放在通風(fēng)地方?jīng)鱿聛?lái)2．（2016秋?浦東新區(qū)校級(jí)期中）下列例子中通過(guò)熱傳遞改變物體內(nèi)能的是（　?。?/span>A．用錘子錘擊金屬塊后，錘子和金屬塊都變熱 B．灼熱的火爐使周圍物體的溫度升高 C．手感到冷時(shí)，搓搓手就會(huì)覺得暖和些 D．摩擦冰塊使其熔解3．（2016秋?浦東新區(qū)期中）兩個(gè)相互接觸的物體沒(méi)有發(fā)生熱傳遞，這是因?yàn)樗鼈兙哂邢嗤模ā　。?/span>A．質(zhì)量 B．溫度 C．內(nèi)能 D．體積4．（2015?船營(yíng)區(qū)校級(jí)學(xué)業(yè)考試）在下述現(xiàn)象中沒(méi)有做功而使物體內(nèi)能改變的是（　?。?/span>A．電流通過(guò)點(diǎn)爐絲使溫度生高 B．流星進(jìn)入大氣層運(yùn)動(dòng)溫度升高 C．鐵錘打鐵塊使鐵塊溫度升高 D．在爐火上的水被燒開5．（2014春?新疆校級(jí)月考）一定質(zhì)量的0℃的冰，全部變成0℃的水的過(guò)程中（　?。?/span>A．分子的平均動(dòng)能增大，吸收熱量，內(nèi)能不變 B．分子的平均動(dòng)能減小，放出熱量，內(nèi)能增大 C．分子的平均動(dòng)能不變，吸收熱量，內(nèi)能增大 D．分子的平均動(dòng)能不變，放出熱量，內(nèi)能減小6．（2014秋?南京校級(jí)月考）將一杯熱水倒入盛有冷水的容器中，冷水的溫度升高了10℃，再向容器內(nèi)倒入一杯相同質(zhì)量和溫度的熱水，容器中的水溫又升高了6℃．如果繼續(xù)向容器中倒入一杯同樣的熱水，則容器中的水溫會(huì)升高（　　）A．5℃ B．4℃ C．3℃ D．2℃7．（2014?奉賢區(qū)二模）關(guān)于熱現(xiàn)象的描述正確的是（　?。?/span>A．滿足能量守恒定律的宏觀過(guò)程都可以自發(fā)進(jìn)行 B．做功和熱傳遞都通過(guò)能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能 C．一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)兩系統(tǒng)溫度相同 D．物體內(nèi)單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，大量分子的運(yùn)動(dòng)也是無(wú)規(guī)律的8．（2019春?沭陽(yáng)縣期中）如圖，在汽缸內(nèi)活塞的左邊封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，壓強(qiáng)和大氣壓相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸內(nèi)氣體升高一定的溫度，氣體吸收的熱量為Q1，內(nèi)能的增加量為△U1；如果讓活塞可以自由滑動(dòng)（活塞與氣缸間無(wú)摩擦，不漏氣），也使汽缸內(nèi)氣體溫度升高相同溫度，其吸收的熱量為Q2，內(nèi)能的增加量為△U2，則（　?。?/span>A．Q1＞Q2 B．Q1＜Q2 C．△U1＜△U2                       D．△U1＜△U2 9．（2019?房山區(qū)一模）二氧化碳是導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”的主要原因之一，人類在采取節(jié)能減排措施的同時(shí)，也是在研究控制溫室氣體的新方法，目前專家們正在研究二氧化碳的深海處理技術(shù)。在某次實(shí)驗(yàn)中，將一定質(zhì)量的二氧化碳?xì)怏w封閉在一個(gè)可以自由壓縮的導(dǎo)熱容器中，將容器緩慢移到海水某深處，氣體體積減小為原來(lái)的一半，溫度逐漸降低。此過(guò)程中（　?。?/span>A．封閉的二氧化碳?xì)怏w對(duì)外界做正功 B．封閉的二氧化碳?xì)怏w壓強(qiáng)一定增大 C．封閉的二氧化碳?xì)怏w分子的平均動(dòng)能增大 D．封閉的二氧化碳?xì)怏w一定從外界吸收熱量10．（2018秋?興寧市校級(jí)期末）如圖，一半徑為R，粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平，一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)上方高度R處由靜止開始下落，恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道，質(zhì)點(diǎn)滑到Q點(diǎn)時(shí)，速度恰好為零，忽略空氣阻力，g為重力加速度大?。F(xiàn)將質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)上方高度2R處由靜止開始下落，用W表示此情況下質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力所做的功．則（　?。?/span>A．W＝mgR，且質(zhì)點(diǎn)恰好可以到達(dá)Q點(diǎn)上方高度R處 B．W＝2mgR，且質(zhì)點(diǎn)恰好可以到達(dá)Q點(diǎn) C．W＞mgR，且質(zhì)點(diǎn)不能到達(dá)Q點(diǎn)上方高度R處 D．W＜mgR，且質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)上方高度R處后，繼續(xù)上升一段距離二．多選題（共3小題）11．（2018春?啟東市校級(jí)期中）在下述現(xiàn)象中沒(méi)有做功而使物體內(nèi)能改變的是（　?。?/span>A．電流通過(guò)電爐而使溫度升高 B．在陽(yáng)光照射下，水的溫度升高 C．鐵錘打鐵塊，使鐵塊溫度升高 D．夏天在室內(nèi)放幾塊冰，室內(nèi)溫度會(huì)降低12．（2016?杭州模擬）下列說(shuō)法正確的是（　?。?/span>A．靜電場(chǎng)、感應(yīng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)等均是客觀存在的物質(zhì) B．電勢(shì)能是電荷、電場(chǎng)共同擁有且與電荷位置有關(guān)的能量 C．做功是系統(tǒng)能量改變的唯一途徑 D．所有由法拉第電磁感應(yīng)定律描述的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均有相同的形成機(jī)理13．（2019?靖遠(yuǎn)縣四模）下列說(shuō)法正確的是（　?。?/span>A．食鹽晶體中的鈉離子、氯離子按一定規(guī)律分布，具有空間上的周期性 B．液晶既有液體的流動(dòng)性，又有晶體的各向異性 C．功可以全部轉(zhuǎn)化為熱量，但熱量不能全部轉(zhuǎn)化為功 D．水黽能停在水面上，是因?yàn)橐后w表面張力的作用 E．外界對(duì)物體做功時(shí)，物體的內(nèi)能一定增加三．解答題（共2小題）14．（2015春?徐州期末）改變物體內(nèi)能的兩種方法是做功和　   　；溫度相同的氧氣與氫氣，其分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率的關(guān)系是：氧　   　氫（填“＞”、“＝”或“＜”）15．（2012春?徐州期末）改變物體內(nèi)能的兩種方式是　   　．兩個(gè)系統(tǒng)接觸達(dá)到熱平衡時(shí)，這兩個(gè)系統(tǒng)一定具有相同的　   　． 

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