第一、二節(jié) 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律及其應(yīng)用

第三章

熱力學(xué)定律第一、二節(jié)熱力學(xué)第一定律能量守恒定律及其應(yīng)用核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)掌握內(nèi)能的概念，知道改變物體內(nèi)能的兩種方式。(2)知道熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容。(3)理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本原理。(4)知道第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的?？茖W(xué)思維能運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解釋和計(jì)算能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移問(wèn)題?？茖W(xué)探究探究能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程和總量的變化情況?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任(1)理解能量和能量守恒觀念對(duì)世界統(tǒng)一性的意義。(2)體會(huì)科學(xué)探索中的挫折和失敗對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的意義，知道科學(xué)發(fā)現(xiàn)需要科學(xué)家共同努力。一、物體的內(nèi)能1．分子勢(shì)能(1)定義：由分子間的相互作用力和分子間的__________決定的勢(shì)能。(2)宏觀上：分子勢(shì)能的大小與物體的_____有關(guān)。(3)微觀上：分子勢(shì)能的大小與分子_____有關(guān)。(4)當(dāng)r>r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為_(kāi)___，若r增大，需克服引力做功，分子勢(shì)能_____。(5)當(dāng)r<r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為_(kāi)___，若r減小，需克服斥力做功，分子勢(shì)能_____。(6)當(dāng)r＝r0時(shí)，分子間的作用力為零，分子勢(shì)能_____。相對(duì)位置體積間距引力增大斥力增大最小2．分子動(dòng)能(1)定義：由于分子永不停息地做_______________而具有的動(dòng)能。(2)分子的平均動(dòng)能：大量分子動(dòng)能的________。(3)溫度的微觀意義：溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。3．內(nèi)能(1)定義：物體中所有分子的_____和__________的總和。(2)決定因素：物體的內(nèi)能由物體的質(zhì)量、_____和_____共同決定。無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)平均值動(dòng)能分子勢(shì)能溫度體積二、改變物體內(nèi)能的兩種方式1．改變物體內(nèi)能的兩種方式：______和________。2．功、熱量和內(nèi)能改變的關(guān)系(1)如果物體與外界無(wú)熱傳遞，外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能_____；物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能______。(2)如果物體既不對(duì)外做功，外界也不對(duì)物體做功，則物體從外界吸收熱量時(shí)，它的內(nèi)能_____；物體向外放出熱量時(shí)，它的內(nèi)能______。做功熱傳遞增加減少增加減少三、熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用1．做功和_______都可以改變物體的內(nèi)能，而且這兩種方式是_____的。2．單純地對(duì)物體做功時(shí)內(nèi)能的變化量與功的關(guān)系：ΔU＝W。3．單純地對(duì)物體熱傳遞時(shí)，內(nèi)能的變化量與傳遞熱量的關(guān)系：ΔU＝Q。4．當(dāng)外界既對(duì)物體做功又對(duì)物體熱傳遞時(shí)，內(nèi)能的變化量：ΔU＝Q＋W。5．熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的_______與外界對(duì)它所做的_____之和。(2)表達(dá)式：ΔU＝___＋___。熱傳遞等效熱量Q功WQW四、能量守恒定律第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成1．能量守恒定律：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式______為其他形式，或者從一個(gè)物體_____到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中其總量______。2．意義(1)各種形式的能量可以__________。(2)各種物理現(xiàn)象可以用_____________聯(lián)系在一起。3．第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成(1)第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)：不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地_________的機(jī)器。(2)第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因：違背了_______________。轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移不變相互轉(zhuǎn)化能量守恒定律對(duì)外做功能量守恒定律1.在寒冷的冬季，人們常常生火取暖，當(dāng)雙手靠近火源時(shí)，我們就會(huì)感受到手變暖和了。

請(qǐng)對(duì)以下說(shuō)法作出判斷： (1)烤火是通過(guò)熱傳遞的方式增加手的內(nèi)能。

() (2)手變暖和了，是內(nèi)能較大的火源將內(nèi)能傳給了內(nèi)能較小的人的緣故。

()(3)傳熱只能發(fā)生在兩個(gè)溫度不同的物體之間，同一物體，內(nèi)部不發(fā)生傳熱現(xiàn)象。(

) (4)該現(xiàn)象說(shuō)明熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。

(

)√××√2.

給旱區(qū)送水的消防車(chē)停在水平地面上。在緩慢放水的過(guò)程中，若車(chē)胎不漏氣且胎內(nèi)氣體溫度不變，不計(jì)分子間的勢(shì)能，試分析氣體的吸放熱情況。提示：由于車(chē)胎內(nèi)氣體溫度不變，故氣體分子的平均動(dòng)能不變，內(nèi)能不變。放水過(guò)程中氣體體積增大，對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，車(chē)胎內(nèi)氣體吸熱。3．“全自動(dòng)”機(jī)械手表，既不需要上發(fā)條，也不用任何電源，表針卻能不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。由此，有人設(shè)想了如圖所示的新能源汽車(chē)。請(qǐng)對(duì)以下說(shuō)法作出判斷：(1)“全自動(dòng)”機(jī)械手表是一種永動(dòng)機(jī)。

()(2)如圖所示的新能源汽車(chē)是能夠?qū)崿F(xiàn)的。

(

)××(3)“全自動(dòng)”機(jī)械手表是通過(guò)手臂的運(yùn)動(dòng)獲得能量，供手表指針轉(zhuǎn)動(dòng)，不是永動(dòng)機(jī)。

()(4)運(yùn)動(dòng)的物體在阻力作用下會(huì)停下來(lái)，說(shuō)明機(jī)械能憑空消失了。

(

)(5)功和能可以相互轉(zhuǎn)化。

(

)(6)第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不能制成，是因?yàn)樗`背了能量守恒定律。

(

)(7)某個(gè)物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加。

(

)√××√√新知學(xué)習(xí)(一)|分子動(dòng)能、勢(shì)能與物體的內(nèi)能[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]一架飛機(jī)在空中以某一速度飛行，由于飛機(jī)中所有分子都具有飛機(jī)的速度，所以分子具有動(dòng)能，又由于飛機(jī)在空中，飛機(jī)中所有分子都離地面有一定高度，以地面為零勢(shì)能參考平面，所以分子具有勢(shì)能，上述動(dòng)能和勢(shì)能的總和就是飛機(jī)的內(nèi)能，當(dāng)飛機(jī)停在地上時(shí)，飛機(jī)的內(nèi)能為零，以上說(shuō)法是否正確？為什么？

提示：不正確，飛機(jī)的內(nèi)能不是飛機(jī)的機(jī)械能，它是飛機(jī)中所有分子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)和由于分子之間的相互作用而具有的勢(shì)能的總和，與飛機(jī)的高度和飛機(jī)速度無(wú)關(guān)。[重點(diǎn)釋解]1．分子的平均動(dòng)能(1)熱現(xiàn)象研究的是大量分子運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，有意義的是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的平均值，即分子的平均動(dòng)能。(2)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，這是溫度的微觀意義。在相同溫度下，各種物質(zhì)分子的平均動(dòng)能都相同，由于不同物質(zhì)分子的質(zhì)量不一定相同，因此相同溫度時(shí)不同物質(zhì)分子的平均速率不一定相同。(3)物體溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子的平均動(dòng)能增大，但并不是每個(gè)分子的動(dòng)能都變大。2．分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系分子勢(shì)能的大小與分子間的距離有關(guān)，距離發(fā)生變化時(shí)，分子力做功，分子勢(shì)能發(fā)生變化。分子勢(shì)能隨分子間距離的變化情況如圖所示(取無(wú)窮遠(yuǎn)處Ep為0)。(1)當(dāng)分子間的距離r>r0時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大。(2)當(dāng)分子間的距離r<r0時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大。(3)當(dāng)r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小。3．對(duì)內(nèi)能的理解(1)內(nèi)能是對(duì)大量分子而言的，對(duì)單個(gè)分子來(lái)說(shuō)無(wú)意義。(2)某個(gè)物體的內(nèi)能在宏觀上由物體的質(zhì)量、溫度和體積決定；微觀上由分子數(shù)、分子平均動(dòng)能和分子勢(shì)能決定。(3)物體的內(nèi)能跟物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。4．內(nèi)能與機(jī)械能的比較

內(nèi)能機(jī)械能對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)形式微觀分子熱運(yùn)動(dòng)宏觀物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)能量常見(jiàn)的形式分子動(dòng)能、分子勢(shì)能物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能能量存在的原因由物體內(nèi)大量分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)和分子間相對(duì)位置決定由物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)、與地球相對(duì)位置或物體形變決定

內(nèi)能機(jī)械能影響因素物體的質(zhì)量、物體的溫度和體積物體的質(zhì)量、物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度、離地高度(或相對(duì)于零勢(shì)能參考平面的高度)或彈性形變

是否為零永遠(yuǎn)不能等于零一定條件下可以等于零

聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化[典例體驗(yàn)][典例]若某種實(shí)際氣體分子的作用力表現(xiàn)為引力，則一定質(zhì)量的該氣體內(nèi)能的大小與氣體體積和溫度的關(guān)系是

(

)A．如果保持其體積不變，溫度升高，內(nèi)能增大B．如果保持其體積不變，溫度升高，內(nèi)能減少C．如果保持其溫度不變，體積增大，內(nèi)能不變D．如果保持其溫度不變，體積增大，內(nèi)能減少[解析]

若保持氣體的體積不變，則分子勢(shì)能不變，溫度升高，分子的平均動(dòng)能變大，故氣體的內(nèi)能增大，A正確，B錯(cuò)誤；若保持氣體的溫度不變，氣體分子的平均動(dòng)能不變，體積增大，分子間的引力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，故氣體的內(nèi)能增大，C、D錯(cuò)誤。[答案]

A/方法技巧/影響物體內(nèi)能的因素(1)物體的內(nèi)能：物體的內(nèi)能是物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和。在其概念中有三個(gè)關(guān)鍵詞：所有分子、動(dòng)能、分子勢(shì)能。(2)影響物體內(nèi)能的因素：①由于溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，所以，物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)。②由于分子勢(shì)能與分子間距有關(guān)，所以，物體的內(nèi)能與體積有關(guān)。③由于內(nèi)能應(yīng)包含所有分子的動(dòng)能、勢(shì)能，所以，內(nèi)能還與分子數(shù)目有關(guān)，即與物體的物質(zhì)的量有關(guān)。[針對(duì)訓(xùn)練]1．(多選)有關(guān)分子的熱運(yùn)動(dòng)和內(nèi)能，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．一定質(zhì)量的氣體，溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變B．物體的溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈C．物體的內(nèi)能是物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和D．布朗運(yùn)動(dòng)是由懸浮在液體中的微粒之間的相互碰撞引起的解析：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變，A正確；物體的溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，B正確；物體的內(nèi)能就是物體內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，C正確；布朗運(yùn)動(dòng)是微粒在液體中受到液體分子的撞擊不平衡引起的，D錯(cuò)誤。答案：ABC

2．玻璃杯中盛有冰水混合物，冰的質(zhì)量和水的質(zhì)量相等且保持不變，則玻璃杯內(nèi)(

)A．冰分子的平均動(dòng)能大于水分子的平均動(dòng)能B．水分子的平均動(dòng)能等于冰分子的平均動(dòng)能C．一個(gè)水分子的動(dòng)能一定大于一個(gè)冰分子的動(dòng)能D．一個(gè)水分子的動(dòng)能一定等于一個(gè)冰分子的動(dòng)能解析：冰水混合物溫度為0℃，冰、水溫度相同，二者分子平均動(dòng)能相同，故A錯(cuò)誤，B正確；相同溫度的冰和水內(nèi)個(gè)別分子的動(dòng)能是隨時(shí)變化的，比較個(gè)別分子的動(dòng)能沒(méi)有意義，故C、D錯(cuò)誤。答案：B

3．(2023·海南高考)如圖為兩分子靠近過(guò)程中的示意圖，r0為分子間平衡距離，下列關(guān)于分子力和分子勢(shì)能的說(shuō)法正確的是

(

)A．分子間距離大于r0時(shí)，分子間表現(xiàn)為斥力B．分子從無(wú)限遠(yuǎn)靠近到距離r0處的過(guò)程中分子勢(shì)能變大C．分子勢(shì)能在r0處最小D．分子間距離在小于r0且減小時(shí)，分子勢(shì)能在減小解析：分子間距離大于r0時(shí)，分子間表現(xiàn)為引力，分子從無(wú)限遠(yuǎn)靠近到距離r0處的過(guò)程中，引力做正功，分子勢(shì)能減小，則在r0處分子勢(shì)能最??；繼續(xù)減小分子間距離，分子間表現(xiàn)為斥力，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大。答案：C

新知學(xué)習(xí)(二)|熱力學(xué)第一定律的理解及應(yīng)用[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由a狀態(tài)變化到b狀態(tài)，請(qǐng)?jiān)趫D像基礎(chǔ)上思考以下問(wèn)題：(1)在變化過(guò)程中是氣體對(duì)外做功，還是外界對(duì)氣體做功？提示：由圖可知，氣體的變化為等壓膨脹，一定是氣體對(duì)外做功。(2)在變化過(guò)程中氣體吸熱，還是向外放熱？氣體內(nèi)能增加了，還是減少了？提示：由日常經(jīng)驗(yàn)可知，理想氣體在等壓膨脹過(guò)程中需要從外界吸收熱量。由蓋-呂薩克定律可知，理想氣體在等壓膨脹過(guò)程中溫度升高，內(nèi)能一定增加。

[重點(diǎn)釋解]1．公式ΔU＝Q＋W中符號(hào)的規(guī)定符號(hào)QWΔU＋物體吸熱外界對(duì)物體做功內(nèi)能增加－物體放熱物體對(duì)外界做功內(nèi)能減少2．三種特殊情況(1)若過(guò)程是絕熱的，即Q＝0，則ΔU＝W，物體內(nèi)能的增加量等于外界對(duì)物體做的功。(2)若過(guò)程中不做功，即W＝0，則ΔU＝Q，物體內(nèi)能的增加量等于物體從外界吸收的熱量。(3)若過(guò)程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＝－Q(或Q＝－W)，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量(或物體吸收的熱量等于物體對(duì)外界做的功)。3．判斷是否做功的方法一般情況下看物體的體積是否變化：(1)若物體體積增大，表明物體對(duì)外界做功，W<0。(2)若物體體積減小，表明外界對(duì)物體做功，W>0。[典例體驗(yàn)][典例]一定質(zhì)量的實(shí)際氣體從外界吸收了4.2×105J的熱量，同時(shí)氣體對(duì)外做了6×105J的功，問(wèn)：(1)氣體的內(nèi)能是增加還是減少？變化量是多少？(2)分子勢(shì)能是增加還是減少？(3)分子的平均動(dòng)能是增加還是減少？[解析]

(1)氣體從外界吸熱，故Q＝4.2×105J，氣體對(duì)外做功，故W＝－6×105J，由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q＝(－6×105J)＋(4.2×105J)＝－1.8×105J。ΔU為負(fù)，說(shuō)明氣體的內(nèi)能減少了，所以氣體內(nèi)能減少了1.8×105J。(2)因?yàn)闅怏w對(duì)外做功，所以氣體的體積膨脹，分子間的距離增大了，分子力做負(fù)功，氣體分子勢(shì)能增加。(3)因?yàn)闅怏w內(nèi)能減少，同時(shí)氣體分子勢(shì)能增加，說(shuō)明氣體分子的平均動(dòng)能一定減少。[答案]

(1)減少1.8×105J

(2)增加

(3)減少/方法技巧/應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的方法(1)明確研究對(duì)象是哪個(gè)物體或者是哪個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)。(2)分別找出題目中研究對(duì)象吸收或放出的熱量；外界對(duì)研究對(duì)象所做的功或研究對(duì)象對(duì)外界所做的功；研究對(duì)象內(nèi)能的增加量或減少量。(3)根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W列出方程進(jìn)行求解。(4)特別注意物理量的正負(fù)號(hào)及其意義。[針對(duì)訓(xùn)練]1．如圖所示，密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高。一開(kāi)口向下、導(dǎo)熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣。擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開(kāi)后，小瓶緩慢上浮。上浮過(guò)程中，小瓶?jī)?nèi)氣體

(

)A．內(nèi)能減少B．對(duì)外界做正功C．增加的內(nèi)能大于吸收的熱量D．增加的內(nèi)能等于吸收的熱量2．兩個(gè)內(nèi)壁光滑、完全相同的絕熱氣缸A、B，氣缸內(nèi)用輕質(zhì)絕熱活塞封閉完全相同的理想氣體，如圖1所示?，F(xiàn)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙，若A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，重新平衡后。氣缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能________(填“大于”“小于”或“等于”)氣缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能。圖2為重新平衡后A、B氣缸中氣體分子速率分布圖像，其中曲線________(填圖像中曲線標(biāo)號(hào))表示氣缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律。解析：當(dāng)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙時(shí)，活塞緩慢下降，外界對(duì)氣缸內(nèi)氣體做功；當(dāng)A、B活塞上表面加入的細(xì)沙質(zhì)量相同時(shí)，A、B氣缸內(nèi)的氣體體積相同，由于A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，則重新平衡時(shí)A中氣體的體積小，氣缸A中活塞和細(xì)沙對(duì)氣缸內(nèi)氣體做功多，由于活塞和氣缸都是絕熱的，則由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，氣缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能大于氣缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能。一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，故氣缸A內(nèi)氣體的溫度更高；溫度升高，大多數(shù)氣體分子的速率增大，氣體分子的速率分布圖線的峰值向速率大的方向移動(dòng)，故曲線①表示氣缸B內(nèi)氣體分子的速率分布規(guī)律。答案：大于①新知學(xué)習(xí)(三)|對(duì)能量守恒定律的理解[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]文藝復(fù)興時(shí)期，達(dá)·芬奇制造的永動(dòng)機(jī)裝置如圖所示。他認(rèn)為右邊的重球比左邊的重球離輪心更遠(yuǎn)些，兩邊不均衡的作用力會(huì)使輪子沿箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)不息。請(qǐng)問(wèn)該裝置屬于第幾類(lèi)永動(dòng)機(jī)，并請(qǐng)說(shuō)明這類(lèi)永動(dòng)機(jī)為什么不能成功。提示：該裝置屬于第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)，這一設(shè)計(jì)不可能成功，因?yàn)椴幌娜魏文芰繀s能永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械，違反了能量守恒定律。

[重點(diǎn)釋解]1．能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化(1)各種運(yùn)動(dòng)形式都有對(duì)應(yīng)的能：機(jī)械運(yùn)動(dòng)有機(jī)械能，分子的熱運(yùn)動(dòng)有內(nèi)能，還有電磁能、化學(xué)能、原子能等。(2)各種形式的能通過(guò)某種力做功可以相互轉(zhuǎn)化。例如，利用電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；煤燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；列車(chē)剎車(chē)后，輪子溫度升高，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2．與某種運(yùn)動(dòng)形式對(duì)應(yīng)的能是否守恒是有條件的例如，物體的機(jī)械能守恒，必須是只有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功；而能量守恒定律是沒(méi)有條件的，它是一切自然現(xiàn)象都遵守的基本規(guī)律。3．能量守恒定律中的“轉(zhuǎn)化”和“轉(zhuǎn)移”(1)某種形式的能量減少，一定有其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等。(2)某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。4．第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)失敗的原因分析如果沒(méi)有外界熱源供給熱，則有U2－U1＝W，就是說(shuō)，如果系統(tǒng)內(nèi)能減少，即U2<U1，則W<0，系統(tǒng)對(duì)外做功是要以?xún)?nèi)能減少為代價(jià)的。若想源源不斷地做功，就必須使系統(tǒng)不斷回到初始狀態(tài)，在無(wú)外界能量供給的情況下是不可能的。[典例體驗(yàn)][典例]

(多選)空調(diào)市場(chǎng)上有很多變頻空調(diào)，據(jù)專(zhuān)家介紹變頻空調(diào)比定頻的要節(jié)能，因?yàn)槎l空調(diào)開(kāi)機(jī)時(shí)就等同于汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，很耗能，是正常運(yùn)行的5～7倍?？照{(diào)在工作時(shí)達(dá)到設(shè)定溫度就停機(jī)，等溫度高了再繼續(xù)啟動(dòng)。這樣的頻繁啟動(dòng)，耗電多，而變頻空調(diào)啟動(dòng)時(shí)有一個(gè)由低到高的過(guò)程，運(yùn)行過(guò)程是自動(dòng)變速來(lái)保持室內(nèi)溫度，從開(kāi)機(jī)到關(guān)機(jī)中間不停機(jī)，而是達(dá)到設(shè)定溫度后就降到最小功率運(yùn)行，所以比較省電。閱讀上述介紹后，以下說(shuō)法合理的是

(

)A．變頻空調(diào)節(jié)能，運(yùn)行中不遵守能量守恒定律B．變頻空調(diào)運(yùn)行中做功少，轉(zhuǎn)化能量多C．變頻空調(diào)在同樣工作條件下運(yùn)行效率高，省電D．變頻空調(diào)與定頻空調(diào)做同樣功時(shí)，消耗同樣電能[解析]

自然界的一切過(guò)程都遵守能量守恒定律，A錯(cuò)誤；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做同樣的功，消耗同樣電能，B錯(cuò)誤，D正確；由變頻空調(diào)的工作特點(diǎn)可知省電的原因是效率高，C正確。[答案]

CD[針對(duì)訓(xùn)練]1．“第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)”是不可能制成的，這是因?yàn)樗?/p>

(

)A．不符合熱力學(xué)第一定律B．做功產(chǎn)生的熱量太少C．由于有摩擦、熱損失等因素的存在D．找不到合適的材料和合理的設(shè)計(jì)方案解析：“第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)”是不可能制成的，因?yàn)樗`背了能量守恒定律，即熱力學(xué)第一定律，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。答案：A

2．下列有關(guān)能量的描述正確的是

(

)A．“既要馬兒跑得快，又要馬兒不吃草”違背了能量守恒定律B．工作中的電風(fēng)扇，消耗的電能大于輸出的機(jī)械能，該過(guò)程能量不守恒C．滑塊在粗糙的水平面上減速滑行，最終停了下來(lái)，動(dòng)能消失，能量不守恒D．同時(shí)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，質(zhì)量越大，勢(shì)能減少越快，機(jī)械能減少也

越快解析：馬兒跑的時(shí)候需要消耗能量，而草能夠?yàn)轳R兒提供能量，因此“既要馬兒跑得快，又要馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，故A正確；工作中的電風(fēng)扇，消耗的電能大于輸出的機(jī)械能，損失的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，該過(guò)程能量仍守恒，故B錯(cuò)誤；滑塊在粗糙的水平面上減速滑行，最終停了下來(lái)，減小的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，能量守恒，故C錯(cuò)誤；同時(shí)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)的快慢與質(zhì)量無(wú)關(guān)，減少的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，機(jī)械能不變，故D錯(cuò)誤。答案：A

一、好素材分享——看其他教材如何落實(shí)核心素養(yǎng)

科學(xué)思維——?dú)怏w絕熱過(guò)程分析1．(選自魯科版新教材課后練習(xí))(多選)用密封性好、充滿(mǎn)氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖所示。當(dāng)充氣袋四周被擠壓時(shí)，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換，則袋內(nèi)氣體

(

)A．體積減小，內(nèi)能增大B．體積減小，壓強(qiáng)減小C．對(duì)外界做負(fù)功，內(nèi)能增大D．對(duì)外界做正功，壓強(qiáng)減小解析：袋內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換時(shí)，氣體內(nèi)能的變化等于外界對(duì)氣體所做的功，故充氣袋四周被擠壓時(shí)，體積減小，袋內(nèi)氣體對(duì)外界做負(fù)功，袋內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增大，故選項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤。答案：AC

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任——發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移分析2．(選自滬科版新教材課后練習(xí))如圖是一個(gè)現(xiàn)代的燃煤蒸汽發(fā)電廠的運(yùn)行流程示意圖，請(qǐng)從能量的角度分析各生產(chǎn)部門(mén)(燃燒室、鍋爐、渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷凝器)之間能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的情況。提示：燃燒室將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為鍋爐內(nèi)水的內(nèi)能，再通過(guò)熱蒸汽轉(zhuǎn)化為渦輪機(jī)的機(jī)械能，經(jīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，通過(guò)渦輪機(jī)的熱蒸汽經(jīng)冷凝器后使冷水的溫度升高，轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，較冷的蒸汽回到鍋爐再次循環(huán)。二、新題目精選——品立意深處所蘊(yùn)含的核心價(jià)值1．(多選)某?！翱苿?chuàng)社”在學(xué)校足球場(chǎng)進(jìn)行水火箭發(fā)射、航模飛行等展示活動(dòng)。此次活動(dòng)激起了該校師生在工作和學(xué)習(xí)之余的科技創(chuàng)新熱情。水火箭是一種用水的壓力來(lái)推進(jìn)的模型火箭，同學(xué)們利用廢棄的飲料瓶制