熱力學(xué)第一定律+高二下學(xué)期物理粵教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

一.物體的內(nèi)能：分子總動(dòng)能和總勢(shì)能之和（一）分子動(dòng)能1.分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能是所有分子動(dòng)能的平均值,溫度是分子平均動(dòng)能的唯一標(biāo)志,在相同溫度下,各種物質(zhì)分子的平均動(dòng)能都相同,溫度升高,分子的平均動(dòng)能增加。2.分子熱運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能分子運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的總和,它等于分子的平均動(dòng)能與分子數(shù)的乘積,即它與物體的溫度和所含的分子數(shù)目有關(guān).注意：(1)溫度是大量分子熱運(yùn)動(dòng)“統(tǒng)計(jì)”平均效果的宏觀反映,具有統(tǒng)計(jì)意義,對(duì)個(gè)別分子是沒(méi)有實(shí)際意義的.(2)溫度與物體的宏觀運(yùn)動(dòng)的速率、動(dòng)能無(wú)關(guān).二.物體的內(nèi)能：（二）分子勢(shì)能：由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的相對(duì)位置決定的能，即分子勢(shì)能。所有分子勢(shì)能的總和就是分子總勢(shì)能。1.決定因素：微觀上，分子勢(shì)能由分子間距離和排列情況決定；宏觀上，由體積及狀態(tài)（固、液、氣）決定。判斷分子勢(shì)能變化的兩種方法：利用分子力做功判斷：分子力做正功，分子勢(shì)能減小；分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加．利用分子勢(shì)能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線判斷。思考：(1)當(dāng)r>r0時(shí),分子間表現(xiàn)為什么力?若r增大,分子力做什么功?分子勢(shì)能怎么變化?(2)當(dāng)r<r0時(shí),分子間表現(xiàn)為什么力?若r減小,分子力做什么功?分子勢(shì)能怎么變化?(3)當(dāng)r=r0時(shí),分子勢(shì)能有什么特點(diǎn)?分子力為引力,若r增大,分子力做負(fù)功,分子勢(shì)能增加;分子力為斥力,若r減小,分子力做負(fù)功,分子勢(shì)能增加;分子勢(shì)能最小.二.物體的內(nèi)能：（二）分子勢(shì)能：2.大小變化規(guī)律：分析物體內(nèi)能問(wèn)題的四點(diǎn)提醒(1)內(nèi)能是對(duì)物體的大量分子而言的，不存在某個(gè)分子內(nèi)能的說(shuō)法。(2)決定內(nèi)能大小的因素為物質(zhì)的量、溫度、體積。(3)通過(guò)做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。(4)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，相同溫度的任何物體，分子的平均動(dòng)能均相同。例1.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A例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BBBD例.（多選）下列說(shuō)法中正確的是(

)A.只要溫度相同,任何物體分子的平均動(dòng)能都相同B.0℃的水與0℃的冰分子的平均動(dòng)能相同C.10個(gè)分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和就是這10個(gè)分子的內(nèi)能D.溫度高的物體中的每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率一定大于溫度低的物體中的每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率E.一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣,其分子之間的勢(shì)能增加ABE二.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)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和。2.表達(dá)式：ΔU=W+Q注意ΔU、W、Q的正負(fù)：第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)違背熱力學(xué)第一定律，也可說(shuō)違背能量守恒定律，不可能造成！注意：若氣體體積增大，既可以說(shuō)是氣體對(duì)外做正功，也可以說(shuō)外界對(duì)氣體做負(fù)功，而熱力學(xué)第一定律里的W必須是指外界對(duì)氣體做的功，所以，當(dāng)氣體體積增大時(shí)，外界對(duì)氣體做負(fù)功，W取負(fù)值。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。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。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.利用熱力學(xué)第一定律判斷理想氣體的狀態(tài)變化：例6.對(duì)于自熱米飯很多人還不是很了解，自熱米飯盒內(nèi)有一個(gè)發(fā)熱包，遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生大量熱能，不需要明火，溫度可超過(guò)100℃，蓋上盒蓋便能在10～15分鐘內(nèi)迅速加熱食品。自熱米飯的蓋子上有一個(gè)透氣孔，如果透氣孔堵塞，容易造成小型爆炸。有關(guān)自熱米飯盒爆炸的說(shuō)法，正確的是(

)A．自熱米飯盒爆炸，是盒內(nèi)氣體溫度升高，氣體分子間斥力急劇增大的結(jié)果B．在自熱米飯盒爆炸的瞬間，盒內(nèi)氣體內(nèi)能增加C．在自熱米飯盒爆炸的瞬間，盒內(nèi)氣體溫度降低D．自熱米飯盒爆炸前，盒內(nèi)氣體溫度升高，標(biāo)志著每一個(gè)氣體分子速率都增大了C例7．(2022·遼寧高考)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其體積V和熱力學(xué)溫度T變化圖像如圖所示，此過(guò)程中該系統(tǒng)(

)A．對(duì)外界做正功B．壓強(qiáng)保持不變C．向外界放熱D．內(nèi)能減少A例8．(2022·江蘇高考)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)歷a→b和a→c兩個(gè)過(guò)程，其中a→b為等溫過(guò)程，狀態(tài)b、c的體積相同，則(

)A．狀態(tài)a的內(nèi)能大于狀態(tài)bB．狀態(tài)a的溫度高于狀態(tài)cC．a(chǎn)→c過(guò)程中氣體吸收熱量D．a(chǎn)→c過(guò)程中外界對(duì)氣體做正功C例9．(多選)如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過(guò)程如p--V圖中從a到b的直線所示。在此過(guò)程中(

)A．氣體溫度一直降低B．氣體內(nèi)能一直增加C．氣體一直對(duì)外做功D．氣體一直從外界吸熱E．氣體吸收的熱量一直全部用于對(duì)外做功BCDBDEADE例12.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，A→B和C→D為等溫過(guò)程，B→C和D→A為絕熱過(guò)程(氣體與外界無(wú)熱量交換)．這就是著名的“卡諾循環(huán)”．

(1)該循環(huán)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是________．A．A→B過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功B．B→C過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能增大C．C→D過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D．D→A過(guò)程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化(2)該循環(huán)過(guò)程中，內(nèi)能減小的過(guò)程是________(選填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”)．若氣體在A→B過(guò)程中吸收63kJ的熱量，在C→D過(guò)程中放出38kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對(duì)外做的功為_(kāi)_______kJ.CB→C25如果過(guò)程是沿曲線向橫坐標(biāo)V軸正向走的，體積增大，表示氣體對(duì)外做正功，或外界對(duì)氣體做負(fù)功。如右圖1如果過(guò)程是沿曲線向橫坐標(biāo)V軸反向走的，體積減小，表示氣體對(duì)外做負(fù)功，或外界對(duì)氣體做正功。如右圖2熱力學(xué)p-V圖里，曲線與橫軸圍成的面積就等于