新教材同步輔導(dǎo)2023年高中物理第三章熱力學(xué)定律第一節(jié)熱力學(xué)第一定律課件粵教版選擇性必修第三冊(cè)

第三章熱力學(xué)定律學(xué)習(xí)目標(biāo)物理與STSE1．理解分子勢(shì)能與分子間距離的變化關(guān)系曲線．(難點(diǎn))2．知道什么是內(nèi)能，知道物體的內(nèi)能跟溫度和體積有關(guān)．(重點(diǎn))3．知道做功與內(nèi)能改變的數(shù)量關(guān)系，知道熱傳遞的熱量與內(nèi)能變化的關(guān)系．(重點(diǎn)、難點(diǎn))4．知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，且對(duì)改變系統(tǒng)內(nèi)能是等效的．(難點(diǎn))5．掌握熱力學(xué)第一定律及其表達(dá)式

知識(shí)點(diǎn)一物體的內(nèi)能1．分子動(dòng)能．分子動(dòng)能：由于分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能量．2．分子勢(shì)能．(1)分子勢(shì)能：由分子間的相對(duì)位置決定的能．(2)決定因素．①宏觀上：分子勢(shì)能的大小與物體的體積有關(guān)．②微觀上：分子勢(shì)能與分子之間的距離有關(guān)．3．內(nèi)能．(1)內(nèi)能：物體中所有分子的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和．(2)普遍性：組成任何物體的分子都在做著無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，所以任何物體都具有內(nèi)能．(3)相關(guān)因素．①物體所含的分子總數(shù)由物質(zhì)的量決定．②分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能由溫度決定．③分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān)．故物體的內(nèi)能由物質(zhì)的量、溫度、體積共同決定，同時(shí)受物態(tài)變化的影響．知識(shí)點(diǎn)二改變物體內(nèi)能的兩種方式1．做功．(1)外界只對(duì)物體做功時(shí)，物體的內(nèi)能增加．(2)物體只對(duì)外界做功時(shí)，物體的內(nèi)能減少．(3)氣體被迅速壓縮時(shí)，外界對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能增加，溫度升高．(4)氣體的體積迅速膨脹時(shí)，氣體對(duì)外界做功，氣體的內(nèi)能減少，溫度降低．2．熱傳遞．(1)熱傳遞：高溫物體總是自發(fā)地把它的內(nèi)能傳遞給低溫物體，這種沒(méi)有做功而使物體內(nèi)能改變的現(xiàn)象稱為熱傳遞．(2)熱量：熱傳遞時(shí)所轉(zhuǎn)移的內(nèi)能，是熱傳遞過(guò)程中物體內(nèi)能變化的量度．3．就改變物體的內(nèi)能來(lái)說(shuō)，熱傳遞和做功是等效的，都可以作為內(nèi)能變化的量度，理所當(dāng)然內(nèi)能、功、熱量的單位是相同的．知識(shí)點(diǎn)三熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用1．改變內(nèi)能的兩種方式：做功與熱傳遞．兩者在改變系統(tǒng)內(nèi)能方面是等價(jià)的．2．熱力學(xué)第一定律：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．3．熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式：ΔU＝Q＋W．1．以下說(shuō)法正確的是(

)A．內(nèi)能不可能為零B．溫度相同，質(zhì)量相同的物體具有相同的內(nèi)能C．溫度越高的物體，內(nèi)能越大D．0℃的冰的內(nèi)能比等質(zhì)量的0℃的水的內(nèi)能大解析：內(nèi)能是所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，而分子動(dòng)能又是由分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的，所以分子動(dòng)能不可能為零，那么物體的內(nèi)能當(dāng)然也不可能為零，A正確；物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積和質(zhì)量(物質(zhì)的量)有關(guān)，B、C錯(cuò)誤；因?yàn)?℃的冰熔化為0℃的水要吸收熱量，所以冰熔化為水，內(nèi)能增加，0℃的水的內(nèi)能比等質(zhì)量的0℃的冰的內(nèi)能大，D錯(cuò)誤．答案：A2．在下述現(xiàn)象中沒(méi)有做功而使物體內(nèi)能改變的是(

)A．電流通過(guò)電爐絲使溫度升高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解析：電流通過(guò)電爐絲使溫度升高，電流做了功，則A錯(cuò)誤；流星進(jìn)入大氣層運(yùn)動(dòng)溫度升高，流星克服大氣摩擦做功而使溫度升高，則B錯(cuò)誤；鐵錘打鐵塊使鐵塊溫度升高，鐵錘對(duì)鐵塊擠壓撞擊，故C錯(cuò)誤；在爐火上的水被燒開，沒(méi)有做功而使水的內(nèi)能發(fā)生改變，故D正確．答案：D3．(2022·廣東模擬預(yù)測(cè))(多選)某汽車的四沖程內(nèi)燃機(jī)利用奧托循環(huán)進(jìn)行工作．該循環(huán)由兩個(gè)絕熱過(guò)程和兩個(gè)等容過(guò)程組成．如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體所經(jīng)歷的奧托循環(huán)，則該氣體(

)A．在狀態(tài)a和c時(shí)的內(nèi)能可能相等B．在a→b過(guò)程中，外界對(duì)其做的功等于內(nèi)能增量C．b→c過(guò)程中增加的內(nèi)能大于d→a過(guò)程中減少的內(nèi)能D．在一次循環(huán)過(guò)程中吸收的熱量小于放出的熱量強(qiáng)減小，則溫度降低，則狀態(tài)d的溫度高于狀態(tài)a的溫度，可得狀態(tài)c的溫度高于狀態(tài)a的溫度，根據(jù)一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能由溫度決定，所以狀態(tài)a的內(nèi)能小于狀態(tài)c的內(nèi)能，A錯(cuò)誤；在a→b過(guò)程中為絕熱壓縮，外界對(duì)氣體做功ΔW>0，Q＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可知ΔU＝ΔW，即外界對(duì)其做的功全部用于增加內(nèi)能，B正確；從b→c過(guò)程系統(tǒng)從外界吸收熱量，從c→d過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外做功，從d→a過(guò)程系統(tǒng)放出熱量，從a→b過(guò)程外界對(duì)系統(tǒng)做功，根據(jù)p-V圖像“面積”即為氣體做功大小，可知c到d過(guò)程氣體對(duì)外界做功，圖像中b→c→d→a圍成的圖形的面積為氣體對(duì)外界做的功，整個(gè)過(guò)程氣體內(nèi)能變?yōu)榱?，則Q吸－Q放>0.即在一次循環(huán)過(guò)程中吸收的熱量大于放出的熱量，則b→c過(guò)程中增加的內(nèi)能大于d→a過(guò)程中減少的內(nèi)能，D錯(cuò)誤，C正確．答案：BC探究一分子勢(shì)能1．分子勢(shì)能與分子力做功的關(guān)系．(1)分子力做正功，分子勢(shì)能減少，分子力做了多少正功，分子勢(shì)能就減少多少．(2)分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，克服分子力做了多少功，分子勢(shì)能就增加多少．2．分子勢(shì)能與分子間距的關(guān)系．如圖為分子間作用力F合和分子勢(shì)能Ep隨r變化的圖像．可以看到：(1)當(dāng)r＝r0時(shí)，F(xiàn)合＝0，Ep最小(若以分子間距無(wú)限遠(yuǎn)處為0勢(shì)能點(diǎn)，則此時(shí)Ep<0)．(2)當(dāng)r>r0時(shí)，F(xiàn)合<0，即為引力，所以此時(shí)增大r，克服分子力做功，Ep增大．(3)當(dāng)r<r0時(shí)，F(xiàn)合>0即為斥力，所以此時(shí)減小r，克服分子力做功，Ep增大．3．分子勢(shì)能與體積的關(guān)系．分子勢(shì)能與體積有關(guān)，一般體積變化，勢(shì)能就變化(氣體除外)，但不能說(shuō)體積變大，勢(shì)能就變大．【典例1】由于兩個(gè)分子間的距離變化而使得分子勢(shì)能變小，可確定在這一過(guò)程中(

)A．兩分子間的相互作用力一定表現(xiàn)為引力B．一定克服分子間的相互作用力做功C．兩分子間距離一定增大D．兩分子間的相互作用力可能增大解析：由分子力做功與分子勢(shì)能變化關(guān)系可知，分子力做正功時(shí)，分子勢(shì)能減小，有兩種可能性：一是r<r0，分子力表現(xiàn)為斥力，且分子間距離增大，二是r>r0，分子力表現(xiàn)為引力，且分子間距離減?。C上分析可知A、B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確．答案：D1．(多選)分子間有相互作用勢(shì)能，規(guī)定兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)兩分子間的勢(shì)能為零．設(shè)分子a固定不動(dòng)，分子b以某一初速度從無(wú)窮遠(yuǎn)處向a運(yùn)動(dòng)，直至它們之間的距離最?。诉^(guò)程中的下列說(shuō)法不正確的是(

)A．a(chǎn)、b之間的勢(shì)能先減小，后增大，再減小B．a(chǎn)、b之間的勢(shì)能先增大，后減小，再增大C．a(chǎn)、b間的勢(shì)能先減小，后增大D．分子b的加速度先增大，后減小，再增大解析：此過(guò)程由兩個(gè)階段組成：相距無(wú)窮遠(yuǎn)到r0，r0到距離最?。谝浑A段分子引力先增大后減小，則加速度先增大，后減小，引力對(duì)b做正功，a、b之間的勢(shì)能減小；第二階段分子斥力一直增大，分子b的加速度一直增大，斥力對(duì)b做負(fù)功，a、b之間的勢(shì)能增大．a(chǎn)、b之間的勢(shì)能先減小，后增大；分子b的加速度先增大，后減小，再增大．故A、B正確．答案：AB探究二做功與內(nèi)能變化的關(guān)系1．功和內(nèi)能的區(qū)別．(1)功是過(guò)程量，內(nèi)能是狀態(tài)量．(2)在絕熱過(guò)程中，做功一定能引起系統(tǒng)內(nèi)能的變化．(3)系統(tǒng)的內(nèi)能大，并不意味著做功多．在絕熱過(guò)程中，只有內(nèi)能變化越大時(shí)，對(duì)應(yīng)著做功越大．2．功和內(nèi)能的關(guān)系．(1)做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，功是系統(tǒng)內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度．在國(guó)際單位制中，內(nèi)能和功的單位都是焦耳．(2)絕熱過(guò)程中功和內(nèi)能變化的關(guān)系．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)能的改變量ΔU就等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功W，即ΔU＝U2－U1＝W.即在絕熱過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加，外界對(duì)系統(tǒng)做多少功，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少；系統(tǒng)對(duì)外界做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少，系統(tǒng)對(duì)外界做多少功，系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少．3．做功改變系統(tǒng)內(nèi)能的實(shí)質(zhì)．做功改變系統(tǒng)內(nèi)能的過(guò)程是將其他形式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程，做功使系統(tǒng)內(nèi)能發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)能改變的多少用做功的數(shù)值來(lái)度量．【典例2】(2023·甘肅統(tǒng)考模擬)如圖所示，導(dǎo)熱性能良好的氣缸懸掛在天花板上，用輕質(zhì)活塞(下有輕質(zhì)掛鉤)封閉體積為V0的理想氣體，外界大氣壓為p0，環(huán)境溫度為T0，活塞截面積為S，與氣缸之間的摩擦不計(jì)，現(xiàn)在活塞下面掛上質(zhì)量為m的鉤碼，活塞緩慢下移，并最后靜止在某一位置(未從氣缸上脫落)，重力加速度為g.(1)求活塞靜止時(shí)離氣缸上底的距離；(2)如果取下鉤碼，要保持活塞的位置不變，環(huán)境溫度需要改變到多少？氣缸吸熱還是放熱？分析絕熱過(guò)程的方法(1)在絕熱的情況下，若外界對(duì)系統(tǒng)做正功，系統(tǒng)內(nèi)能增加，ΔU為正值；若系統(tǒng)對(duì)外界做正功，系統(tǒng)內(nèi)能減少，ΔU為負(fù)值．此過(guò)程做功的多少為內(nèi)能轉(zhuǎn)化多少的量度．(2)在絕熱過(guò)程中，內(nèi)能和其他形式的能一樣也是狀態(tài)量，氣體的初、末狀態(tài)確定了，即在初、末狀態(tài)的內(nèi)能也相應(yīng)地確定了，內(nèi)能的變化ΔU也確定了．而功是能量轉(zhuǎn)化的量度，所以ΔU＝W，即W為恒量，這也是判斷絕熱過(guò)程的一種方法．2．(多選)如圖所示，為焦耳實(shí)驗(yàn)裝置圖，用絕熱性能良好的材料將容器包好，重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器里的水，引起水溫升高．關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．這個(gè)裝置可測(cè)定做功和內(nèi)能變化的關(guān)系B．做功增加了水的熱量C．做功增加了水的內(nèi)能D．功和熱量是完全等價(jià)的，無(wú)區(qū)別解析：將做功過(guò)程和吸熱過(guò)程在同等條件下比較，可測(cè)出做功和內(nèi)能變化的關(guān)系，故A正確；做功增加了水的內(nèi)能，熱量只是熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能改變的量度，故B錯(cuò)誤，C正確；做功和傳熱產(chǎn)生的效果相同，但功和熱量是不同的概念，D錯(cuò)誤．答案：AC3．(2023·全國(guó)高三專題練習(xí))如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱氣缸內(nèi)用絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，初始時(shí)氣缸開口向上放置，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，將氣缸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°過(guò)程中，缸內(nèi)氣體(

)A．內(nèi)能增加，外界對(duì)氣體做正功B．內(nèi)能減小，所有分子熱運(yùn)動(dòng)速率都減小C．溫度降低，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例減少D．溫度升高，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例增加解析：初始時(shí)氣缸開口向上，活塞處于平衡狀態(tài)，氣缸內(nèi)外氣體對(duì)活塞的壓力差與活塞的重力平衡，則有(p1－p0)s＝mg.氣缸在緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，氣缸內(nèi)外氣體對(duì)活塞的壓力差大于重力沿氣缸壁的分力，故氣缸內(nèi)氣體緩慢地將活塞往外推，最后氣缸水平，缸內(nèi)氣壓等于大氣壓．氣缸、活塞都是絕熱的，故缸內(nèi)氣體與外界沒(méi)有發(fā)生熱傳遞，氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)作用將活塞往外推，氣體對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得：氣體內(nèi)能減小，故缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率減小，并不是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的速率都減小，A、B錯(cuò)誤；氣體內(nèi)能減小，缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率減小，故速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例減小，C正確，D錯(cuò)誤．答案：C探究三功、內(nèi)能、熱量和溫度的區(qū)別與聯(lián)系1．內(nèi)能與溫度．從宏觀上看，溫度表示的是物體的冷熱程度；從微觀上看，溫度反映了分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志．物體的溫度升高，其內(nèi)能一定增加．但向物體傳遞熱量，物體的內(nèi)能卻不一定增加(可能同時(shí)對(duì)外做功)．2．熱量和內(nèi)能．(1)內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，狀態(tài)確定，系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定．要使系統(tǒng)的內(nèi)能發(fā)生變化，可以通過(guò)熱傳遞或做功兩種方式來(lái)完成．(2)熱量是熱傳遞過(guò)程中的特征物理量，熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過(guò)程中所轉(zhuǎn)移的能量，是用來(lái)衡量物體內(nèi)能變化的，有過(guò)程，才有變化，離開過(guò)程，毫無(wú)意義．(3)對(duì)某一狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，根本不存在“熱量”和“功”．不能說(shuō)一個(gè)系統(tǒng)中含有多少熱量．3．熱量與溫度．熱量是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內(nèi)大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志．熱傳遞的前提條件是兩個(gè)系統(tǒng)之間有溫度差，熱傳遞所傳遞的是熱量而不是溫度．4．熱量與功．熱量和功都是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，都是過(guò)程量，一定量的熱量與一定量的功相當(dāng)，熱量可以通過(guò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為功，功也可以通過(guò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為熱量，但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別．5．改變內(nèi)能的兩種方式的比較．比較項(xiàng)目做功傳熱內(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，內(nèi)能增加；物體放出熱，內(nèi)能減少物理實(shí)質(zhì)其他形式的能與內(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量在改變內(nèi)能的效果上是相同的【典例3】關(guān)于熱量、功和內(nèi)能三個(gè)物理量，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．熱量、功和內(nèi)能三者的物理意義相同，只是說(shuō)法不同B．熱量、功都可以作為物體內(nèi)能變化的量度C．熱量、功和內(nèi)能的單位不同D．功由過(guò)程決定，而熱量和內(nèi)能由物體的狀態(tài)決定解析：熱量、功和內(nèi)能是三個(gè)不同的物理量，它們的物理意義不同，故A錯(cuò)誤；功與熱量都是能量轉(zhuǎn)化的量度，熱量和功都可以作為物體內(nèi)能變化的量度，故B正確；熱量、功和內(nèi)能的單位相同，都是焦耳，故C錯(cuò)誤；功和熱量由過(guò)程決定，內(nèi)能由物體的狀態(tài)決定，故D錯(cuò)誤．答案：B熱傳遞、做功和內(nèi)能的改變的認(rèn)知誤區(qū)(1)誤認(rèn)為有熱傳遞或做功時(shí)，內(nèi)能一定變化．如果只是做功或只是進(jìn)行熱傳遞都會(huì)改變物體的內(nèi)能，但是如果做功的同時(shí)還有熱的傳遞，則內(nèi)能不一定會(huì)發(fā)生變化．(2)對(duì)做功與內(nèi)能變化關(guān)系認(rèn)識(shí)不清．在判斷內(nèi)能增加或減少時(shí)，一定要搞清是對(duì)內(nèi)做功還是對(duì)外做功，是從外界吸收熱還是向外界放出熱．4．關(guān)于溫度、熱量、功和內(nèi)能，以下說(shuō)法正確的是(

)A．同一物體溫度高時(shí)，含有的熱量多B．物體的內(nèi)能越大，含有的熱量就越多，溫度也越高C．外界對(duì)系統(tǒng)做功W，內(nèi)能必定增加D．發(fā)生熱傳遞的條件是兩物體之間存在溫度差解析：熱量是物體間進(jìn)行熱傳遞時(shí)內(nèi)能變化的量度，不能說(shuō)物體含有多少熱量，故A錯(cuò)誤；物體的內(nèi)能越大，溫度不一定越高，故B錯(cuò)誤；由于做功和熱傳遞都可引起物體內(nèi)能的變化，只根據(jù)做功無(wú)法準(zhǔn)確判斷物體內(nèi)能的變化，故C錯(cuò)誤；物體間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，故D正確．答案：D5．如圖所示，A、B是兩個(gè)完全相同的球，分別浸沒(méi)在水和水銀的同一深度處，A、B兩球用同一種材料制成，當(dāng)溫度稍微升高時(shí)，球的體積會(huì)明顯變大．如果開始水和水銀的溫度相同，且兩液體溫度同時(shí)緩慢升高到同一值，兩球膨脹后，體積相等，則(

)A．A球吸收的熱量較多

B．B球吸收的熱量較多C．兩球吸收的熱量一樣多 D．無(wú)法確定解析：A、B兩球升高同樣的溫度，體積又相同，則二者內(nèi)能的變化相同，而B球是處在水銀中的，B球膨脹時(shí)受到的壓力大，對(duì)外做功多，因此B球吸收的熱量較多一些，故B正確．答案：B探究四應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的方法與步驟解題步驟(1)明確研究對(duì)象．是哪個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)．(2)分析研究過(guò)程．①利用體積的變化分析做功問(wèn)題(不考慮真空擴(kuò)散)．氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功；氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功．②利用溫度的變化分析理想氣體內(nèi)能的變化．一定量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)：溫度升高，內(nèi)能增加；溫度降低，內(nèi)能減少．③分析研究對(duì)象內(nèi)能的變化情況．(3)根據(jù)符號(hào)法則確定ΔU、Q、W的正負(fù)，并利用熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W列出方程進(jìn)行求解．(4)根據(jù)解的正負(fù)說(shuō)明所求物理量的含義．【典例4】

(多選)如圖，用隔板將一絕熱氣缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空的．現(xiàn)將隔板抽開，氣體會(huì)自發(fā)擴(kuò)散至整個(gè)氣缸．待氣體達(dá)到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來(lái)的體積．假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)不漏氣．下列說(shuō)法正確的是(

)A．氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B．氣體在被壓縮的過(guò)程中內(nèi)能增大C．在自發(fā)擴(kuò)散過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功D．氣體在被壓縮的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功E．氣體在被壓縮的過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能不變解析：氣體向真空自發(fā)擴(kuò)散過(guò)程中，氣體不對(duì)外界做功，由熱力學(xué)第一定律得W＋Q＝ΔU，W＝0，Q＝0，則內(nèi)能不變，A正確，C錯(cuò)誤；氣體被壓縮的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功，W>0，Q＝0，由熱力學(xué)第一定律W＋Q＝ΔU可知ΔU>0，B、D正確；由于理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以氣體被壓縮的過(guò)程中，溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，E錯(cuò)誤．答案：ABD熱力學(xué)第一定律W＋Q＝ΔU中，若氣體對(duì)外界做功，W<0，外界對(duì)氣體做功，W>0；氣體從外界吸熱，Q>0，氣體向外界散熱，Q<0；內(nèi)能增大，ΔU>0，內(nèi)能減小，ΔU<0.一定質(zhì)量的理想氣體由于分子間作用力可以忽略，沒(méi)有分子勢(shì)能，內(nèi)能只與溫度有關(guān)．6.(2023·江蘇統(tǒng)考模擬)如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體被活塞封閉在內(nèi)壁光滑的氣缸中，氣缸和活塞絕熱性能良好，活塞的橫截面積為S，質(zhì)量為m，靜止在與氣缸底部距離為L(zhǎng)的小擋板上；密閉氣體的壓強(qiáng)、溫度與外界大氣相同，分別為p0和T0.現(xiàn)接通電熱絲加熱氣體，電熱絲兩端電壓為U，電流為I，通電時(shí)間為t，活塞緩慢向上移動(dòng)距離2L后靜止，重力加速度為g.求該過(guò)程：(1)氣體內(nèi)能的增量ΔU；(2)最終溫度T.解析：(1)活塞移動(dòng)時(shí)受力平衡p1S＝p0S＋mg，氣體對(duì)外界做功W＝p1S2L，氣體吸收的熱量Q＝UIt.根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q－W，解得ΔU＝UIt－(p0S＋mg)2L.探究五熱力學(xué)第一定律的理解1．符號(hào)法則．熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式也適用于物體對(duì)外做功、向外界散熱和內(nèi)能減少的情況，因此在使用ΔU＝Q＋W時(shí)，為了區(qū)別以上兩種情況，在應(yīng)用ΔU＝Q＋W進(jìn)行計(jì)算時(shí)，它們的正、負(fù)號(hào)規(guī)定如下：(1)外界對(duì)系統(tǒng)做功，W>0，即W為正值；系統(tǒng)對(duì)外界做功，也就是外界對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功，W<0，即W為負(fù)值．(2)外界對(duì)系統(tǒng)傳遞熱量，也就是系統(tǒng)從外界吸收熱量，Q>0，即Q為正值；外界從系統(tǒng)吸收熱量，也就是系統(tǒng)向外界放出熱量，Q<0，即Q為負(fù)值．(3)系統(tǒng)內(nèi)能增加，ΔU>0，即ΔU為正值；系統(tǒng)內(nèi)能減少，ΔU<0，即ΔU為負(fù)值．2．熱力學(xué)第一定律的幾種典型應(yīng)用．(1)若過(guò)程是絕熱的，即Q＝0，則W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量．(2)若過(guò)程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量．(3)若過(guò)程中物體的始、末內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量．【典例5】一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了4.2×105J的熱量，同時(shí)氣體對(duì)外做了6×105J的功，問(wèn)：(1)物體的內(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＝－6×10