高中物理 模块要点回眸 第20点 热力学第一定律及其符号法则素材 新人教版选修3-3（通用）

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第20点　热力学第一定律及其符号法则 ‎ 我们知道，做功和热传递都可以改变物体的内能．在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q就等于物体内能的增量ΔU，即ΔU＝Q＋W.此即为热力学第一定律，式中各物理量的符号规定如下：‎ ‎ 符号 物理量 ‎＋‎ ‎－‎ W 外界对系统做功 系统对外界做功 Q 系统吸热 系统放热 ΔU 内能增加 内能减少 应用热力学第一定律解题时，应注意挖掘题目隐含的条件：‎ ‎(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的变化量．‎ ‎(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收(或放出)的热量等于物体内能的变化量．‎ ‎(3)若过程的始、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量．‎ 对点例题　气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收了120 J的热量，它的内能的变化是(　　)‎ A．减小20 J B．增大20 J C．减小220 J D．增大220 J 解题指导　研究对象为气体，做功W＝－100 J，吸收热量Q＝＋120‎ ‎ J．由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 J．ΔU>0，说明气体的内能增加，选项B正确．‎ 答案　B 技巧点拨　准确记住符号“＋”、“－”的使用规则，把带有符号的物理量代入公式ΔU＝Q＋W，解出未知量，明确解得的物理量符号的意义，即可解决本类问题．‎ 一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问：‎ ‎(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？‎ ‎(2)如果这些气体又返回到原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？‎ 答案　(1)内能增加了160 J ‎(2)外界对气体做功　80 J 解析　(1)由热力学第一定律得：ΔU＝W＋Q＝280 J－120 J＝160 J，内能增加了160 J.‎ ‎(2)ΔU′＝－ΔU＝－160 J，Q′＝－240 J，由热力学第一定律得：W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界对气体做了80 J的功．‎