熱力學(xué)第一定律
改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對(duì)內(nèi)對(duì)外(外界對(duì)物體做功)(物體對(duì)外界做功)(物體從外界吸熱)(物體對(duì)外界放熱)吸熱放熱內(nèi)能減少內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能增加
絕熱過(guò)程僅傳熱過(guò)程如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)程中,內(nèi)能的變化與熱量及做的功之間又有什么關(guān)系呢?
一、熱力學(xué)第一定律1.表述: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.意義:熱力學(xué)第一定律反映了功、熱量跟系統(tǒng)內(nèi)能改變之間的定量關(guān)系。ΔU=Q+W
一、熱力學(xué)第一定律3.定律中各量的正、負(fù)號(hào)及含義物理量符號(hào)意義符號(hào)意義W+-Q+-ΔU+-外界對(duì)物體做功物體吸收熱量?jī)?nèi)能增加物體對(duì)外界做功物體放出熱量?jī)?nèi)能減少ΔU=Q+W
例題1:一定量的氣體,從外界吸收熱量2.7×105J,內(nèi)能增加4.3×105J。在這一過(guò)程中,是氣體對(duì)外做功,還是外界對(duì)氣體做功?做了多少功?得:即外界對(duì)氣體做功
二、熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解決問(wèn)題1.根據(jù)符號(hào)法則寫出各已知量的正、負(fù)。3.再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來(lái)確定吸熱、放熱情況或做功情況。2.根據(jù)方程求出未知量。
例題2:一定量的氣體膨脹對(duì)外做功100J,同時(shí)從外界吸收了120J的熱量,它的內(nèi)能的變化可能()A.減小20JB.增大20JC.減小220JD.增大220JB
1.用活塞壓縮汽缸里的空氣,對(duì)空氣做了900J的功,同時(shí)汽缸向外散熱210J,汽缸里空氣的內(nèi)能改變了多少?1110J
2.如圖,在汽缸內(nèi)活塞左邊封閉著一定量的空氣,壓強(qiáng)與大氣壓相同。把汽缸和活塞固定,使汽缸內(nèi)空氣升高一定的溫度,空氣吸收的熱量為Q1。如果讓活塞可以自由滑動(dòng)(活塞與汽缸間無(wú)摩擦、不漏氣),也使汽缸內(nèi)空氣溫度升高相同溫度,其吸收的熱量為Q2。(1)Q1和Q2哪個(gè)大些?(2)氣體在定容下的比熱容與在定壓下的比熱容為什么會(huì)有不同?(1)Q1<Q2(2)定壓時(shí),吸熱會(huì)膨脹。
3.某風(fēng)景區(qū)有一處約20層樓高的瀑布,甚為壯觀。請(qǐng)估計(jì):瀑布上、下水潭的水溫因瀑布的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能而相差多少?水的比熱容c為。0.14℃
4.奶牛的心臟停止跳動(dòng)后,大約在1h內(nèi)體溫由37.0℃降低到33.5℃。請(qǐng)你由此估算,在這種環(huán)境下飼養(yǎng)奶牛,要維持一個(gè)體重400kg奶牛的內(nèi)能不變,每天喂養(yǎng)奶牛的食物至少要能為它提供多少熱量?計(jì)算時(shí),可以認(rèn)為奶牛體內(nèi)絕大部分是水。水的比熱容c為。1.41×108J