热力学定律与能量守恒
考点一 热力学第一定律的理解和应用
【典例1】一定质量的气体,在从状态1变化到状态2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?
【通型通法】
1.题型特征:热力学第一定律的应用。
2.思维导引:气体的内能仅与状态有关,气体返回到原状态,整个过程中气体内能变化为零。
【解析】(1)由热力学第一定律可得
ΔU=W+Q=-120 J+280 J=160 J,
气体的内能增加了160 J。
(2)气体从状态2回到状态1的过程中内能的减少量应等于从状态1到状态2的过程中内能的增加量,则从状态2到状态1的内能应减少160 J,
即ΔU′=-160 J,
又Q′=-240 J,
根据热力学第一定律得:
ΔU′=W′+Q′,
所以W′=ΔU′-Q′=-160 J-(-240 J)=80 J,
即外界对气体做功80 J。
答案:(1)增加了160 J (2)外界对气体做功 80 J
1.热力学第一定律ΔU=Q+W:
(1)符号法则。
符号
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W
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Q
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ΔU
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+
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外界对物体做功
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物体吸收热量
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内能增加
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-
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物体对外界做功
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物体放出热量
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内能减小
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(2)三种特殊情况。
过程
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含义
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内能变化
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物理意义
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绝热
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Q=0
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ΔU=W
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外界对物体做的功等于物体内能的增加
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等容
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W=0
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Q=ΔU
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物体吸收的热量等于物体内能的增加
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等温
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ΔU=0
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W=-Q
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外界对物体做的功,等于物体放出的热量
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