熱力學(xué)第一定律能量守恒定律

改 變 物 體 內(nèi) 能 的 方 式 有 哪些 ？ 做 功 、 熱 傳 遞 （ 一 ） 熱 力 學(xué) 第 一 定 律 1.一 個(gè) 物 體 ， 它 既 沒(méi) 有 吸 收 熱 量 也 沒(méi) 有 放 出熱 量 ， 那 么 ： 如 果 外 界 對(duì) 它 做 的 功 為 ， 則 它 的 內(nèi) 能 如何 變 化 ？ 變 化 了 多 少 ？ 如 果 該 物 體 對(duì) 外 界 做 的 功 為 ， 則 它 的 內(nèi)能 如 何 變 化 ？ 變 化 了 多 少 ？ 2.一 個(gè) 物 體 ， 如 果 外 界 既 沒(méi) 有 對(duì) 它 做 功 ， 它也 沒(méi) 有 對(duì) 外 界 做 功 ， 那 么 ： 如 果 該 物 體 吸 收 熱 量 ， 它 的 內(nèi) 能 如 何 變化 ？ 變 化 了 多 少 ？ 如 果 放 出 熱 量 ， 它 的 內(nèi) 能 如 何 變 化 ？ 變化 了 多 少 ？ 一 個(gè) 物 體 ， 如 果 它 既 沒(méi) 有 吸 收 熱 量 也 沒(méi) 有放 出 熱 量 ， 那 么 ， 外 界 對(duì) 它 做 多 少 功 ， 它的 內(nèi) 能 就 增 加 多 少 ； 物 體 對(duì) 外 界 做 多 少 功 ，它 的 內(nèi) 能 就 減 少 多 少 . 如 果 外 界 既 沒(méi) 有 對(duì) 物 體 做 功 ， 物 體 也 沒(méi) 有對(duì) 外 界 做 功 ， 那 么 物 體 吸 收 了 多 少 熱 量 ，它 的 內(nèi) 能 就 增 加 多 少 ， 物 體 放 出 了 多 少 熱量 ， 它 的 內(nèi) 能 就 減 少 多 少 . 如 果 物 體 與 外 界 同 時(shí) 發(fā) 生 做 功 和 熱 傳 遞 ，則 物 體 內(nèi) 能 的 變 化 與 熱 量 、 做 的 功 之間 又 有 什 么 關(guān) 系 呢 ？ u=W+Q 這 在 物 理 學(xué) 中 叫 做 熱 力 學(xué) 第 一 定 律 . 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 + 外 界 對(duì) 物 體 做 功 物 體 對(duì) 外 界 做 功Q + 物 體 吸 收 熱 量 物 體 放 出 熱 量 u + 內(nèi) 能 增 加 內(nèi) 能 減 少 一 定 質(zhì) 量 的 氣 體 ， 在 被 壓 縮 的 過(guò) 程 中 ， 外界 對(duì) 它 做 功 300 J， 但 這 一 過(guò) 程 中 該 氣 體 的 內(nèi) 能減 少 了 300 J， 問(wèn) 氣 體 在 此 過(guò) 程 中 是 吸 熱 還 是 放熱 ？ 吸 收 （ 或 放 出 ） 多 少 熱 量 ？ 1.如 圖 所 示 ， 用 力 壓 縮 氣 缸 中 的 空 氣 ， 力 對(duì) 空氣 做 了 1800 J的 功 ， 同 時(shí) 空 氣 向 外 放 熱 2000 J，則 該 空 氣 的 內(nèi) 能 改 變 了 多 少 ？ 2.關(guān) 于 物 體 內(nèi) 能 的 變 化 ， 以 下 說(shuō) 法 中 正 確 的是 .A.物 體 吸 收 熱 量 ， 內(nèi) 能 一 定 增 大 B.物 體 對(duì) 外 做 功 ， 內(nèi) 能 一 定 減 少 C.物 體 吸 收 熱 量 ， 同 時(shí) 對(duì) 外 做 功 ， 內(nèi) 能 可 能 不 變D.物 體 放 出 熱 量 ， 同 時(shí) 對(duì) 外 做 功 ， 內(nèi) 能 可 能 不 變 （ 二 ） 能 量 守 恒 定 律 通 過(guò) 前 邊 的 學(xué) 習(xí) 我 們 知 道 ： 做 功 改 變 物體 內(nèi) 能 的 過(guò) 程 是 內(nèi) 能 和 其 他 形 式 的 能 的 轉(zhuǎn) 化過(guò) 程 ， 熱 傳 遞 改 變 物 體 內(nèi) 能 的 過(guò) 程 是 內(nèi) 能 從一 個(gè) 物 體 轉(zhuǎn) 移 到 另 一 個(gè) 物 體 的 過(guò) 程 . 能 量 可 以 由 一 種 形 式 轉(zhuǎn) 化 為 另 一 種 形 式 ， 也 可 以從 一 個(gè) 物 體 轉(zhuǎn) 移 到 另 一 個(gè) 物 體 .做 功 改 變 物 體 的 內(nèi) 能 時(shí) ， 對(duì) 物 體 做 多 少 功 就 有 多少 機(jī) 械 能 轉(zhuǎn) 化 為 等 量 的 內(nèi) 能 ， 物 體 對(duì) 外 界 做 多 少功 ， 就 有 多 少 內(nèi) 能 轉(zhuǎn) 化 為 等 量 的 機(jī) 械 能 ；在 熱 傳 遞 過(guò) 程 中 ， 物 體 吸 收 多 少 熱 量 ， 內(nèi) 能 就 增加 多 少 ， 物 體 放 出 多 少 熱 量 ， 內(nèi) 能 就 減 少 多 少 熱 力 學(xué) 第 一 定 律 表 示 ， 做 功 和 熱 傳 遞 提 供 給 一 個(gè)物 體 多 少 能 量 ， 物 體 的 能 量 就 增 加 多 少 ， 能 量 在 轉(zhuǎn) 化或 轉(zhuǎn) 移 中 守 恒 能 量 既 不 會(huì) 憑 空 產(chǎn) 生 ， 也 不 會(huì) 憑 空 消失 ， 它 只 能 從 一 種 形 式 轉(zhuǎn) 化 為 別 的 形 式 ，或 者 從 一 個(gè) 物 體 轉(zhuǎn) 移 到 別 的 物 體 ， 在 轉(zhuǎn) 化或 轉(zhuǎn) 移 的 過(guò) 程 中 其 總 量 保 持 不 變 ， 這 就 是能 量 守 恒 定 律 . （ 三 ） 第 一 類 永 動(dòng) 機(jī) 什 么 是 第 一 類 永 動(dòng) 機(jī) 不 消 耗 任 何 能 量 ， 卻 可 以 源 源 不 斷 地 對(duì) 外做 功 ， 這 種 機(jī) 器 叫 第 一 類 永 動(dòng) 機(jī)答 “ 根 據(jù) 能 量 守 恒 定 律 ， 任 何 一 部 機(jī) 器 ， 只 能 使能 量 從 一 種 形 式 轉(zhuǎn) 化 為 另 一 種 形 式 ， 而 不 能 無(wú) 中生 有 地 制 造 能 量 ， 因 此 第 一 類 永 動(dòng) 機(jī) 是 不 可 能 制成 的 . （ 第 一 類 永 動(dòng) 機(jī) 違 反 了 能 量 守 恒 定 律 ， 所 以 不 可 能 制 成 ）問(wèn) ： 第 一 類 永 動(dòng) 機(jī) 能 不 能 制 成 ？ 為 什 么 ？ 強(qiáng) 化 訓(xùn) 練 .如 圖 所 示 ， 、 容 器 中 各 有 一 個(gè) 可 自 由 移 動(dòng) 的 輕 活 塞 ， 活塞 下 是 水 ， 上 為 空 氣 ， 大 氣 壓 恒 定 ， 、 底 部 由 帶 有 閥 門 的 管 道 相 連 ， 整 個(gè) 裝 置 與 外 界 絕 熱 ， 原 先 中 水 面 比 中高 ， 打 開 閥 門 ， 使 中 的 水 逐 漸 向 中 流 ， 最 后 達(dá) 到 平 衡 ，則 在 這 個(gè) 過(guò) 程 中 ， 大 氣 壓 力 對(duì) 水 做 功 是 ， 水 的 內(nèi) 能 增加 了 （ 設(shè) 水 的 密 度 為 ， 活 塞 面 積 分 別 為 SA、 SB， 原 來(lái) 、 中 高 度 差 為 h） 圖 1 答 ： 大 氣 壓 力 對(duì) 水 不 做 功 閥 門 打 開 后 ， 水 從 高 處 流 向 低 處 .在 這個(gè) 過(guò) 程 中 水 的 重 力 做 正 功 ， 所 以 水 的內(nèi) 能 增 加 量 等 于 水 的 重 力 勢(shì) 能 的 減 小量 . 圖 2 答 ： 、 氣 體 開 始 的 合 重 心 在 中 線下 ， 混 合 均 勻 后 重 心 在 中 線 ， 所 以 系統(tǒng) 重 力 勢(shì) 能 增 大 ， 由 能 量 守 恒 知 ， 吸收 熱 量 一 部 分 增 加 氣 體 內(nèi) 能 ， 一 部 分增 加 重 力 勢(shì) 能 . 2.如 圖 2所 示 ， 直 立 容 器 內(nèi) 部 有 被 隔 板 隔 開 的 、 兩 部 分 氣 體 ， 的 密 度 小 ， 的 密 度 大 ， 抽 去 隔 板 ，加 熱 氣 體 ， 使 兩 部 分 氣 體 均 勻 混 合 ， 設(shè) 在 此 過(guò) 程 中 氣體 吸 熱 ， 氣 體 內(nèi) 能 增 量 為 u， 則 .A.u=Q B.U Q C.u Q D.無(wú) 法 比 較