第1节 热力学第一定律 第2节 能量的转化与守恒
学 习 目 标 知 识 脉 络 1.理解热力学第一定律．(重点) 2．会用ΔU＝W＋Q解决一些简单问题．(重点) 3．知道第一类永动机不可能制成． 4．了解能量守恒定律的发现过程． 5．理解能量的转化与守恒定律，会用能量的观点解释自然现象．(难点) 热 力 学 第 一 定 律 [先填空] 1．改变物体内能的两种方式 做功和热传递． 2．物体内能的改变
(1)如果物体与外界无热传递，若外界对物体做功，则物体的内能增加；若物体对外做功，物体的内能减少．
第 1 页
(2)如果物体既不对外做功，外界也不对物体做功，则物体吸收热量时，它的内能增加；物体放出热量时，它的内能减少．
3．热力学第一定律
(1)内容：物体内能的增加量ΔU，等于外界对物体所做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和．
(2)表达式：ΔU＝W＋Q． 4．热力学第一定律的定义
(1)内能的变化必然伴随有做功或热传递．
(2)一切涉及热现象的宏观过程中，能量可以发生转移或转化，此过程中总能量守恒．
5．第一类永动机
(1)概念：不消耗任何能量而能永远对外做功的机器． (2)结果
17～18世纪，人们提出了许多永动机设计方案，但都以失败而告终． (3)原因
设想能量能够无中生有地创造出来，违背了热力学第一定律． (4)启示
人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律． [再判断]
1．热量、功和内能三者单位相同，物理意义相同．(×) 2．热量和功由过程决定，而内能由物体状态决定．(√)
3．系统内能增加了100 J，可能是外界采用绝热方式对系统做功100 J，也可能是外界单纯地对系统传热100 J．(√)
[后思考]
有一种所谓的“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去．这是不是一种永动机呢？如果不是，你知道维持表针走动的能量是哪儿来的吗？
图5-1-1
【提示】 不是永动机．能量是通过摆动手臂对表内的转轮做功而储存的．
第 2 页
[合作探讨]
探讨1：若物体的内能增加，一定是吸收了热量吗？
【提示】 不一定，因为做功和热传递都能改变物体的内能．
探讨2：物体的内能不变，能否说明外界既没有对物体做功，也没有发生热传递？
【提示】 不能．可能是外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体吸收的热量等于物体对外界做的功)．
[核心点击]
1．对ΔU＝W＋Q的理解
热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程推广到一般情况，既有做功又有热传递的过程，其中ΔU表示内能改变的数量，W表示做功的数量，Q表示外界与物体间传递的热量．
2．对公式ΔU、Q、W符号的规定 符号 正号 负号 W 外界对物体做功 物体对外界做功 Q 物体吸收热量 物体放出热量 ΔU 内能增加 内能减少 3.应用热力学第一定律解题的一般步骤 (1)首先选定研究对象是哪个物体或哪个热力学系统． (2)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正、负． (3)根据方程ΔU＝W＋Q求出未知量．
(4)再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况． 4.判断气体做功正、负的方法
(1)若气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0. (2)若气体体积变小，表明外界对气体做功，W>0. 5.几种常见的气体变化过程
(1)绝热过程：过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对气体做的功等于气体内能的增加．
(2)等容过程：在该过程中气体不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，气体吸收的热量等于气体内能的增加．
第 3 页