《高二物理备课导学案（人教版2019选择性必修第三册）》3.2热力学第一定律（原卷版）

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第 2 节　热力学第一定律
【知识梳理与方法突破】
一、热力学第一定律
1.公式
ΔU =Q+W
的符号规定
符号
W
Q
ΔU
+体积减小，外界对热力学系统做功 热力学系统吸收热量 内能增加
-体积增大，热力学系统对外界做功 热力学系统放出热量 内能减少
2.热力学第一定律的几种特殊情况
（1）若过程是绝热的，即
Q=0
，则
W=ΔU
，外界对物体做的功等于物体内能的增加量。
（2）若过程中不做功，即
W=0
，则
，物体吸收的热量等于物体内能的增加量。
（3）若过程中物体的始、末内能不变，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。
3.应用热力学第一定律解题的思路与步骤
（1）首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。
（2）分别列出物体(或系统)吸收或放出的热量；外界对物体(或系统)所做的功或物体(或系统)对外所做的
功。
（3）根据热力学第一定律
ΔU =Q+W
列出方程进行求解。
（4）特别注意的就是物理量的正负号及其物理意义。
【例 1】一定质量的气体膨胀对外做功 100J，同时对外放热 40J，气体内能的增量 ΔU为（　　）
A．60J B．-60J
C．-140J D．140J
【针对训练 1】一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做功 7.0×104J，气体内能减小 1.3×105J，则此过
程（　　）
A．气体从外界吸收热量 2.0×105J B．气体向外界释放热量 2.0×105J
C．气体从外界吸收热量 6.0×104J D．气体向外界释放热量 6.0×104J
二、热力学第一定律和气体实验定律的综合应用
1.对理想气体应用热力学第一定律
（1）对于理想气体来说，因不考虑分子势能，故其内能为所有分子动能的总和（即等于分子数与分子热
运动的平均动能的乘积）。内能仅由分子数与温度决定，因此对于一定质量的理想气体来说，内能是否变
化取决于其温度是否变化。升温，
ΔU
为正;降温，
ΔU
为负;温度不变，
ΔU =0
。
（2）理想气体是否做功，取决于其体积的变化。若体积变大，则气体对外界做功；体积变小，则外界对
气体做功；体积不变，则做功为零。
（3）热量
Q
取决于容器是绝热的还是导热的，并不是温度升高吸热，温度降低放热。
（4）外界对理想气体做功或理想气体对外界做功时，若恒压膨胀，即压强不变时，功的计算公式为
W=pΔV ¿
为理想气体的压强、
ΔV
为理想气体体积的变化量）。
2.理想气体与热力学第一定律综合问题的解法
【例 2】如图，一定量的理想气体从状态 a变化到状态 b，其过程如 p-V 图中从 a到b的直线所示，在此过
程中（）
A．气体温度一直降低
B．气体内能一直增加
C．气体一直对外做功
D．气体一直从外界吸热
【针对训练 2】一定质量的理想气体，从状态 A变化到状态 B，再变化到状态 C，其状态变化过程的
图像如图所示。已知状态 A时的温度为 ，热力学温度与摄氏温度间的关系为 ，则下列判
断正确的是（　　）
A．气体处于状态 B时的温度是 900K
B．气体处于状态 C时的温度是 300K
C．从状态 A变化到状态 C过程理想气体内能增大
D．从状态 A变化到状态 B过程理想气体放热
【对点检测】
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