热力学第一定律的理解
热力学第一定律总结
热力学第一定律总结热力学第一定律是热力学中非常重要的基本定律之一，通常也被称为能量守恒定律。
它规定了一个物体或系统的能量不会凭空消失或产生，而是在各种形式之间转化。
这个定律提供了热力学研究的基础，并与我们日常生活中的能量转换问题密切相关。
热力学第一定律的表达形式可以归纳为以下几种：1. ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内部能量的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外界做功。
这个等式表示了能量守恒的关系，也可以理解为“能量的增加等于吸收的热量减去对外界做的功”。
2. ΔU = Q + W在有些文献中，也会将上述等式稍微改写为ΔU = Q + W。
这种表述形式更强调了热力学第一定律中能量转换的双向性，即系统既可以吸收热量又可以释放热量，既可以对外界做功又可以接受外界对其做功。
热力学第一定律的应用范围非常广泛，下面将从几个不同的角度对其进行探讨：1. 能量守恒热力学第一定律表明了系统内部能量的守恒性质，即系统能量的增加等于吸收的热量减去对外界做的功。
根据这个定律，我们可以研究能量在不同形式之间的转化和传递，例如热能转化为机械能、化学能转化为热能等等。
这对于能源利用和能量转换的优化具有重要意义。
2. 热机和循环过程热力学第一定律为研究热机和循环过程提供了理论基础。
热机是将热能转化为机械能的装置，例如蒸汽机、汽车发动机等。
根据热力学第一定律，我们可以分析和计算热机的效率，进而设计更加高效的热机。
循环过程是指在一定压力下物质的定量循环往复过程，例如卡诺循环。
热力学第一定律可以帮助我们深入了解不同循环过程中能量的转换规律。
3. 热传导和传热过程热力学第一定律也与传热过程密不可分。
传热是指物体之间由于温度差而发生的热量传递现象，包括热传导、对流传热和辐射传热。
根据热力学第一定律，我们可以分析和计算热传导过程中的能量损失或增益，为保温设计和能量利用提供依据。
总之，热力学第一定律是热力学研究的基本定律，表明能量在不同形式之间的转换和传递是有一定规律的。
《热力学第一定律》 讲义
《热力学第一定律》讲义在我们探索物理世界的奥秘时，热力学定律无疑是重要的基石之一。
今天，咱们就来好好聊聊热力学第一定律。
首先，咱们得弄清楚什么是热力学第一定律。
简单来说，热力学第一定律其实就是能量守恒定律在热现象中的应用。
它表明，在一个与外界没有物质和能量交换的孤立系统中，能量的形式可以相互转换，但能量的总量始终保持不变。
那为什么这个定律如此重要呢？想象一下，如果能量可以凭空产生或者消失，那这个世界岂不是乱套了？所以，热力学第一定律为我们理解和研究各种热现象提供了一个基本的准则。
为了更深入地理解这个定律，咱们来看看它的数学表达式。
一般来说，热力学第一定律可以表示为：ΔU ＝ Q ＋ W 。
这里的ΔU 表示系统内能的变化，Q 表示系统吸收或放出的热量，而 W 表示系统对外界所做的功或者外界对系统所做的功。
咱们先来说说内能。
内能是系统内部微观粒子热运动的动能和势能的总和。
比如说，一个气体系统，它的内能就包括气体分子的平动、转动和振动的动能，以及分子间相互作用的势能。
内能是一个状态量，只取决于系统的状态，而与系统的变化过程无关。
再说说热量 Q 。
热量是由于温度差而在系统与外界之间传递的能量。
当系统从外界吸收热量时，Q 为正值；当系统向外界放出热量时，Q为负值。
然后是功 W 。
功是系统与外界之间通过宏观的机械运动传递的能量。
当外界对系统做功时，W 为正值；当系统对外界做功时，W 为负值。
举个例子来帮助大家理解。
假设我们有一个绝热的容器，里面有一个被压缩的弹簧和一个活塞。
当我们松开活塞，弹簧推动活塞向外运动。
在这个过程中，系统没有与外界进行热交换，也就是 Q ＝ 0 。
但是弹簧的势能转化为了活塞的动能，系统对外做功，W 为负值。
同时，系统的内能减少，ΔU 为负值。
这就很好地体现了热力学第一定律，虽然能量的形式发生了变化，但总量不变。
热力学第一定律在实际生活中的应用那可真是无处不在。
比如汽车的发动机，燃料燃烧产生的能量一部分转化为机械能推动汽车前进，另一部分则以热能的形式散失到环境中。
稳定流动系统的热力学第一定律
稳定流动系统的热力学第一定律稳定流动系统的热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是热力学中对能量转化和传递的基本规律进行描述的定律。
它表明在闭合系统中，能量的总量是恒定不变的。
热力学第一定律基于能量守恒原理，指出一个系统的内能改变等于系统所做的功和系统所吸收的热之和。
简单来说，即能量不能从虚空中生成或消失，只能从一个形式转换为另一个形式。
我们先来看一下热力学第一定律的等式形式：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统所吸收的热，W表示系统所做的功。
这个等式可以通过以下推导来理解：首先，我们假设有一个闭合系统，闭合系统是指不能与外界进行能量（热或功）的交换。
根据能量守恒原理，我们知道系统在发生任何变化的过程中，能量的总量应该保持不变。
因此，系统内能的变化量ΔU可以表示为系统所吸收的热量Q与系统所做的功W的和。
系统吸收的热量Q是由系统与外界进行热交换而传递的能量。
如果系统从外界吸收热量，那么Q是正值；如果系统向外界释放热量，则Q是负值。
系统所做的功W是由系统通过边界对外界或者其他系统做的能量转化。
如果系统对外界做功，那么W是正值；如果系统从外界获取功，那么W是负值。
根据以上定义，我们可以得到ΔU = Q - W。
这个等式表明了能量守恒的关系。
通过这个等式，我们可以进一步理解稳定流动系统的热力学第一定律：对于稳定流动系统，我们假设系统的内能不发生变化，即ΔU = 0。
根据热力学第一定律的等式形式，我们可以得到：0 = Q - W这个等式告诉我们，在稳定流动系统中，系统所吸收的热量等于系统所做的功。
换句话说，稳定流动系统通过对外界提供功，来实现能量传递和能量转换。
这意味着系统能够将热能转化为其他形式的能量，例如机械能、电能等。
同时，热力学第一定律的等式形式也提醒我们，系统所吸收的热量和系统所做的功是相互影响的。
系统吸收的热量越多，就需要更多的能量来做功；而系统所做的功越大，就需要更多的吸收热量来平衡能量转化和传递。
热力学第一定律的原理与应用
热力学第一定律的原理与应用热力学是研究能量转化与传递的学科，而热力学第一定律则是热力学的基本原理之一。
热力学第一定律表明能量是守恒的，也就是说能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
本文将从热力学第一定律的原理出发，探讨其在实际应用中的意义和重要性。
热力学第一定律的原理可以用以下公式表示：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内能量的变化，Q表示系统从外界吸收的热量，W表示系统对外界做的功。
根据热力学第一定律，系统的内能变化等于系统吸收的热量减去系统对外界做的功。
热力学第一定律的原理可以应用于各个领域。
在工程领域中，热力学第一定律被广泛应用于能量转化和能量效率的计算。
例如，在汽车发动机中，热力学第一定律可以用来计算燃料的热值和发动机的效率。
通过测量燃料的热值和发动机输出的功，可以计算出发动机的热效率，从而评估其能源利用率。
另一个应用领域是环境工程。
热力学第一定律可以帮助我们理解和优化能源系统的运行。
例如，在太阳能发电系统中，热力学第一定律可以用来计算太阳能电池板吸收的热量和发电机的输出功率。
通过优化系统的设计和运行参数，可以提高太阳能发电系统的效率，从而减少对传统能源的依赖，降低环境污染。
此外，热力学第一定律还在化学工程中得到广泛应用。
在化学反应中，热力学第一定律可以帮助我们确定反应的热效应。
通过测量反应过程中吸收或释放的热量，可以计算出反应的焓变，从而判断反应的放热性质或吸热性质。
这对于工业生产中的反应控制和优化至关重要。
热力学第一定律的应用还延伸到生物医学领域。
在人体内部，许多生理过程都涉及能量转化和能量平衡。
热力学第一定律可以帮助我们理解人体内能量的来源和去向。
例如，在运动过程中，热力学第一定律可以用来计算人体吸收的热量和消耗的能量。
这对于健身和体重控制非常重要。
总之，热力学第一定律作为热力学的基本原理，具有重要的意义和广泛的应用。
通过热力学第一定律，我们可以理解能量转化和传递的规律，并应用于各个领域的能量计算和系统优化。
热力学第一定律表达式的含义
热力学第一定律表达式的含义咱都知道，热力学第一定律那可是相当重要的一个定律呢。
它的表达式简单来说，就是ΔU = Q+W。
这个表达式呀，就像是一个小密码，藏着很多关于能量的秘密。
先来说说这个ΔU吧，这个代表的是系统内能的变化量。
就好比一个小盒子，里面的能量不是一成不变的，可能会增加或者减少呢。
比如说，咱们加热一杯水，水的内能就会增加，这个增加的量就是ΔU。
再讲讲Q，Q表示的是热量。
热量这个东西可神奇了，它可以从一个物体传递到另一个物体。
就像冬天的时候，咱们靠近暖气，暖气就会把热量传递给咱们，咱们就感觉暖和了。
如果Q是正值，那就表示系统吸收热量；要是Q是负值呢，就表示系统放出热量。
比如说，冰块在常温下融化，它就是在吸收热量，这个时候Q就是正值。
最后就是W啦，W表示的是功。
功在热力学里也很重要呢。
比如说一个气体在容器里被压缩，这时候就有外界对气体做功了；如果气体膨胀，那就是气体对外界做功。
当W是正值的时候，表示外界对系统做功；W是负值的时候，表示系统对外界做功。
这三个量组合在一起的表达式ΔU = Q+W，就把系统内能的变化、热量的传递以及功的作用都联系起来了。
不管是研究小到一个化学反应，还是大到一个发动机的工作原理，这个表达式都超级有用。
比如说汽车发动机，燃料燃烧释放热量Q，然后这些热量一部分用来做有用功W，还有一部分用来改变发动机内部的内能ΔU。
如果能更好地理解这个表达式，就能更好地提高发动机的效率，让汽车跑得更远更省油呢。
在很多实际的例子里，这个表达式都不断地被验证和使用。
就像咱们烧水的时候，电水壶的加热丝发热Q，一部分热量用来让水的内能增加ΔU，还有一部分热量散发到周围环境中，这个过程中也有功的参与，只是相对比较复杂。
概括来说，热力学第一定律表达式就像是一把万能钥匙，能打开很多关于能量转换和守恒的大门呢。
热力学第一定律的理解
热力学第一定律的理解
热力学第一定律被视为热力学最基本的定律，也被称为能量守恒定律。
其核心思想是能量不会消失，只会从一种形式转化为另一种形式。
即在任意过程中，系统与外界交换的总能量不变，也就是系统内部能量改变的量等于输入输出能量的代数和。
热力学第一定律的原理是：系统的内能变化等于从外界获得的能量减去对外做的功，内能变化公式可以表示为∆U = Q - W。
其中，∆U表示热力学系统内能的改变；Q表示由外界传递给系统的热量；W 则是由系统对外做的有效功。
例如，当两个物体之间存在温差时，热能将从高温物体向低温物体传递，直到两个物体达到热平衡态。
根据热力学第一定律，此过程中，系统内部的总能量不会减少也不会增加，而只会发生能量形式的转化。
从实际应用角度看，热力学第一定律的应用非常广泛，例如在工程领域中常常可以用于计算发生热量变化的化学反应的反应热；在制冷技术中，也可以用于计算制冷量；在生物学中，可以用于研究生物体内能量的转化等等。
总之，热力学第一定律是一个基本而重要的物理学定律，关系到能源的利用和转换，也对可持续的社会发展和能源的长期稳定有着重要的影响。
什么是热力学第一定律
什么是热力学第一定律？热力学第一定律是热力学的基本原理之一，也被称为能量守恒定律。
它描述了能量在物质系统中的转化和守恒。
热力学第一定律可以通过以下几个方面来解释：1. 能量守恒：热力学第一定律表明，在一个封闭的系统中，能量不能被创建或破坏，只能从一种形式转化为另一种形式。
系统的总能量保持不变。
2. 内能：内能是物质系统中分子和原子的热运动能量的总和。
热力学第一定律描述了内能的转化和守恒。
当一个物质系统发生能量转移时，其内能会发生相应的变化。
3. 热量和功：热力学第一定律将能量转移分为两种方式：热量和功。
热量是由于温度差异而传递的能量，而功是通过外界对系统施加的力来进行的能量转移。
4. 系统的能量平衡方程：热力学第一定律可以用一个能量平衡方程来表示。
根据这个方程，系统的内能变化等于系统所接收的热量减去系统所做的功。
热力学第一定律的应用：热力学第一定律在许多领域有广泛的应用，包括工程、化学、天文学等。
以下是一些应用示例：1. 热效率：热力学第一定律可用于计算热机的热效率。
热机是将热能转化为机械能的设备，如汽车发动机和蒸汽轮机。
根据第一定律，热机的热效率定义为所产生的功与所吸收的热量之比。
2. 化学反应：热力学第一定律可以用于研究化学反应的能量变化。
化学反应中的能量变化可以通过测量反应的热效应来获得，例如焓变。
3. 热力学循环：热力学第一定律对于分析和设计热力学循环非常重要。
热力学循环是一种将热能转化为功的过程，如蒸汽动力循环和制冷循环。
根据第一定律，循环过程中的能量转移必须满足能量守恒。
4. 天体物理学：热力学第一定律在天体物理学中也有重要的应用。
它可以用于研究星体的能量转移和恒星的能量产生。
通过分析恒星的内部能量转化过程，我们可以了解恒星的演化和能量平衡。
总结起来，热力学第一定律是能量守恒的基本原理。
它描述了能量在物质系统中的转化和守恒。
热力学第一定律在能量转移、热效率、化学反应、热力学循环和天体物理学等领域具有重要的应用价值。
热力学第一定律的内容及公式
热力学第一定律的内容及公式
热力学第一定律是热力学很重要的定律，简称为第一定律。
热力学第一定律是物理和化学中最基本也是最重要的定律，概括地说，它指出了总热量是不可消失的，即能量守恒定律。
它是由德国物理学家莱布尼兹在1850年发现的。
热力学第一定律指出，内能系统内所有物质之间的总热量交换是不可消失的，即总热量守恒定律，在反应过程中能量不会消失，它只能以动能形式存在，也就是说，能量可以有很多形式存在，但是总量是不变的。
它可以用如下的公式来表示：
E=q+w
其中，E表示热力学第一定律定义的能量总量；q表示热量；w
表示功能。
热力学第一定律可以用来解释诸如内能的变化、热动力学中的功能过程、经典热力学定律的发展，以及熵的概念。
它的应用还可以普遍用于热力学和热工程的其他领域。
所有的能量转换都可以用热力学第一定律进行表述，即能量在某种形式变换到另一种形式的守恒定律。
比如，当将动能转化为功能，则q+w=E，即动能变为功能的过程中，能量总量E是不变的。
当功能转化为动能，则q-w=E，即功能变为动能的过程中，能量总量E也是不变的。
总之，热力学第一定律是一个重要的定律，它表明能量总量在任何过程中都是守恒的，它是对物理和化学中反应过程能量变化的最基
本的定律。
热力学第一定律解释了热力学和热工程中诸如内能的变化、热动力学中的功能过程、熵的性质及其变化的原理，在热力学和热工程的理论和应用方面有着重要的意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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)由于气体的内能仅与状态有关，所以 气体从状态2回到状态1的过程中内能应 减少，其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160 J (2)外界对气体做 功 80 J
【备选】 (2011· 江苏卷) 如图 所示，内壁光滑的汽缸水平放 置．一定质量的理想气体被活塞 密封在汽缸内，外界大气压强为 p0.现对汽缸缓慢加热，气体吸收 热量Q后，体积由V1增大为V2.则 在此过程中，气体分子平均动能 ______( 增大 选填“增大”、“不变” 或“减小”)，气体内能变化了 Q－p0(V2－V1) ______________.
P、V、 T
解析 由于对汽缸缓慢加热，温 度升高，气体分子平均动能 增大； 根据热力学第一定律: W＋Q＝ΔU， 其中气体对外做功: W＝－p0(V2－V1)， 气体内能变化: ΔU＝Q－p0(V2－V1). 答案 增大 Q－p0(V2－V1)
解析显隐
3.规律方法
规律方法
应用热力学第一定律应注意符号法则:
选修3-3 热学
热力学第一定律的理解
主讲人：徐礼艺
1.热点透析
热力学第一定律的理解
热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内 能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传 递之间的定量关系，即ΔU＝Q＋W。
1.热力学第一定律的几种特殊情况 ①若过程是绝热的，则Q＝0，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Q＝ΔU，物体吸收的热量等于 物体内能的增加量． ③若过程的始末状态物体的内能不变，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．
符号确定可简记为:对理想气体，ΔU仅由温度决定，温度升
高ΔU 为正，温度降低ΔU 为负。W仅由体积决定,体积减小
W为正，体积增大W为负。吸热Q为正，放热Q为负，绝热 情况下,Q＝0.
【变式训练 1】如图示 p － V 图中 , 一定质量的理想气 体由状态 A 经过 ACB 过程至状态 B, 气体对外做功 280 J，放出热量410 J；气体又从状态B经BDA过程回到 状态A,这一过程中外界对气体做功200 J。 (1)ACB过程中气体的内能如何变化？变化了多少？ (2)BDA过程中气体吸收还是放出多少热量？
2．热力学第一定律的符号规定
外界对物体做功
做功W
W>0
物体对外界做功 W< Q<0
物体向外界放出热量 物体内能增加 ΔU>0
内能变化ΔU
物体内能减少 ΔU<0
2. 典例剖析
【例1】 (2015· 北京理综，13)下列说法正确的是( A．物体放出热量，其内能一定减小 B．物体对外做功，其内能一定减小 C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加
解析 (1)ACB 过程中 W1＝－280 J，Q1＝－410 J 由热力学第一定律: UB－UA＝W1＋Q1＝－690 J 气体内能的减少量为 690 J (2) 因为一定质量理想气体的内能 只是温度的函数， BDA 过程中气体 内能变化量 UA－UB＝690 J 由题知 W2＝200 J 由热力学第一定律: UA－UB＝W2＋Q2 解得 Q2＝490 J 即气体吸收热量 490 J。 答案 (1) 减少了 690 J 490 J
)
D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变
解析 若物体放热 Q＜0，但做功 W 未知，所以内能不一定减小，选项 A 错误；物体对外做功 W＜0，但 Q 未知，所以内能不一定减小，选项 B 错误；物体吸收热量 Q＞0，同时对外做功 W＜0，(W＋Q)可正、可 负，所以内能可能增加，故选项 C 正确；物体放出热量 Q＜0，同时对 外做功 W＜0，所以 ΔU＜0，即内能一定减小，选项 D 错误。 解析显隐 答案 C
解析显隐
5.真题演练
【真题】 (多选)(2014· 广东卷， 17)用密封性好、充满气体的塑 料袋包裹易碎品，如图所示， 充气袋四周被挤压时， 假设袋 内气体与外界无热交换，则袋 内气体( ) A．体积减小，内能增大 B．体积减小，压强减小 C．对外界做负功，内能增大 D．对外界做正功，压强减小
(2) 吸收
解析显隐
4.跟踪训练
【跟踪训练】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)这些气体的内能怎 样发生变化？变化了 多少？ (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？
解析
充气袋被挤压时，气
体体积减小，外界对气体做
正功，由于袋内气体与外界 无热交换，据热力学第一定 律判知气体内能增加，故A、 C正确；袋内气体温度升高， 体积减小，由方程pV/T＝C判 知气体压强变大，故B、D错
误。
答案 AC
解析显隐