高二物理人教版选修3-3课件：第10章 热力学定律-3
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最新人教版高中物理选修3-3第十章《热力学定律》
第十章热力学定律知识建构专题应用专题一做功与热传递的区别与联系做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体的内能上是等效的，但它们的本质不同。
做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递则是物体间内能的转移。
理解时应注意以下两点：(1)存在温度差是发生热传递的必要条件，热量是物体热传递过程中物体内能的改变量，热量与物体内能的多少、温度的高低无关。
(2)机械能是描述物体机械运动状态的量，而内能是描述物体内部状态的量。
两者没有直接关系，但可以相互转化。
【专题训练1】在下述现象中没有做功而使物体内能改变的是()。
A．电流通过电炉而使温度升高B．在阳光照射下，水的温度升高C．铁锤打铁块，使铁块温度升高D．夏天在室内放几块冰，室内会变凉快题后反思：由于做功和热传递在改变物体内能上是等效的，所以如果物体内能发生变化，除非事先知道，否则无法断定是通过哪种方式(做功还是热传递)实现的。
专题二热力学第一定律的理解与应用1．表达式：ΔU＝Q＋W。
2．ΔU、Q、W的正负问题凡有利于物体内能增大的，取正号，如内能增加ΔU为正，外界对物体做功W取正号，外界给物体传递热量Q取正号，反之取负号。
3．综合问题要理解内能概念记住影响内能大小的因素，对于气体要抓住体积变化是做功的标志(V变大，对外做功，反之对内做功)，对于理想气体要抓住温度变化是内能变化的标志(T升高，内能变大，反之，内能减小)。
【专题训练2】如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。
设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计空气分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小()。
A．从外界吸热B．内能增大C．向外界放热D．内能减小专题三能量守恒定律的应用1．能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在能的转化或转移过程中其总量不变。
能量守恒定律是自然界普遍适用的规律，不同形式的能可以相互转化。
高中物理第十章热力学定律本章概览素材新人教版选修3-3(new)
第十章热力学定律本章概览本章首先讲述了研究热现象的宏观理论,通过学习应明确：本章研究热现象的出发点和方法与分子动理论有所不同,在研究中不考虑物质的微观结构和过程，以观察和实验为依据，用能量的观点分析研究宏观物体热现象，能量传递和转化的关系及条件。
其次讲述了研究热现象的宏观理论的基础知识,包括热力学第一定律和第二定律。
要深刻理解能量传递和转化的数量关系,了解热现象中能量传递和转化的方向性，了解能源和环境与人生存的关系,认识能源的开发利用和可持续发展的意义.尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。
文中部分文字受到网友的关怀和支持，在此表示感谢！在往后的日子希望与大家共同进步，成长。
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人教版高中物理选修3-3课件第10章热力学定律1功和内能、2热和内能
【提示】 重力势能转化为内能．结论：只要重力做功相同，容器内水温 上升的数值是相同的，即系统状态变化是相同的．
[核心点击] 1．内能：物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能之和． (1)在微观上由分子数、分子热运动的剧烈程度和相互作用力决定，宏观上 体现为物体的温度和体积，因此物体的内能是一个状态量． (2)在系统不吸热也不放热的绝热过程中，状态发生的变化是由于做功造成 的，伴随的能量转化是外界的能量与系统自身的能量发生了转化，系统自身的 能量称为内能． (3)造成系统内能变化的量与做功方式无关，与做功的数量有关． (4)内能是状态量，由它的状态、温度、体积、质量决定．
【解析】 物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，而要 改变物体的内能可以通过做功和热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A 项 错误；热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的，而功也是用做功的方 式量度物体内能变化多少的，B 项错误；C 项正确．三者的单位都是焦耳，D 项 正确；热量和功是过程量，内能是状态量，E 项正确．
A．温度升高，压强增大，内能减少 B．温度降低，压强增大，内能减少 C．温度升高，压强增大，内能增加 D．温度降低，压强减小，内能增加 E．分子的平均动能增加，分子对器壁单位面积碰撞的冲力增大 【解析】 由 F 对密闭的气体做正功，容器及活塞绝热，则系统与外界传 递的热量 Q＝0，由功和内能的关系知，理想气体内能增大，温度升高，再根据pTV ＝C，V 减小，p 增大．答案 A、B、D.
[核心点击] 1．热传递 (1)热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分， 叫做热传递． (2)热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射． 2．热传递的实质 热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能．传递能量的多少 用热量来量度．
[核心点击] 1．内能：物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能之和． (1)在微观上由分子数、分子热运动的剧烈程度和相互作用力决定，宏观上 体现为物体的温度和体积，因此物体的内能是一个状态量． (2)在系统不吸热也不放热的绝热过程中，状态发生的变化是由于做功造成 的，伴随的能量转化是外界的能量与系统自身的能量发生了转化，系统自身的 能量称为内能． (3)造成系统内能变化的量与做功方式无关，与做功的数量有关． (4)内能是状态量，由它的状态、温度、体积、质量决定．
【解析】 物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，而要 改变物体的内能可以通过做功和热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A 项 错误；热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的，而功也是用做功的方 式量度物体内能变化多少的，B 项错误；C 项正确．三者的单位都是焦耳，D 项 正确；热量和功是过程量，内能是状态量，E 项正确．
A．温度升高，压强增大，内能减少 B．温度降低，压强增大，内能减少 C．温度升高，压强增大，内能增加 D．温度降低，压强减小，内能增加 E．分子的平均动能增加，分子对器壁单位面积碰撞的冲力增大 【解析】 由 F 对密闭的气体做正功，容器及活塞绝热，则系统与外界传 递的热量 Q＝0，由功和内能的关系知，理想气体内能增大，温度升高，再根据pTV ＝C，V 减小，p 增大．答案 A、B、D.
[核心点击] 1．热传递 (1)热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分， 叫做热传递． (2)热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射． 2．热传递的实质 热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能．传递能量的多少 用热量来量度．
(人教版)高中物理选修3-3(同步课件)第十章 热力学定律 10.6
D．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向 进行
物理 选修3-3
第十章 热力学定律
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
解析： 逐渐分析如下：
选项 诊断
结论
A
分子热运动是大量分子的无规则运动，系统 ×
的一个宏观过程包含大量的微观状态，这是
D
一个无序的运动，根据熵增加原理，热运动 √
的结果只能使分子更加无序，A 错，D 对
第十章 热力学定律
学 基础导学
讲 要点例析
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解析： 尽管能量守恒，但耗散能量无法重新收集利用，所 以能源是有限的，特别是常规能源，A 错，B 对；常规能源的利 用比新能源核能的利用对环境影响大，C 对，D 错．
答案： BC
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第十章 热力学定律
学 基础导学
讲 要点例析
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第十章 热力学定律
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讲 要点例析
练 随堂演练
日光灯把教室照得如同白昼，关灯后满屋漆黑，原先的光能 最终将转化为什么能？
把电炉接入电路，电能表转得飞快，表明消耗着电能，这些 电能最终将转化为什么能？
燃烧过程中燃料的化学能要释放出来，这些化学能最终将转 化为什么能？
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运动的剧烈程度会减缓，即高温物体的温度降低了．所以，从宏
观热现象角度来看热传递具有方向性，总是从高温物体传给低温
物体．换一种角度看，初始时我们根据温度的高低来区分两个物
体，而终了状态时两个物体上的温度处处相同，无法区别，我们
就说系统的无序程度增加了．
物理 选修3-3
第十章 热力学定律
学 基础导学
人教版高中物理选修3-3课件《10.3热力学第一定律-能量守恒定律》
3.如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中,内能的变化 ΔU 与热量 Q 及做的功 W 之间又有什么关系呢?
答案:ΔU=Q+W。该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关 系,在物理学中叫做热力学第一定律。
迁移与应用 1 一定质量的气体从外界吸收了 4.2×105J 的热量,同时气体对外界做 了 6×105J 的功,问: (1)物体的内能是增加还是减少?变化量是多少? (2)分子势能是增加还是减少? (3)分子的平均动能是增加还是减少? 答案:见解析 解析:(1)气体从外界吸热为:Q=4.2×105J 气体对外界做功为:W=-6×105J 由热力学第一定律知: ΔU=W+Q=(-6×105J)+(4.2×105J)=-1.8×105J ΔU 取负值,说明气体的内能减少,减少了 1.8×105J。
答案:D 解析:由热力学第一定律 ΔU=Q+W,气体吸收热量 Q>0,体积膨胀对 外做功 W<0,但不能确定 Q 与 W 值的大小,所以不能判断 ΔU 的正负, 则气体内能的增减也就不能确定,选项 D 正确。
预习导引
一、热力学第一定律
1.内容:一个热力学系统的内能的增量等于外界向它传递的热量与 外界对它所做的功的和。这个关系叫做热力学第一定律。
2.数学表达式:ΔU=W+Q。
二、能量守恒定律
1.各种能量:自然界存在着多种不同形式的运动,每种运动对应着 一种形式的能量。如机械运动对应着机械能;分子的热运动对应着内 能。
迁移与应用 2 如图所示,一演示用的“永动机”转轮由 5 根轻杆和转轴构成,轻杆的 末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后,进入热水的叶片因 伸展而“划水”,推动转轮转动。离开热水后,叶片形状迅速恢复,转轮因此 能较长时间转动。下列说法正确的是( )
(人教版)高中物理选修3-3(同步课件)第十章 热力学定律 10.2
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第十章 热力学定律
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讲 要点例析
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课时作业
解析： 绝热过程是指气体膨胀过程未发生热传递，膨胀过 程气体体积增大，外界对气体做的功 W<0，由 ΔU＝U2－U1＝W 可知，气体内能减小．由于气体分子间的势能忽略，则气体分子 的平均动能减小．故 D 正确．
答案： D
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第十章 热力学定律
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讲 要点例析
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课时作业
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第十章 热力学定律
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讲 要点例析
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课时作业
功和内能 1．内能与内能的变化 (1)物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能之和．在微 观上由分子数和分子热运动剧烈程度和相互作用力决定，宏观上 由物体温度、体积、物质的量、物态决定，因此物体的内能是一 个状态量．
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讲 要点例析
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课时作业
〔做一做〕——教材 P51 如图所示，大口玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气，向 瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化．
观察瓶塞跳出时瓶内的变化
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第十章 热力学定律
学 基础导学
讲 要点例析
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课时作业
我们研究的是瓶塞跳出的过程，而研究的对象即“系统”是 什么？在瓶塞跳出的过程中，是外界在对系统做功还是系统在对 外界做功？这个过程中系统的内能有什么变化？你从什么现象 推断出它的内能发生了变化？
不同物体间或同 一物体的不同部分 之间内能的转移
做一定量的功或传递一定量的热量在改变 相互联系
内能的效果上是相同的
人教版物理选修3-3课件：第10章+热力学定律+第4、5节
• C．制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气 ，而不引起其他变化
• D．满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行
• 解题指导：利用热力学第二定律解决问题时：
• (1)明确热力学第二定律的两种表述是等效的。其实质是自 然界中进行的所有涉及热现象的宏观物理过程都具有方向 性。
• (2)特别注意“不产生其他影响”和“产生其他影响”。热 量可以从低温物体传到高温物体，但要“产生其他影响” 。
有序和无序 宏观态和微观态
• 1．有序 • 只要确定了某种规则符，合________这个规则的就叫做有序。 • 2．无序 • 不符合某种确_定_规__则____的称为无序。
• 3．符宏合观态
• ________某种规定、规则的状态，叫做热力学系统的宏观
态。
另外
• ___的规定、规则的状态叫做这
气体向真空的扩散
• 热力学第二定律的微观意义：一切自然过程总是沿着分子 热无序运性动增的大 ________________的方向进行。
熵及熵增加原理
• 1．熵
• (1)微观状态的数目用Ω表示，用S表示熵，kln则ΩS＝________ ，k称为玻耳兹曼常数。
• (2)熵和系统内能一样都是一个状态函数，仅由状态系统的 ________决定。从分子动理论无的序(观混乱点) 来看，熵是分子热运 动____________程度的定量量度。
• 5．两种表述是等价的
• 两种表述都揭示了热现象宏观过程的方向性。两种表述可
•
根据热力学定律，下列判断正B确的是( )
• A．我们可以把火炉散失到周围环境中的能量全部收集到 火炉中再次用来取暖
• B．利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机 ，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行 的
人教版高中物理选修3-3 第10章第5节热力学第二定律的微观解释(共32张PPT)(优质版)
课后习题
1. 解析：(1)概率
p111 1 222 8
(2)概率
p12(12A244
)
1 48
(3)概率
p
A33 A66
1 120
(4)无序性增大了 2. 道理与气体扩散相近
思考与讨论答案
“左右各有2个分子”的微观态有6个； “左室有1个分子右室有3个分子”的微观 态有4个。
。2. 一份耕耘，份收获，努力越大，收获越多，奋斗!奋斗!奋斗!3. 让我们将事前的忧虑，换为事前的思考和计划吧！4. 世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力5. 不管现在有多么艰辛，我们也要做个生活的舞者。6. 奋斗是万物之父。— —陶行知7. 上帝制造人类的时候就把我们制造成不完美的人，我们一辈子努力的过程就是使自己变得更加完美的过程，我们的一切美德都来自于克服自身缺点的奋斗。8. 不要被任何人打乱自己的脚步，因为没有谁会像你一样清楚 和在乎自己的梦想。9. 时间不在于你拥有多少，只在于你怎样使用10. 水只有碰到石头才能碰出浪花。11. 嘲讽是一种力量，消极的力量。赞扬也是一种力量，但却是积极的力量。12. 在我们成长的路上也会遇到一些挫折，一些困 难，那韩智华就是我们的榜样，永不认输，因为我知道挫折过后是一片晴朗的天空，瞧，成功就在挫折背后向我们招手，成功就是在努力的路上，“成功就在努力的路上”！让我们记住这句话，向美好的明天走去。13. 销售世界上 第一号的产品——不是汽车，而是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。14. 不要匆忙的走过一天又一天，以至于忘记自己从哪里来，要到哪里去。生命不是一场速度赛跑，她不是以数量 而是以质量来计算，知道你停止努力的那一刻，什么也没有真正结束。15. 也许终点只有绝望和失败，但这绝不是停止前行的理由。16. 有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。 17. 我颠覆了整个世界。只为了摆正你的倒影18. 好的想法是十分钱一打，真正无价的是能够实现这些想法的人。19. 伤痕是士兵一生的荣耀。20. 只有一条路不能选择——那就是放弃的路；只有一条路不能拒绝——那就是成长的路。 21. 多对自己说“我能行，我一定可以”，只有这样才不会被“不可能”束缚，才能不断超越自我。22. 人生本来就充满未知，一切被安排好反而无味——坚信朝着目标，一步一步地奋斗，就会迈向美好的未来。23. 回避现实的人， 未来将更不理想。24. 空想会想出很多绝妙的主意，但却办不成任何事情。25. 无论什么思想，都不是靠它本身去征服人心，而是靠它的力量；不论靠思想的内容，而是靠那些在历史上某些时期放射出来的生命的光辉。——罗曼·罗 兰《约翰·克利斯朵夫》26. 上帝助自助者。27. 你的爸妈正在为你奋斗，这就是你要努力的理由。28. 有很多人都说：平平淡淡就福，没有努力去拼博，又如何将你的人生保持平淡?又何来幸福?29. 当事情已经发生，不要抱怨，不 要沮丧，笑一笑吧，一切都会过去的。30. 外在压力增加时，就应增强内在的动力。31. 我们每个人都应微笑面对人生，没有了怨言，也就不会有哀愁。一个人有了希望，就会对生活充满信心，只要你用美好的心灵看世界，总是以 乐观的精神面对人生。32. 勇敢的人。——托尔斯泰《袭击》33. 昨天下了雨，今天刮了风，明天太阳就出来了。34. 是的，成功不在于结果，更重要的是过程，只要你努力过，拼搏过，也许结果不一定是最好的那也走过了精彩的过 程，至少，你不会为此而后悔。35. 每一天的努力，以后只有美好的未来。每一天的坚持，换来的是明天的辉煌。36. 青年最要紧的精神，是要与命运奋斗。——恽代英37. 高峰只对攀登它而不是仰望它的人来说才有真正意义。38. 志不可立无可成之事。如无舵之舟，无衔之马，飘荡奔逸，何所底乎？--王守仁39. 拿望远镜看别人，拿放大镜看自己。40. 顽强的毅力可以征服世界上任何一座高峰。——狄更斯41. 士人第一要有志，第二要有识，第三要有恒。— —曾国42. 在我们能掌控和拼搏的时间里，去提升我们生命的质量。43. 我们不是等待未来，我们是创造未来，加油，努力奋斗。44. 人生如画，一笔一足迹，一步一脚印，有的绚丽辉煌，有的却平淡无奇。45. 脚跟立定以后，你必 须拿你的力量和技能，自己奋斗。——萧伯纳46. 一个能从别人的观念来看事情，能了解别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。
高中物理 第十章 热力学定律 4 热力学第二定律 新人教版选修3-3
特别说明 理解热力学第二定律的方法： (1)理解热力学第二定律的实质，即自然界中进行的 所有涉及热现象的宏观过程都具有方向性．理解的关键在 于“自发”和“不引起其他变化”． (2)还要正确理解哪些过程不会达到 100%的转化而 不产生其他影响．
【典例 1】 (多选)根据热力学第二定律，下列判断
正确的是( ) A．电流的能不可能全部变为内能 B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电
2．热力学第二定律的第一种表述，克劳修斯表述： 热量不能自发地从低温物体传到高温物体．
判断正误 1．热量只能从高温物体传向低温物体．(×) 2．所有与热现象有关的自然进程都具有方向性．(√)
小试身手
1．(多选)下列说法中正确的是( ) A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B．一切不违反能量守恒与转化定律的物理过程都是可 能实现的 C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行 D．一切物理过程都不可能自发地进行
(2)第二类永动机：只有单一热源，从单一热源吸收 热量，可以全部用来做功的热机叫第二类永动机，它不 违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，所以不能 实现．
2．热力学第二定律的第二种表述，开尔文表述：不 可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生 其他影响．
判断正误
1．在有些情况下热机的效率可以达到 100%.(×) 2．第二类永动机不可能做成的原因，违反了能量守 恒定律．(×)
答案：BCD
题后反思 热量可以从高温物体传到低温物体，也可以从低温物 体传到高温物体，只不过前者能自发进行，后者必须借助 外界的帮助；机械能可以全部转化为内能，而内能要全部 转化为机械能，肯定会引起其他变化．
1．下列说法中正确的是( ) A．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化 为功 B．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化 C．热机的效率不可能大于 100%，但可能等于 100% D．热机的效率必定小于 100%
高二物理人教版选修3-3课件第十章 7 热力学定律
A项错误； 热量不能自发地由高温物体传到低温物体，空调机里的压 缩机工作，消耗了电能，产生了其他影响，C项错误；
一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵增
大，D项错误.只有B项正确.
答案 B
针对训练2 热力学第二定律指出：内能与机械能的转化具有方 向性.请结合熵的变化加以解释. 解析 机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运 动状态的变化完全遵循牛顿运动定律，这是一种有序的运动.热 运动是大量分子的无序运动，机械运动向热运动的转化，属于从 有序向无序的转化，熵增加，符合热力学规律，因此机械能可以 全部转化为内能.反过程是熵减小，不符合熵增加原理，因此内 能不能全部转化为机械能，而不引起其他变化.
1 2 3 4 解析 由p－T图象可知过程ab是等容变化，温度升高，内能增
加，体积不变，由热力学第一定律可知过程ab一定吸热，选项 A正确； 过程bc温度不变，即内能不变，由于过程bc体积增大，所以气 体对外做功，由热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，选 项B错误；
1 2 3 4 过程ca压强不变，温度降低，内能减少，体积减小，外界对气
空气团在山的迎风坡上升时温度降低，原因是空气团
________(选填“对外放热”或“对外做功”)；设空气
团的内能U与温度T满足U＝CT(C为一常数)，空气团沿
着背风坡下降过程中，外界对空气团做的功为W，则此
过程中空气团升高的温度ΔT＝________.
1 2 3 4
1 2 3 4 2.(热力学第一定律)一定质量的理想气体从状态 a开始，经历三
热，并求出热量变化的多少.
解析
一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，
从外界吸收的热量Q1大于气体膨胀对外做的功W1，气体内