高中物理之热力学第一定律和能量守恒定律知识点

高中物理之热力学第一定律和能量守恒定律知识点

热力学第一定律能量守恒定律

热力学是研究物质世界中有关热现象的宏观理论，它不涉及物质的微观结构，而是将一物质系统中大量粒子看作一个整体，研究系统所表现的各种宏观性质和规律。

热力学第一定律是热力学的基本定律，是一个包括热现象在内的能量守恒与转化的定律。

热力学第一定律首先涉及到内能功热量的基本概念

内能功热量

内能

广义上的内能，是指某物体系统由其内部状态所决定的能量。某给定理想气体系统的内能，是组成该气体系统的全部分子的动能之和，其值为，由状态参量T决定，内能E=E（T），是状态参量T的单值函数。

真实气体的内能除了其全体分子的动能外还包括分子之间的引力势能。实验证明人，真实气体的内能，是状态参量T 和V （或ρ）的函数，即E=E（T，V）或E=E（T，P）。

总之，某给定气体系统的内能。只由该系统的状态所决定，在热力学中内能是一个重要的状态量。

功

气体系统体积变化过程所做的功（体积功）

元功

气体膨胀dV＞0 系统对外做正功dA＞0 气体被压缩dV＜0 系统对外做负功dA＜0 体积从Va变到Vb系统所做的功

沿a c d过程的功不等于沿a d b过程的功

系统通过体积变化实现作功。热力学中的功是与系统始末状态和过程都有关的一种过程量。

热量

热量是系统与外界仅由于温度不同而传递的能量。

若改用摩尔热容C，即1mol的物质温度升高1K时所吸收的热量

则

系统由温度T1 变到温度T2的过程中所吸收的热量

系统吸收的热量为正Q＞0。若计算结果Q＜0则表示系统放

热。

热量必须与过程相联系，只有发生过程才有吸收或放出热量可言。系统从某一状态变到另一状态，若其过程不同，则吸或放的热量也会不同。

故热量也是过程量

内能、功、热量的国际标准单位都是焦耳（J ）

热力学第一定律

在任何一个热力学过程中，系统所吸收的热量等于系统内能的增量E2-E1与系统对外作功 A 之和。

Q=E2-E1+A

热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒与转化定律的一种表达形式。

该定律的另一种通俗表述是：第一类永动机是不可能造

成的。

第一类永动机是指能不断对外作功而又不需消耗任何形式的能量、或消耗较少的能量却能得到更多的机械功的机器。

等体过程（又称等容过程）

等压过程

等温过程

绝热过程

多方过程

多方过程

演练题

1. 关于第二类永动机，下列说法中正确的是（）

A.它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律

B.它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律

C.它不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律

D.它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律

2. 如图为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时，强迫致冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中致冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时致冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是（）

A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外

B.电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能

C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律

D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律

习题解析

1. C

2. BC

由热力学第二定律知，热量不能自发的有低温物体传到高温物体，除非施加外部的影响和帮助．电冰箱把热量从低温的内部传到高温外部，需要压缩机的帮助并消耗电能．故A 错误，B正确；而在这一过程中，是消耗了电能，而使压缩机做功，故不违反热力学第一定律，故C正确，D错误；