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例析热力学第一定律中的符号法则

2011-03-07 09:03:22
例析热力学第一定律中的符号法则
 
山东 贾玉兵
 
1.热力学第一定律的实质
热力学第一定律,揭示了物体的内能变化与做功和热传递的关系。内能,是物体内所有分子动能和分子势能的总和,它是由大量分子的热运动和分子的相对位置所决定的能。
2.应用热力学第一定律分析内能变化的基本思路
做功和热传递都能改变物体的内能,而且这两个途径是等效的。在改变物体的内能上,要同时考虑做功和热传递两个途径。要先弄清楚能量的转化关系和转化的方向,即物体是吸热还是放热,是物体对外做功还是外界对物体做功,最后判断内能是增加还是减小.
3.热力学第一定律的公式:ΔU=Q W。式中ΔU,表示物体内能的增量,是末状态的内能与初状态的内能之差,即ΔU=U2-U1
(1)若ΔU为正值,即U2>U1,表明物体内能增加;若ΔU为负值,即U2<U1,表明物体内能减少。
(2)W,表示外界对物体所做的功。若外界对物体做正功,W取正值;若外界对物体做负功(即物体对外界做功),W取负值。
(3)Q,表示物体从外界吸收的热量。若物体确实从外界吸热,Q取正值;若物体向外界放热,Q取负值。
1   一定量的气体从外界吸收了2.6105J的热量,内能增加了1.8105J.试判断外界对气体做功的情况。
解析 气体从外界吸收热量,Q取正值,即Q =2.6105J,内能增加,ΔU取正值,即ΔU=1.8105J.
由热力学第一定律ΔU=Q W,得
W=ΔU-Q=1.8105J-2.6105J= -8.0104J
W<0,表明外界对气体做负功1.6105J.
点评 明确公式ΔU=Q W中各物理量的意义及符号的正负是顺利解题的关键。
2  有一池塘,从上到下水的温度相同。在一气泡由池底缓慢上升到水面的过程中,下面说法正确的是(   )
A.气体内能增加
B.气体内能减少
C.气体吸收热量
D.气体放出热量.
解析 由于气泡上升过程是缓慢的,气泡有足够的时间与外界进行热交换,因此,气泡上升过程中温度保持不变,即分子总动能不变。气泡上升过程中所受压力逐渐减小,体积增大,分子总势能增大,由内能的概念可知,气体的内能增加,A项正确。由热力学第一定律ΔU=Q W,得ΔU>0,W<0,所以Q>0,即气体吸收热量,C项正确。答案:AC。
点评 本题中,理解“缓慢上升”隐含的条件是解题的突破口。
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