3、永動(dòng)機(jī)不可能制成

(1)永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功，這種機(jī)器叫永動(dòng)機(jī)。

(2)第一類永動(dòng)機(jī)：不消耗能量的機(jī)器叫做第一類永動(dòng)機(jī)。

(3)永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因：違背了能量守恒定律。

2、能量守恒定律

(1)能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移中守恒

①機(jī)械能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化時(shí)守恒

②其它形式的能和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化時(shí)守恒

③熱傳遞使內(nèi)能在物體之間發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)守恒

大量的事實(shí)證明：各種形式的能都可以相互轉(zhuǎn)化，并且在轉(zhuǎn)化過(guò)程中守恒。

(2)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律

①內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量不變，這就是能量守恒定律。

②能量守恒定律發(fā)現(xiàn)的意義：能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是19世紀(jì)自然科學(xué)中三大發(fā)現(xiàn)之一，是分析解決問(wèn)題的一個(gè)極為重要的武器之一。

1、熱力學(xué)第一定律

(1) ΔU＝Q+W

上述所表示的功、熱量跟內(nèi)能改變之間的定量關(guān)系，在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律。

(2) 符號(hào)法則

物理量	符號(hào)	意　 義	符號(hào)	意　 義
W	+	外界對(duì)物體做功	－	外界對(duì)物體做功
Q	+	物體吸收熱量	－	物體放出熱量
ΔU	+	內(nèi)能增加	－	內(nèi)能減少

例題：一定質(zhì)量的氣體，在被壓縮的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功300J，但這一過(guò)程中氣體的內(nèi)能減少了300J，問(wèn)氣體在這一過(guò)程中是吸熱還是放熱？吸收(或放出)多少熱量？

解析：由題意知

W＝300J，ΔU＝－300J。根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q+W，可得

Q＝ΔU－W＝－300J－300J＝－600J

Q為負(fù)值，表示氣體放熱。

所以，氣體在這一過(guò)程中放出600J的熱量。

例題：用力F壓縮氣缸中的氣體，力F對(duì)氣體做了1800J的功，同時(shí)氣體向外放熱2000J，空氣的內(nèi)能改變了多少？

解析：由熱力學(xué)第一定律：ΔU＝Q+W

得：ΔU＝+1800 J+(－2000 )J

ΔU＝－200 J

即空氣內(nèi)能減少了200 J

例題：關(guān)于物體內(nèi)能的變化，下列說(shuō)法中正確的是(　　 　)

A．物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大

B．物體對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少

C．物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變

D．物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變

解析：根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q+W，物體內(nèi)能的變化與外界對(duì)氣體做功(或氣體對(duì)外界做功)，氣體從外界吸熱(或向外界放熱)兩種因素有關(guān)，物體吸收熱量，但有可能同時(shí)對(duì)外做功，故內(nèi)能有可能不變甚至減小，故A錯(cuò)。同理，物體對(duì)外做功的同時(shí)有可能吸熱，故內(nèi)能不一定減小，B錯(cuò)；若物體吸收的熱量與對(duì)外做功相等，則內(nèi)能不變，C正確。而放熱與對(duì)外做功是使物體內(nèi)能減小，所以D錯(cuò)。

所以本題正確答案為：C

16、氣體體積、壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系

(1)氣體的體積和溫度的關(guān)系

①氣體的體積和溫度的關(guān)系

一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，當(dāng)溫度升高時(shí)，體積增大；當(dāng)溫度降低時(shí)，體積減小。

②微觀解釋

m一定→分子總數(shù)N一定。

　　　　　　　　　　　　　 每碰撞一次的作用力↑

T↑→分子平均動(dòng)能E_K↑→　　　　　　　　　　　　　　　　　 →P↑

P不變

　　　　　　　　　　　　　 單位時(shí)間與單位面積器壁碰撞的次數(shù)↑

V↑→分子的密集程度↓→單位時(shí)間與單位面積器壁碰撞的次數(shù)↓→P↓

(2)氣體的壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系

①氣體的壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系

一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，當(dāng)溫度升高時(shí)，壓強(qiáng)增大；當(dāng)溫度降低時(shí)，壓強(qiáng)減小。

②微觀解釋

m一定→分子總數(shù)N一定，V一定→分子的密集程度一定。

　　　　　　　　　　　　　 每碰撞一次的作用力↑

T↑→分子平均動(dòng)能E_K↑→　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 →P↑

　　　　　　　　　　　　　 單位時(shí)間與單位面積器壁碰撞的次數(shù)↑

　　　　　　　　　　　　　 每碰撞一次的作用力↓

T↓→分子平均動(dòng)能E_K↓→　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　→P↓

　　　　　　　　　　　　　 單位時(shí)間與單位面積器壁碰撞的次數(shù)↓

　

15、氣體壓強(qiáng)和體積的關(guān)系

(1)氣體壓強(qiáng)和體積的關(guān)系

一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的前提下，體積減小時(shí)，壓強(qiáng)增大；體積增大時(shí)，壓強(qiáng)減小。

(2)微觀解釋

m一定→分子總數(shù)N一定，T一定→分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能E_K一定。

V↑→分子的密集程度↓→單位時(shí)間與單位面積器壁碰撞的次數(shù)↓→P↓

V↓→分子的密集程度↑→單位時(shí)間與單位面積器壁碰撞的次數(shù)↑→P↑

14、氣體的狀態(tài)及狀態(tài)參量

(1)氣體的平衡狀態(tài)：氣體的分布不隨時(shí)間而變時(shí)，氣體所處的狀態(tài)，稱之為氣體的平衡狀態(tài)。

(2)氣體的狀態(tài)參量

①溫度：溫度是氣體分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。是氣體內(nèi)分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)激烈程度的反映。

②體積：氣體的體積就是指氣體分子所能達(dá)到的空間，也就是氣體所充滿的容器的容積。

③壓強(qiáng)(1)氣體的壓強(qiáng)：指的是氣體對(duì)容器器壁的壓強(qiáng)，是器壁單位面積上受到的壓力。

(2)單位：國(guó)際單位制中，壓強(qiáng)的單位是帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕，符號(hào)是Pa。

1Pa＝1N/m²

(3)氣體壓強(qiáng)的微觀意義

A氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生原因：是大量氣體分子與器壁碰撞作用在器壁單位面積上的平均作用力。

B與氣體壓強(qiáng)有關(guān)的因素

氣體分子的密集程度(單位體積內(nèi)的分子數(shù)n)　　 n↑→P↑

a、微觀的角度

氣體分子的平均動(dòng)能　　　　　　　 　　　　　　　　 v↑→P↑

氣體密度ρ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ρ↑→P↑

b、宏觀的角度

氣體溫度T　　　　　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　 T↑→P↑

氣體的壓強(qiáng)，指的是氣體對(duì)于容器器壁的壓強(qiáng)，是器壁單位面積上受到的壓力。

13、理想氣體及其內(nèi)能

(1)氣體膨脹時(shí)對(duì)外做功，壓縮時(shí)外界對(duì)氣體做功

(2)理想氣體

(3)理想氣體的分子勢(shì)能不隨體積的變化而改變

(4)理想氣體的內(nèi)能變化由溫度決定

12、改變內(nèi)能的兩種方式

(1)做功可以改變物體的內(nèi)能：外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能減少。

(2)熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能

①熱傳遞：沒(méi)有做功而使物體內(nèi)能改變的物理過(guò)程，叫做熱傳遞。

發(fā)生熱傳遞的條件：存在溫度差。

熱傳遞的方式：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。

②熱傳遞可改變物體的內(nèi)能

物體吸收熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能減少。

(3)內(nèi)能改變的量度

①做功使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的時(shí)候，內(nèi)能的改變就用功的數(shù)值來(lái)量度。

②熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的時(shí)候，內(nèi)能的改變是用熱量來(lái)量度。

(4)做功和熱傳遞對(duì)改變物體內(nèi)能的等效性

①)做功和熱傳遞對(duì)改變物體內(nèi)能的等效性

②做功和熱傳遞在能量改變上存在本質(zhì)區(qū)別

做功：

轉(zhuǎn)化

分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量 ← 內(nèi)能　　　　　　　 　　　 其它形式的能 →　 分子有規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量。

熱傳遞：

轉(zhuǎn)移

分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量 ← 內(nèi)能　　　　　　　　　　　　　　　　　 內(nèi)能 ← 分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量。

(5)內(nèi)能和熱量的區(qū)別

內(nèi)能與物體的狀態(tài)(溫度和體積)有關(guān)，是狀態(tài)量，與狀態(tài)對(duì)應(yīng)。

熱量是熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能變化的量度，是過(guò)程量，與狀態(tài)變化相聯(lián)系。

例題：下列敘述中正確的是(　　 )

A．物體的內(nèi)能與物體的溫度有關(guān)，與物體的體積無(wú)關(guān)

B．.物體的溫度越高，物體中分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈

C．物體體積改變，內(nèi)能可能不變

D．物體被壓縮時(shí)，內(nèi)有可能減少

解析：由于物體所屬不具體，因此，判斷時(shí)首先考慮到一般物體(固體、液體、非理想氣體)，還要考慮到特殊物體(理想氣體)，其次，要根據(jù)一般物體和理想氣體的內(nèi)能關(guān)系，分別判知，A錯(cuò)，B、C、D正確。

例題：以下說(shuō)法正確的是(　 　　　)

A．機(jī)械能為零，內(nèi)能不為零是可能的

B．溫度相同，質(zhì)量相同的物體具有相同內(nèi)能

C．溫度越高，物體的內(nèi)能越大

D．0℃的冰的內(nèi)能比等質(zhì)量的0℃的水內(nèi)能大

解析：A．正確，因?yàn)闄C(jī)械能為零，但內(nèi)能不能為零；

B．不正確，因?yàn)槲矬w的內(nèi)能由物體的溫度、體積、物態(tài)等因素決定；

C．不正確，原因同上；

D．由于0℃的冰的體積比0℃的水大，溫度相同，有的同學(xué)錯(cuò)認(rèn)D正確，實(shí)際上有較為復(fù)雜的反常膨脹的現(xiàn)象，我們用體積來(lái)討論其內(nèi)能是不適合的，我們可以從能量角度來(lái)討論.因?yàn)?℃的冰熔化為0℃的水要吸收熱量或?qū)λ龉�，所以有其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或內(nèi)能轉(zhuǎn)移給冰，所以0℃的水的內(nèi)能比等質(zhì)量的0℃的冰的內(nèi)能大，所以D不正確。

11、物體的內(nèi)能

(1)物體的內(nèi)能：物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做物體的熱力學(xué)能，也叫內(nèi)能。

(2)任何物體都具有內(nèi)能

(3)與物體的內(nèi)能有關(guān)的因素

從微觀上看：內(nèi)能由分子的平均動(dòng)能、分子勢(shì)能和分子總數(shù)共同決定；

從宏觀上看：內(nèi)能取決于物體的溫度、體積、摩爾數(shù)和物態(tài)。

內(nèi)能與其它能量一樣，同樣是狀態(tài)量，因而內(nèi)能由物體的狀態(tài)決定。

(4)內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別

①兩者反映的能量不同

②兩者的數(shù)值不同

③兩者的變化情況不同

④兩種形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化

10、分子勢(shì)能

(1)分子勢(shì)能：由于分子間存在相互作用力，分子間具有由它們的相對(duì)位置決定的勢(shì)能。

(2)分子勢(shì)能的特點(diǎn)

①r＞r₀→F為引力，r↑→E_P↑，r↓→E_P↓

②r＜r₀→F為斥力，r↑→E_P↓，r↓→E_P↑

③r＝r₀→F＝0，分子勢(shì)能最小

當(dāng)它們之間的距離發(fā)生變化時(shí)，相互作用力如果是做正功，勢(shì)能要減小，如果是做負(fù)功，勢(shì)能要增大。

(3)分子勢(shì)能跟物體的體積有關(guān)：分子勢(shì)能跟物體的宏觀體積有關(guān)。