高中物理热力学第一定律知识点归纳总结

高中物理竞赛热学教程 第一讲 温度和气体分子运动论 第二讲热力学第一定律

第二讲 热力学第一定律

§2.1 改变内能的两种方式

热力学第一定律

2．1．1、作功和传热

作功可以改变物体的内能。如果外界对系统作功W。作功前后系统的内能分别为E1、E2，

则有

没有作功而使系统内能改变的过程称为热传递或称传热。它是物体之间存在温度差而发

生的转移内能的过程。在热传递中被转移的内能数量称为热量，用Q表示。传递的热量与内

能变化的关系是

做功和传热都能改变系统的内能，但两者存在实质的差别。作功总是和一定宏观位

移或定向运动相联系。是分子有规则运动能量向分子无规则运动能量的转化和传递；传

热则是基于温度差而引起的分子无规则运动能量从高温物体向低温物体的传递过程。

2．1．2、气体体积功的计算

1、准静态过程

一个热力学系统的状态发生变化时，要经历一个过程，当系统由某一平衡态开始变化，

状态的变化必然要破坏平衡，在过程进行中的任一间状态，系统一定不处于

平衡态。如当推动活塞压缩气缸中的气体时，气体的体积、温度、压强均要B h

发生变化。在压缩气体过程中的任一时刻，气缸中的气体各部分的压强和温

度并不相同，在靠近活塞的气体压强要大一些，温度要高一些。在热力学中，h

为了能利用系统处于平衡态的性质来研究过程的规律，我们引进准静态过程

的概念。如果在过程进行中的任一时刻系统的状态发生的实际过程非常缓慢

地进行时，各时刻的状态也就非常接近平衡态，过程就成了准静态过程。因

此，准静态过程就是实际过程非常缓慢进行时的极限情况

对于一定质量的气体，其准静态过程可用p V图、p T图、v T图上的一条曲线来

表示。注意，只有准静态过程才能这样表示。

2、功

在热力学中，一般不考虑整体的机械运动。热力学系统状态的变化，总是通过做功或热

传递或两者兼施并用而完成的。在力学中，功定义为力与位移这两个矢量的标积。在热力学

中，功的概念要广泛得多，除机械功外，主要的有：流体体积变化所作的功；表面张力的功；

电流的功。

(1)机械功

有些热力学问题中，应考虑流体的重力做功。如图2-1-1所示，

一直立的高2h的封闭圆筒，被一水平隔板C分成体积皆为V的两

部分。其中都充有气体，A的密度 A较小，B的密度 B较大。现

将隔板抽走，使A、B气体均匀混合后，重力对气体做的总功为 E2 E1 W E2 E1 Q 图 2-1-2