(3)等温过程:过程的始末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则W=-Q(或Q=-W),外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体吸收的热量等于物体对外界做的功).
3.判断是否做功的方法
一般情况下看物体的体积是否变化.
(1)若物体体积增大,表明物体对外界做功,W<0.
(2)若物体体积减小,表明外界对物体做功,W>0.
例1 空气压缩机在一次压缩中,活塞对空气做了2×105 J的功,同时空气的内能增加了1.5×105 J,这一过程中空气向外界传递的热量是多少?
答案 5×104 J
解析 选择被压缩的空气为研究对象,根据热力学第一定律有ΔU=W+Q.
由题意可知W=2×105 J,ΔU=1.5×105 J,代入上式得
Q=ΔU-W=1.5×105 J-2×105 J=-5×104 J.
负号表示空气向外释放热量,即空气向外界传递的热量为5×104 J.
应用热力学第一定律解题的一般步骤
1根据符号法则写出各已知量W、Q、ΔU的正负;
2根据方程ΔU=W+Q求出未知量;
3再根据未知量结果的正负来确定吸热、放热情况或做功情况.
针对训练 一定质量的理想气体,从某一状态开始,经过一系列变化后又回到开始的状态,用W1表示外界对气体做的功,W2表示气体对外界做的功,Q1表示气体吸收的热量,Q2表示气体放出的热量,则在整个过程中一定有( )
A.Q1-Q2=W2-W1 B.Q1=Q2
C.W1=W2 D.Q1>Q2
答案 A
解析 对一定质量的理想气体,经过一系列的状态变化后又回到原状态,表明整个过程中内能的变化为零,即通过做功和热传递引起的内能变化相互抵消,所以A选项正确.当然,若Q1=Q2,则必定有W1=W2;若Q1>Q2,则必定有W1<W2;若Q1<Q2,则必定有W1>W2,所以B、C、D三项都有可能但不一定,故选A.
二、能量守恒定律的理解和应用