答案 由于理想气体忽略了分子间的作用力,即忽略了分子势能,所以理想气体的内能只跟气体的温度和物质的量有关,与气体的体积无关.
2.你能应用热力学第一定律讨论理想气体在等压膨胀过程中的能量转换关系吗?
答案 设一定质量的理想气体,保持压强不变,由(V1,T1)变为(V2,T2),而且V1<V2.
由盖·吕萨克定律=及V1<V2知T1<T2.
因气体膨胀(V1<V2),则气体对外做功,W<0.
因气体温度升高(T1<T2),则气体的内能增加ΔU>0.
由热力学第一定律ΔU=W+Q可知Q=ΔU-W>0.即系统由外界吸收热量,系统吸收的热量一部分用来增加内能,一部分转化为气体对外所做的功.
[知识梳理]
1.等压过程中的能量转换
(1)等压膨胀:由于W<0,ΔU>0,则Q=ΔU-W>0,即气体吸收的热量一部分用来增加内能,另一部分转化为气体对外所做的功.
(2)等压压缩:由于W>0,ΔU<0,则Q=ΔU-W<0,即气体对外界放热,放出的热量等于外界对气体所做的功与气体内能减小量之和.
2.等容过程中的能量转换
(1)温度升高:由于ΔU>0,W=0,则Q=ΔU,即气体从外界吸收的热量全部用于增加气体的内能.
(2)温度降低,由于ΔU<0,W=0,则Q=ΔU,即气体向外界放出的热量等于气体内能的减少量.
3.等温过程中的能量转化
(1)等温膨胀:由于W<0,ΔU=0,则Q=-W>0,即气体从外界吸收的热量全部转换为气体对外所做的功.
(2)等温压缩:由于W>0,ΔU=0,则Q=-W<0,即外界对气体所做的功全部转换为气体传给外界的热量.
三、能量守恒定律
[导学探究] 使热力学系统内能改变的方式是做功和热传递.做功的过程是其他形式的能转化为内能的过程,热传递是把其他物体的内能转移为系统的内能.在能量发生转化或转移时,能量的总量会减少吗?
答案 能量的总量保持不变.
[知识梳理]
1.能量守恒定律:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化成为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体;在转化和转移过程中其总量不变.