若体积缩小,外界对气体做功,W>0,即ΔU>0,即内能增加。
温馨提示气体自由膨胀时,气体与外界相互不做功,因此这种情况下气体体积增大没有外界阻力,也就不需要对外界做功。
【例题1】 一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略,则在此过程中( )
A.外界对气体做功,气体分子的平均动能增大
B.外界对气体做功,气体分子的平均动能减小
C.气体对外界做功,气体分子的平均动能增大
D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减小
解析:绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递,膨胀过程气体体积增大,外界对气体做的功W<0,由ΔU=U2-U1=W可知,气体内能减少。由于气体分子间的势能忽略,故气体分子的平均动能减小。故D项正确。
答案:D
题后反思在应用ΔU=W判断系统内能的变化情况时,应先判断系统是否处于绝热过程,若处于绝热过程,再依据系统对外界做功还是外界对系统做功来判断系统内能的变化情况。
触类旁通若本题中气体是在真空中发生绝热膨胀,不考虑分子势能,气体的内能如何变化?
答案:不变(因气体在真空中绝热膨胀,无法对外做功,故内能不变)。
探究二热和内能
问题导引
1.热传递的条件是什么?能否发生热传递与物体内能的多少是否有关?
提示:热传递的条件是两个物体(或一个物体的两部分)间存在温度差,与物体内能的多少无关。只要它们存在温度差,热量就会从高温物体传到低温物体(或从物体的高温部分传到低温部分),与原来物体内能的多少无关。热传递过程中能量可以由内能大的物体传到内能小的物体上,也可以由内能小的物体传到内能大的物体上。
2.在单纯的热传递过程中,怎样计算内能的增量?
提示:当系统从状态1经过单纯的热传递达到状态2时,内能的增加量ΔU=U2-U1等于外界对系统传递的热量Q,即ΔU=Q。
3.做功和热传递都能改变物体的内能。做功和热传递在改变物体内能上的本质是否相同?
提示:不相同。热传递是物体间内能的转移,即内能从物体一部分传到另一部分,或