热力学第一定律(用).ppt

,第十章 热力学定律 第三节 热力学第一定律 能量守恒定律,学习目标,1、如何用能量转化和守恒的观点分析物理现象； 2、热力学第一定律U = W + Q中各物理量的意义及正负号的确定。 3、从能量转化的观点理解热力学第一定律，会用U = W + Q 分析和计算有关问题。,既然做功和热传递都可以改变物体的内能，那么，功、热量跟内能的改变之间一定有某种联系，我们就来研究这个问题.,改变物体内能的方式有哪些？,做功 热传递,一、热力学第一定律,1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那么： 如果外界做的功为，则它的内能如何变化？变化了多少？ 如果物体对外界做的功为，则它的内能如何变化？变化了多少？,2.一个物体，如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么： 如果物体吸收热量，它的内能如何变化？变化了多少？ 如果放出热量，它的内能如何变化？变化了多少？,U = Q,U = W,3.如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能的变化U与热量及做的功之间又有什么关系呢？,一、热力学第一定律,U = W + Q,该式表示的是内能的变化量跟功、热量的定量关系，在物理学中叫做热力学第一定律.,U 物体内能的增加量,W 外界对物体做的功,Q 物体吸收的热量,一、热力学第一定律,一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。,（数学表达式）,二、定律中各量的正、负号及含义,U = W + Q,三、应用,例题：一定量的气体从外界吸收了2.6105J的热量，内能增加了4.2 105J。问： 是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？,解：根据U = W + Q 得 W = U Q = 4.2 105J 2.6105J= 1.6105J W为正值，外界对气体做功，做了1.6105J 的功。,同理可得： W =U Q = 1.6 105J 2.6105J= 1.0105J W为负值，说明气体对外界做功（气体体积变大），做了1.0105J 的功。,如果气体吸收的热量仍为2.6105J不变，但是内能只增加了1.6105J，这一过程做功情况怎样？,应用热力学第一定律解题的一般步骤：,根据符号法则写出各已知量（W、Q、U）的正、负； 根据方程U=W+Q求出未知量； 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。,四、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，这就是能量守恒定律.,.自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量。如机械运动对应机械能；分子热运动对应内能；电磁运动对应电磁能。,.不同形式的能量之间可以相互转化。摩擦可以将机械能转化为内能；炽热电灯发光可以将电能转化为光能。,(1) 热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的具体体现。,(2) 能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。,(3) 能量守恒定律的重要意义:,第一，能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、变化的普遍规律，学习这个定律，不能满足一般理解其内容，更重要的是，从能量形式的多样化及其相互联系，互相转化的事实出发去认识物质世界的多样性及其普遍联系，并切实树立能量既不会凭空产生，也不会凭空消失的观点，作为以后学习和生产实践中处理一切实际问题的基本指导思想之一。 第二，宣告了第一类永动机的失败。,说明：,五、永动机不可能制成,永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机.人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机.（不吃草的马）,根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能制成的.,思考：有一种所谓“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去。这是不是一种永动机？如果不是，你知道维持表针走动的能量是哪儿来的吗？,提示：不是永动机。能量是通过摆动手臂对表内的转轮做功而储存的。,思考2在一间隔热很好的密闭房间里放一台电冰箱，如果把冰箱门打开，开动一段时间后，房内温度是降低还是升高？,提示：升高了。因为电冰箱消耗电能，产生电热，使密闭房间内的空气内能增加，房内温度升高。,总结,1、热力学第一定律：,U = W + Q,2、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，这就是能量守恒定律.,一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比， （ ） A气体内能一定增加 B气体内能一定减小 C气体内能一定不变 D气体内能是增是减不能确定,例题1,D,下列说法正确的是 （ ） A外界对气体做功，气体的内能一定增大 B气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大 C气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均 动能越大 D气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大,例题2,D,例题3,下列说法正确的是 （ ） A外界对一物体做功，此物体的内能一定增加 B机械能完全转化成内能是不可能的 C将热量传给一个物体，此物体的内能一定改变 D一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少,D,例题4：,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一开始的状态，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 （ ） AQ1Q2=W2W1 BQ1=Q2 CW1=W2 DQ1Q2,点拨：整个过程的内能不变， E = 0,由热力学第一定律 E=W总+Q总=0,Q总= - W总, Q1Q2=W2W1,A,再见,改变内能的两种方式,做功,热传递,对内,对外,吸热,放热,内能增加,内能增加,内能减少,内能减少,（外界对物体做功）,（物体对外界做功）,（物体从外界吸热）,（物体对外界放热）,一个物体，如果它既没有