人教版高二物理《热力学第一定律》.ppt

热力学第一定律热力学第一定律 分子因热运动而具有的能量 同温度下各个分子的分子动能K 不同 分子动能的平均值仅和温度有关 分子 动能 分子间因有相互作用力而具有的、由它 们相对位置决定的能量 rr0时,rP;0时,rP; 0时，P 最低 P 随物态的变化而变化 分子 势能 物体内所有分子的K 和P 总和 物体的内能与温度和体积有关，还和物体所 含的分子数有关。 物体 内能 复习题： 1、下列说法正确吗? A、物体所有分子的动能的总和=物体的动能 B、速度快的分子比速度慢的分子温度高 C、温度高物体中的分子运动速度大于温度低的物体 中的分子运动速度. 2.10Kg 500C 水分子的平均动能_1Kg 500C 水分 子平均动能 10Kg 500C 水的内能_ 1Kg 500C 的水的内能 等于 大于 3、关于内能，下列说法正确的是 A、温度相同的物体内能一样多 B、一罐气放在卡车上随卡车做加速运动，罐中气体 动能越来越大，所以内能也越来越大 C、一定质量的物体的内能，由温度和体积决定 D、某物体的内能为E，含分子数为n个，那么每个分 子的内能为E/n 机械能增大 C 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） （3）做功和热传递在改变内能效果上是等效的 做功和热传递的区别 （1）做功改变内能：实质上是其它形式的能和内能 之间转化 （2）热传递：实质上是各物体间内能的转移 内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下 有不同的内能 内能与热量的区别 热量是一个过程量，它表示由于热传递而引起 的变化过程中转移的能量，即内能的改变量。 如果没有热传递，就没有热量可言，但此时仍有内能 1、下列说法中正确的是: A、做功和热传递是改变物体内能的两种不同的物理 过程 B、做功和热传递在改变物体内能上是等效的，因此 对物体做功就是对物体传热 C、热量是在热传递中，从一个物体向另一个物体或 物体一部分向另一部分转移的内能的多少 D、高温的物体具有热量多，低温的物体具有热量少 E、冷和热的物体混合时，热的物体把温度传给冷的 物体，最后温度相同 （A，C） 2、关于物体内能，下列说法中正确的是: A、手感到冷时，搓搓手就会感到暖些，这是利用做 功来改变物体内能 B、将物体举高或使它们的速度增大，是利用作功来 使物体内能增大 C、阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递 来改变物体内能的 D、用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来 改变物体的内能 （A，C） 3.10Kg1000C水的内能_10Kg1000C的水蒸气的内能 10Kg 00C 水的内能_10Kg 00C 的冰的内能 小于 大于 对于物态发生变化的过程，由吸热或放热来 分析物体内能的增减是一种很简便的判断方法. 分子势能？ 学习重点： 学习难点： 1、能量守恒定律。 2、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 。 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。 学习过程： 问：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. 问：改变物体内能的方式有哪些？ 做功 和热传递 热力学第热力学第 一定律一定律 各量的正各量的正 负号含义负号含义 应用应用 能量守能量守 恒定律恒定律 永动机不永动机不 可能制成可能制成 总结总结 一、热力学第一定律一、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？ 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 ？ 1.一个物体，如果它既没有 吸收热量也没有放出热量 ，那么，外界对它做多少 功，它的内能就增加多少 ；物体对外界做多少功， 它的内能就减少多少. 返回 2.如果外界既没有对物体做 功，物体也没有对外界做 功，那么物体吸收了多少 热量，它的内能就增加多 少，物体放出了多少热量 ，它的内能就减少多少. 返回 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 返回 二、定律中各量的正、负号及含义二、定律中各量的正、负号及含义 物理量 符号意义 符 号 意义 W+ 外界对物 体做功 物体对外 界做功 Q+ 物体吸收 热量 物体放出 热量 U+内能增加内能减少 返回 三、应用三、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。 解：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？ 四、能量守恒定律四、能量守恒定律 演示柴油机的工作过程 用热力学第一定律解释柴油机正常工 作时压燃的原理 活塞压缩气体，活塞对气体做功，由于 时间很短，散热可以不计，机械能转化为 气体的内能，温度升高，达到柴油燃点， 可“点燃”柴油。 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. 五、永动机不可能制成五、永动机不可能制成 永动机：不消耗任何能量，却可以源永动机：不消耗任何能量，却可以源 源不断地对外做功，这种机器叫永动源不断地对外做功，这种机器叫永动 机机. .人们把这种不消耗能量的永动机叫人们把这种不消耗能量的永动机叫 第一类永动机第一类永动机. .（不吃草的马）（不吃草的马） 根据能量守恒定律，任何一部机器根据能量守恒定律，任何一部机器 ，只能使能量从一种形式转化为另一，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种形式，而不能无中生有地制造能量 ，因此，因此第一类永动机是不可能制成的第一类永动机是不可能制成的. . P68图10.3-1 六、总结六、总结 1 1、热力学第一定律：、热力学第一定律： U = W + Q 2 2、能量守恒定律：、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气体从外界只收热量，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=W2W1BQ1=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 如图所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封 闭着气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的 轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部.另一端固定在活塞上,弹 簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为EP(弹簧处于自然长 度时的弹性势能