高中物理 3.2 热力学第一定律课件 粤教版选修33.ppt

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 一 理想气体的特点1 理想气体的微观模型忽略了分子之间的作用力 忽略了分子势能 所以理想气体的内能等于分子热运动的动能总和 2 理想气体的内能只跟温度和物质的量有关 与体积无关 目标导航 预习导引 一 二 二 物体内能及热力学第一定律1 改变内能的方式 做功和热传递 2 功和内能的关系 若物体不存在热传递 当外界对它做功时 它的内能增加 关系式为w u 若物体对外做功 则w 0 u 0 表明内能减少 3 热传递和内能的关系 若物体既不对外做功 外界对物体也不做功 当物体从外界吸收热量q时 它的内能增加 关系式为q u 若物体向外放出热量 则q 0 u 0 表明内能减少 4 热力学第一定律物体与外界之间同时存在做功和热传递的过程 物体内能的增加量 u与外界对物体做的功w 物体从外界吸收的热量q的关系 u w q 目标导航 预习导引 一 二 下列现象中能量是怎样转化的 1 水电站发电时 水轮机被水流冲击转动 带动发电机发电 2 利用地热发电 答案 1 机械能转化为电能 2 热能转化为电能 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 一 对热力学第一定律的理解1 热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的过程是等效的 而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系 此定律应用时各量的单位应统一 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 2 公式 u q w中的有关问题需要注意的是一般情况下外界对物体做不做功 需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 w0 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 3 几种特殊情况 1 若过程是绝热的 则q 0 w u 外界对物体做的功等于物体内能的增加 2 若过程中不做功 即w 0 则q u 物体吸收的热量等于物体内能的增加 3 若过程的始末状态物体的内能不变 即 u 0 则w q 0或w q 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 例1 多选 一定量的理想气体从状态a开始 经历ab bc ca三个过程回到原状态 其p t图象如图所示 下列判断正确的是 a 过程ab中气体一定吸热b 过程bc中气体既不吸热也不放热c 过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热d 在a b和c三个状态中 状态a分子的平均动能最小e 在b和c两个状态中 容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 解析 由题图可知 在过程ab中 气体做等容变化 气体温度升高 内能增加 由热力学第一定律可知 气体一定吸热 a项正确 在过程bc中 气体做等温变化 气体温度不变 内能不变 由pv c可知 气体压强减小 体积增大 气体对外做功 由热力学第一定律可知 气体从外界吸收热量 b项错误 在过程ca中 气体做等压变化 气体温度降低 内能减少 体积减小 外界对气体做功 由热力学第一定律可知 气体放出的热量大于外界对气体做的功 c项错误 在a b和c三个状态中 状态a气体的温度最低 分子平均动能最小 d项正确 气体在状态b的压强大于状态c的压强 在状态b的体积小于在状态c的体积 b和c两个状态的温度相等 因此在状态b中容器单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数大于在状态c中的撞击次数 e项正确 答案 ade 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 一定量的理想气体在某一过程中 从外界吸收热量2 5 104j 气体对外界做功1 0 104j 则该理想气体的 a 温度降低 密度增大b 温度降低 密度减小c 温度升高 密度增大d 温度升高 密度减小答案 d解析 理想气体的内能仅用温度来衡量 由热力学第一定律 u w q 可知 u 1 5 104j 即气体内能增加 故温度升高 因对外做功 体积膨胀 故密度减小 选项d正确 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 二 热力学第一定律在理想气体中的应用1 理想气体状态变化过程中 存在着能量的转化与转移 应用热力学第一定律解决理想气体状态变化过程中的能量转换问题时要明确 1 一定质量的理想气体的内能只与温度有关 2 一般情况下外界对理想气体做功与否 要看气体的体积是否变化 体积不变 则w 0 3 若理想气体在状态变化过程中是绝热的 则q 0 2 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 u 的正 负 2 根据方程 u 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 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 例2 分别以p v t表示气体的压强 体积 温度 一定质量的理想气体 其初始状态表示为 p0 v0 t0 若分别经历如下两种变化过程 从 p0 v0 t0 变为 p1 v1 t1 的过程中 温度保持不变 t1 t0 从 p0 v0 t0 变为 p2 v2 t2 的过程中 既不吸热 也不放热 在上述两种变化过程中 如果v1 v2 v0 则 导学号51140034 a p1 p2 t1 t2b p1 p2 t1t2 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 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 w1b q1 q2c w1 w2d q1 q2答案 a解析 因为该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 所以内能没有变化 u 0 根据热力学第一定律 可得w1 w2 q1 q2 u 0 q1 q2 w2 w1 故选项a正确 案例探究 方法规律 怎样用热力学第一定律判断理想气体的状态变化 多选 如图所示 a b两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态 当气体自状态a变化到状态b时 导学号51140035 a 体积必然变大b 有可能经过体积减小的过程c 外界必然对气体做正功d 气体必然从外界吸热 案例探究 方法规律 解析 本题是气体状态变化 图象与热力学第一定律结合的综合分析题 连接oa ob 得到两条等容线 故有vb va 所以a正确 由于没有限制自状态a变化到状态b的过程 所以可先减小气体的体积再增大气体的体积到b状态 故b正确