辽宁省大连市高中物理 第10章 热力学定律 10.3 热力学第一定律 能量守恒定律课件 新人教版选修33.ppt

1 热传递的三种方式 2 功与内能的区别 内能转化为机械能 水的势能转化为电能 知道永动机么 第三节热力学第一定律 1 知道热力学第一定律的内容及其表达式 2 理解能量守恒定律的内容 3 了解第一类永动机不可能制成的原因 问 改变物体内能的方式有哪些 做功 和热传递 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 学习重点 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 学习难点 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 热力学第一定律 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 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 同理 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 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 这个关系叫做热力学第一定律 其数学表达式为 u w q 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 各个物理量符号的意义 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 能量守恒定律 试用热力学第一定律解释柴油发动机的运动 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 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 风能转化为机械能 第一类永动机 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 其他类型的永动机 a是一个磁铁 铁球c受其吸引沿斜面向上滚 在e处有小洞 c在此落下 沿圆弧之底端 周而复始 水利永动机 由上面的水槽流出水冲击水轮 水轮汲水并带动水磨 周而复始 达芬奇永动机 钢珠滚落带动轮子转动 1 热力学第一定律 2 能量守恒 98上海 有关物体内能 以下说法正确的是 a 1g0 c水的内能比1g0 c冰的内能大b 电流通过电阻后发热 它的内能增加是通过 热传递 方式实现的c 气体膨胀 它的内能一定减少d 橡皮筋被拉伸时 分子间势能增加 ad 00天津 图中活塞将气缸分成甲 乙两气室 气缸 活塞 连同拉杆 是绝热的 且不漏气 以 分别表示甲 乙两气室中气体的内能 则在将拉杆缓慢向外拉的过程中 a 不变 减小 b 增大 不变 c 增大 减小 d 不变 不变 c 03理综 如图所示 固定容器及可动活塞p都是绝热的 中间有一导热的固定隔板b b的两边分别盛有气体甲和乙 现将活塞p缓慢地向b移动一段距离 已知气体的温度随其内能的增加而升高 则在移动p的过程中 a 外力对乙做功 甲的内能不变b 外力对乙做功 乙的内能不变c 乙传递热量给甲 乙的内能增加d 乙的内能增加 甲的内能不变 c 1 关于物体内能的变化 以下说法正确的是 a 物体吸热 内能一定增大b 物体对外做功 内能可能增大c 物体吸收热量 同时对外做功 内能可能不变d 物体放出热量 同时对外做功 内能可能不变 解析 由热力学第一定律易知b c正确 答案 b c 2 自由摆动的秋千摆动幅度越来越小 下列说法正确的是 a 秋千的机械能守恒b 秋千的能量正在消失c 只有动能和重力势能的相互转化d 减少的机械能转化为内能 但总能量守恒 解析 由能的转化和守恒定律及能量守恒定律 显然d正确 答案 d 3 如图 固定的导热气缸开口向下 缸内活塞封闭了一定质量的理想气体 活塞可自由移动且不漏气 活塞下挂了一个沙桶 沙桶装满沙子时 活塞静止 然后在沙桶底部钻了一个小洞 让细沙慢慢地漏出 设气缸外部的大气压强和温度恒定不变 则 a 缸内气体压强减小b 缸内气体内能增加c 外界对缸内气体做功d 缸内气体放出热量 cd 4 一个汽缸里的气体膨胀时推动活塞做了31000j的功 气体的内能应减少 如果气体从外界吸收了420j的热量 则气体内能应增加 如果上述两个过程同时进行 则气体的内能 填 增大 或 减小 了 填数值 31000j 420j 减小 30580j 5 从10m高空由静止开始下落的水滴 在下落的过程中 水滴重力势能的40 转化为水的内能使水的温度升高 则水滴落下后温度升高多少 水的比热容c 4 2 103j kg 解析 由题意得 mgh cm t代入数值得 t 0 01 答案 0 01 6 一个透热良好的气缸 缸壁浸在盛水的容器中 迅速下压活塞 压缩中对气体做了2000j的功 稳定后使容器中2千克的水温度升高了0 2 假设盛水容器绝热 问 压缩前后缸内气体的内能变化了多少 解析 活塞对气体做功w 2000j 气体向水放出热量 其绝对值为 q cm t 4 2 103 2 0 2j 1680j由于压缩中气体向外界放热 所以代入热力学第一定律表达式时 q取负号 内能变化为 u w q 2000j 1680j 320j即气体内能增加了320j 1 解析 由热力学第一定律 u w q有 u 900j 210j 690j 2 解析 1 一定质量的封闭气体可以看作是理想气体 由理想气体的状态方程和热力学第一定律可知 两种情况下内能的变化 u是相同的 即 u q1 但 u q2 w 所以q2 q1 2 比热容是指单位质量的某种物质温度每升高1摄氏度所吸收的热量 由于等容过程中 温度升高 系统所吸收的热全部用来增加内能 而等压过程中 所吸收的热除增加内能外 还要多吸收一点热用来对外膨胀做功 所以气体等压下的比热容恒大于等容下的比热容 3 解 设在阳光直射时地面上每平方米每分钟接受的太阳能量为q由能量守恒定律得 qst cm t代入数值得 q 4 2 104j 4 解 由能量守恒定律得 mgh cm t代入g 10m s2 h 3 20m 60m