粤教版选修33 第三章第二节第三节热力学第一定律　能量守恒定律 课件（28张）.ppt

第二节热力学第一定律第三节能量守恒定律 第三章热力学基础 学习目标1 理解热力学第一定律的内容及物理意义 2 会用热力学第一定律分析 解释有关的物理问题 3 理解能量守恒定律及其重要意义 4 知道第一类永动机不可能制成的原因 第三章热力学基础 一 热力学第一定律1 改变内能的方式 和 2 功和内能的关系 若物体不存在热传递 当 对它做功时 它的内能 关系式为w 若物体对外做功 则w 0 u 0 表明内能 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 关系式为q 若物体向外放出热量 则q 0 u 0 表明内能 做功 热传递 外界 增加 u 减少 增加 u 减少 4 热力学第一定律如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程 那么 物体内能的增加 u就等于物体 的热量q和 做的功w之和 想一想 1 如果一个物体从外界吸收了热量 它的温度一定升高吗 提示 不一定 影响物体内能的因素有做功和热传递 如果物体在吸收热量的同时又对外做功 物体的温度有可能升高 不变或降低 吸收 外界对物体 二 热力学第一定律应用举例1 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 所以理想气体的内能等于分子热运动的 总和 2 理想气体的内能只跟 和物质的量有关 与体积 分子势能 动能 温度 无关 2 热力学第一定律对理想气体应用分析 1 等压过程理想气体在等压膨胀过程中从外界 热量 一部分用来 气体内能 另一部分用来对外做功 在等压压缩过程中 向外界 热量 的热量等于外界对气体做的功与气体内能减少量之和 2 等容过程理想气体在等容过程中 从外界吸收的热量等于气体内能的 向外界放出的热量等于气体内能的 吸收 增加 放出 放出 增加 减少 3 等温过程理想气体在等温过程中 从外界吸收的热量 对外界做的功 向外界放出的热量 外界对气体做的功 想一想 2 对于一个绝热过程 外界对物体做功20j 物体内能改变了多少 对于一个无做功的过程 若外界对物体传递20j的热量 物体内能改变了多少 能否说20j的功等于20j的热量 提示 无论外界对物体做功20j 还是外界给物体传递20j的热量 物体内能都增加20j 说明做功和热传递对改变内能是等效的 不能说20j的功等于20j的热量 因为功与热量具有本质区别 等于 等于 三 能量守恒定律1 大量事实证明 各种形式的能都可以相互转化 并且在转化过程中 2 能量守恒定律 能量既不会凭空 也不会凭空 它只能从一种形式 为另一种形式 或者从一个物体 到另一个物体 在转化和转移的过程中其总量 3 能量守恒定律是自然界最普遍 最重要的规律之一 它和细胞学说 达尔文的生物进化论一起称为19世纪自然科学的三大发现 守恒 产生 消失 转化 转移 不变 四 第一类永动机是不可能造成的1 第一类永动机 不需要任何 或 却能不断对外 的机器 2 第一类永动机的设想由于违背了 所以不可能制成 想一想 3 有一种 全自动 机械手表 即不需要上发条 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从哪儿来的吗 提示 不是永动机 手表戴在手上 手运动的能量一部分转化为手表的能量 动力 燃料 做功 能量守恒定律 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 2 公式 u q w中的有关问题 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 注 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 w 0 2 若物体体积变小 外界对物体做功 w 0 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 单选 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 a p1 p2 t1 t2b p1 p2 t1 t2c p1 p2 t1 t2d p0 p2 t1 t2 a 1 2013 高考浙江自选模块 一定质量的理想气体 从初始状态a经状态b c d再回到状态a 其体积v与温度t的关系如图所示 图中ta va和td为已知量 1 从状态a到b 气体经历的是 过程 填 等温 等容 或 等压 2 从b到c的过程中 气体的内能 填 增大 减小 或 不变 3 从c到d的过程中 气体对外 填 做正功 做负功 或 不做功 同时 填 吸热 或 放热 4 气体在状态d时的体积vd 等容 不变 做负功 放热 1 不同形式的能量之间的转化 1 自然界中能量的存在形式 物体运动具有机械能 分子热运动具有内能 电荷具有电能 原子核内部的运动具有原子能等 可见 在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应 2 不同形式的能量之间的转化 摩擦生热 是通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能 水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起 表明内能转化为机械能 电流通过电热丝做功可将电能转化为内能 汽缸内燃油燃烧释放的内能通过燃气推动活塞做功而转化为机械能等 这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化 且这一转化过程是通过做功来完成的 能量守恒定律的理解与应用 2 能量守恒定律的应用 1 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 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 用能量守恒定律解题的方法 首先分析有哪几种形式的能在参与转化 分别列出增加的能量与减少的能量的表达式 利用 e增 e减列式求解 双选 如图所示为冲击摆实验装置 一飞行子弹射入沙箱后合为一体 共同摆起一定高度 则下面有关能的转化的说法中正确的是 a 子弹的动能转变成了沙箱和子弹的势能b 子弹的动能一部分转变成了沙箱和子弹的势能c 子弹的动能转变成了沙箱和子弹的动能d 子弹的动能一部分转变成了沙箱和子弹的内能 思路点拨 在子弹打入沙箱的过程中 由于打入一定深度 阻力做功 其结果是一部分动能转化为内能 然后由能量守恒定律分析判断 解析 在子弹打入沙箱的过程中 沙箱对子弹的阻力使子弹动能减少 同时子弹对沙箱的作用力使沙箱获得动能 而子弹打入沙箱有一定深度 阻力在此过程中使一部分动能转化为内能 之后 子弹和沙箱作为一个整体以某一初动能升高 又变为重力势能 由此可知 选项b d正确 答案 bd c 2 单选 如图所示 a b是两个完全相同的铁球 初温相同 a放在绝热板上 b用绝热绳悬挂 现只让它们吸热 当它们升高相同的温度时 吸热分别为qa qb 则 a qa qbb qaqbd 无法确定 解析 a b升高相同的温度 根据q cm t可知 升温需要的能量是相同的 由于受热膨胀 a的重心升高 重力势能增加 吸热qa一部分用于升温 一部分用于增加重力势能 ep 即qa q ep b的重心降低 重力势能减小 吸热qb和减少的重力