高中物理 3.2 热力学第一定律同步备课课件 粤教版选修33.ppt

第三章热力学基础第二节热力学第一定律 1 理解热力学第一定律的内容和数学表达式 并能进行简单计算 2 会用热力学第一定律分析 解释有关物理问题 夏天取一瓶与室温相同的啤酒 用开瓶盖的起子将瓶盖迅速打开 你手上就会觉得有一股比室温稍低的冷气冒出 随之还有一些泡沫向外涌 这里冒出的气为什么温度会比室温低呢 1 热力学第一定律的表达式为 它不仅反映了 这两种改变内能方式的等效性 也给出了 跟内能改变量的定量关系 2 应用热力学第一定律进行计算时 要遵循各物理量的符号规定 q 0 表示 w 0表示 u 0 表示 当它们为负值时 都分别表示各自的相反过程 u q w 做功和热传递 功 热量 物体吸收热量 外界对物体做功 内能增加 3 在解决理想气体的等压膨胀过程问题时 热力学第一定律中各物理量符号为 w 0 u 0 q 0 等压压缩时符号相反 在等容过程中 w 0 u q 在等温过程中 u 0 w q 考点1对热力学第一定律的理解 1 热力学第一定律的研究对象研究功 热量跟内能的变化之间的定量关系 2 热力学第一定律的内容及公式 1 内容 如果物体跟外界同时发生做功和热传递过程 那么 物体内能的增加 u就等于物体吸收的热量q和外界对物体做的功w之和 2 公式 u w q3 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 此定律是标量式 应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳 2 对公式 u q w符号的规定 注意 1 在绝热过程中 q 0 w u 外界对物体做的功等于物体内能的增加 2 在应用热力学第一定律的过程中 应特别分清w q的正 负 以便更准确地判断 u 例1 2011 广东高考 图为某种椅子与其升降部分的结构示意图 m n两筒间密闭了一定质量的气体 m可沿n的内壁上下滑动 设筒内气体不与外界发生热交换 在m向下滑动的过程中 a 外界对气体做功 气体内能增大b 外界对气体做功 气体内能减小c 气体对外界做功 气体内能增大d 气体对外界做功 气体内能减小 解析 因为m n内被封闭气体体积减小 所以外界对气体做功 由热力学第一定律及m n内气体与外界没有热交换可知外界对气体做功 内能一定增加 故a正确 b c d错误 答案 a 课堂训练 1 如图是密闭的气缸 外力推动活塞压缩气体 对缸内气体做功800j 同时气体向外界放热200j 缸内气体的 a 温度升高 内能增加600jb 温度升高 内能减少200jc 温度降低 内能增加600jd 温度降低 内能减少200j 解析 由热力学第一定律 u q w 200j 800j 600j 内能增加600j 则温度一定升高 a正确 答案 a 课堂训练 考点2热力学第一定律的应用 1 理想气体的等压过程如图所示是一定质量气体的等压线 若气体从状态a变化到状态b 该过程是等压膨胀过程 v2 v1 t2 t1 体积增大 气体对外做功 w0 则由热力学第一定律有q u w 0 气体吸收热量 吸收的热量一部分用来增加气体的内能 一部分转化为对外所做的功 若气体从状态b变化到状态a 该过程为等压压缩 应有w 0 u 0 q u w 0 这说明气体放出的热量等于外界对气体所做的功与气体内能减小量的和 2 理想气体的等容过程等容过程中 体积v不变 w 0 则由热力学第一定律有 u q 若温度升高时 气体吸收的热量全部用来增加气体的内能 反之 气体放出的热量等于气体内能的减少 3 理想气体的等温过程等温过程中内能不变 即 u 0 由热力学第一定律有w q 若气体等温压缩 则w 0 q0 气体吸收热量 吸收的热量全部用来对外做功 注意 1 做功情况往往和物体的体积变化相联系 一般情况下 体积增大时 对外做功 w0 2 气体的状态变化时 往往要用到气体的实验定律帮助分析体积和温度的变化情况 从而得到做功情况和内能的变化情况 例2一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起 若不计气泡内空气分子势能的变化 则 a 气泡对外做功 内能不变 同时放热b 气泡对外做功 内能不变 同时吸热c 气泡内能减少 同时放热d 气泡内能不变 不吸热也不放热 解析 气泡缓慢上升的过程中 温度不变 气体的内能不变 u 0 但压强逐渐减小 由玻意耳定律pv 恒量可知体积v逐渐增大 气体对外做功 即w0 故气体从外界吸收热量 且吸收的热量全部用来对外做功 则b项正确 答案 b 课堂训练 2 民间常用 拔火罐 来治疗某些疾病 方法是将点燃的纸片放入一个小罐内 当纸片燃烧完时 迅速将火罐开口端紧压在皮肤上 火罐就会紧紧地被 吸 在皮肤上 其原因是 当火罐内的气体 a 温度不变时 体积减小 压强增大b 体积不变时 温度降低 压强