高二物理选修3-3 10.3 热力学第一定律_能量守恒定律 LI.ppt

第十章热力学定律,高中物理选修33,10.3热力学第一定律能量守恒定律,问题1,1.一个物体，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？,问题2,2.一个物体，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？,总结,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.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.,U=W（绝热过程）,U=Q（单纯热传递）,问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？,U=W+Q,该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关系，在物理学中叫做热力学第一定律.,1.内容：,2.表达式：U=W+Q,一.热力学第一定律,研究功、热量跟内能变化之间的定量关系,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,3.符号规定,外界对系统做功,系统对外界做功,系统吸收热量,系统放出热量,内能增加,内能减少,4.几种特殊情况,（1）.若过程绝热,（2）.若过程不做功,（3）.若过程内能不变,U=W,U=Q,W+Q=0，W=-Q,例1.一定质量的气体，在被压缩过程中外界对气体做功300J，但这一过程中气体的内能减少300J，问此过程过程中气体是吸热还是放热？吸收（或放出）多少热量？,解：由题意知：W=300J，U=-300J，由U=W+Q可得：Q=U-W=-300J-300J=-600JQ为负，表示气体放热600J,通过前边的学习我们知道：1.做功改变物体内能的过程是内能和其他形式的能的转化过程，2.热传递改变物体内能的过程是内能从一个物体转移到另一个物体的过程。,总结能量可以由一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体.,二.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，在转化或转移的过程中其总量不变，这就是能量守恒定律。,1.历史过程P54,2.能量守恒定律,.自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量。如机械运动对应机械能；分子热运动对应内能；电磁运动对应电磁能。,.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。,(3).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。,(4).能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。,3.几点说明,三.永动机不可能制成,1.第一类永动机.,概念：,结果：,违背能量守恒定律,不消耗能量的机器,无一例外地归于失败,原因：,2.永动机给我们的启示.,人类在利用和改造自然时，必须遵循自然定律,历史上的永动机模型,奥恩库尔的永动机模型,据说，13世纪有一个法国人叫奥恩库尔的，他在一个轮子的边缘上等间隔地安装了12根可活动的锤杆。他设想一旦轮子被启动,由于轮子右边的各个重锤距轮轴更远些,就会驱动轮子按箭头方向永不停息地转动下去。,骗人的永动机,历史上的永动机模型,滚珠永动机,滚珠永动机是利用格板的特殊形状，使一边重球滚到比另一边的距离轮心远些的地方。设计者本以为在两边重球的作用下会使轮子失去平衡而转动不息，但试验的结果却是否定的。,历史上的永动机模型,软臂永动机,软臂永动机的臂可以弯曲。臂上有槽，小球沿凹槽滚向伸长的臂端，使力矩增大。转到另一侧，软臂开始弯曲，向轴心靠拢。设计者认为这样可以使机器获得转矩。然而，他没有想到力臂虽然缩短了，力却增大了，转轮只能停止在原地,历史上的永动机模型,阿基米德螺旋永动机,把水从蓄水池里汲到上面的水槽里，让它冲击水轮使之转动，轮子在带动水磨的同时，又通过一组齿轮带动螺旋汲水器把水重新提到水槽里去。这样，整台机械就可以永不停息地运转下去。这样的设计当然也必然以失败告终。因为即使没有摩擦力，从水槽中流下的水的冲力,也不足以既带动水磨工作,又带动汲水器把全部流下的水重新汲回到原来的高度。,历史上的永动机模型,1570年，意大利的泰斯尼尔斯，提出用磁石的吸力可以实现永动机。A是一个磁石，铁球G受磁石吸引可沿斜面滚下去，滚到上端的E处，从小洞B落下，经曲面BFC返回，复又被磁石吸引，铁球就可以沿螺旋途径连续运动下去。,磁力型永动机,历史上的永动机模型,浮力型,浸润型,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气体从外界吸收热量，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：,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=Q2CW1=W2DQ1Q2,点拨：整个过程的内能不变，U=0,由热力学第一定律U=W总+Q总=0,Q总=-W总,Q1Q2=W2W1,A,练习4.一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,D,练习5.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,练习6.如图所示的绝热容器，把隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡（）A气体对外做功，内能减少，温度降低B气体对外做功，内能不变，温度不变C气体不做功，内能不变，温度不变，压强减小D气体不做功，内