2.热力学第一定律

教科版选修1-2,第二章第2节热力学第一定律,重庆市铜梁中学校张力,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.,改变物体内能的方式有哪些？,做功热传递,功W、热量Q跟内能改变量U之间关系,1.一个物体，如果它跟外界不发生热交换(1)外界对它做多少功，它的内能就增加多少U正(2)物体对外界做多少功,它的内能就减少多少U负,U=W,2.一个物体，如果外界既没有对它做功，它也不对外做功(1)物体吸收了多少热量，它的内能就增加多少U正(2)物体放出多少热量，它的内能就减少多少U负,U=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,一、热力学第一定律,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。,二、定律中各量的正、负号及含义,U=W+Q,外界对物体做功,物体对外界做功,物体吸收热量,物体放出热量,内能增加,内能减少,三、应用,例题：一定量的气体从外界吸收了2.6105J的热量，内能增加了4.2105J。问：是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？,解：根据U=W+Q得W=UQ=4.2105J2.6105J=1.6105JW为正值，外界对气体做功，做了1.6105J的功。,同理可得：W=UQ=1.6105J2.6105J=1.0105JW为负值，说明气体对外界做功（气体体积变大），做了1.0105J的功。,如果气体吸收的热量仍为2.6105J不变，但是内能只增加了1.6105J，这一过程做功情况怎样？,应用热力学第一定律解题的一般步骤：,根据符号法则写出各已知量（W、Q、U）的正、负；根据方程U=W+Q求出未知量；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。,1.以焦耳的实验为基础的热力学第一定律，实际上就是内能与其他能量发生转化时的能量守恒定律2.过去我们学过了机械能守恒定律，其实那只是普遍的能量守恒在机械能范围内的表现,、内容：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另一个物体，而在转化或转移过程中，能量的总量保持不变、定律的表达式E初E终；E增E减,导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是确立了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系与转化,四、能量守恒定律,导致能量守恒定律最后确立的两件重要事实是什么？,能量守恒定律的建立过程,迈尔(18141878),焦耳（18181889）,亥姆霍兹（18211894）,能量守恒定律发现的意义,1、在20世纪30年代初，W.泡利和E.费米根据能量守恒定律预言了中微子的存在并在后来得到证实。,3.找到了各种自然现象的公共量度能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一性4.具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想,2.能量转化和守恒定律的发现是科学史上的重大事件。恩格斯把它与细胞学说、生物进化论一起列为19世纪的三大发现。,1718世纪许多机械专家就已经论证了永动机是不可能的法国科学院在1775年就正式决定，不再研究和试验任何永动机,历史上有很多人不相信能量守恒定律的人，挖空心思想发明一种不消耗能量，却能不断对外做功的机器永动机,五、永动机不可能制成,滚珠永动机,软臂永动机,阿基米德螺旋永动机,磁力永动机,水塔式永动机,【例1】(双选)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()A体积必然变大B一定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,六热力学第一定律与气体的综合运用,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VBVA，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错误；因为气体体积增大，所以是气体对外做功，C错误，因为气体对外界做功，而气体的温度又升高，内能增大，由热力学第一定律知气体一定从外界吸热，D正确答案AD,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,例题2,D,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3,D,总结,1、热力