高中物理选修3-3热力学第一定律超详ppt

1、2021/6/71 2021/6/72 分子因热运动而具有的能量 同温度下各个分子的分子动能K 不同 分子的平均动能仅和温度有关 分 子分 子 动 能动 能 分子间因有相互作用力而具有的、由它 们相对位置决定的能量 rr0时,rP;0时,rP; 0时，P 最低 P 随物态的变化而变化 分 子分 子 势 能势 能 物体内所有分子的K 和P 总和 物体的内能与温度和体积有关，还和物体所 含的分子数有关。 物体物体 内能内能 2021/6/73 改变内能的两种方式 做功热传递 对内对内对外对外 吸热吸热放热放热 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

2、 界吸热） （物体对外 界放热） 2021/6/74 1. 1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量， 那么：那么： 如果外界做的功为，则它的内能如何变化？如果外界做的功为，则它的内能如何变化？ 变化了多少？变化了多少？ 如果物体对外界做的功为，则它的内能如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？何变化？变化了多少？ 一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，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

3、减少多少体对外界做多少功，它的内能就减少多少. . 2021/6/75 2.一个物体，如果外界既没有对物体做功，物一个物体，如果外界既没有对物体做功，物 体也没有对外界做功，那么：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？如果物体吸收热量，它的内能如何变化？ 变化了多少？变化了多少？ 如果放出热量，它的内能如何变化？变化如果放出热量，它的内能如何变化？变化 了多少？了多少？ 如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做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

4、，它的内能就减少多多少，物体放出了多少热量，它的内能就减少多 少少. . 2021/6/76 3.如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的 过程中，内能的变化过程中，内能的变化U与热量及做的功与热量及做的功 之间又有什么关系呢？之间又有什么关系呢？ U = W + Q U = W + Q 该式表示的是内能的变化量跟功、热该式表示的是内能的变化量跟功、热 量的定量关系，在物理学中叫做量的定量关系，在物理学中叫做热力学热力学 第一定律第一定律. . U U 物体内能的增加量物体内能的增加量 W W 外界对物体做的功外界对物体做的功 Q Q 物体吸收的热量物体吸收

5、的热量 2021/6/77 2021/6/78 例题：一定量的气体从外界吸收了例题：一定量的气体从外界吸收了 2.62.610105 5J J的热量，内能增加了的热量，内能增加了4.2 4.2 10105 5J J。 问：是气体对外界做了功，还是外界对气体问：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？做了功？做了多少焦耳的功？ 解：根据U = W + Q 得 W = U Q = 4.2 105J 2.6105J= 1.6105J W为正值，外界对气体做功，做了1.6105J 的功。 解：同理可得：W =U Q = 1.6 105J 2.6105J= 1.0105J W为负值

6、，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如果气体吸收的热量仍为2.62.610105 5J J不变，不变， 但是内能只增加了但是内能只增加了1.61.610105 5J J，这一过程做功情，这一过程做功情 况怎样？况怎样？ 2021/6/79 一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，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，则此过程的末态与初态相比， （ ） A气体内能一定增加气体内能一定增加 B气体内能一定减小气体内能一定减小 C气体内能一定不变气体内能一定不变 D气体内能是增是减不能确定气体内能是增是减不能确定

7、 例题例题1 1、 D 2021/6/710 下列说法正确的是下列说法正确的是（ ） A外界对气体做功，气体的内能一定增大外界对气体做功，气体的内能一定增大 B气体从外界只收热量，气体的内能一定增大气体从外界只收热量，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气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均 动能越大动能越大 D气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均 动能越大动能越大 例题例题2 2、 D 2021/6/711 例题例题3 3、 下列说法正确的是下列说法正确的是 （ ） A外界对一物体做功，此物体的内能一定增加外界对一物体做

8、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一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少 D 2021/6/712 例题例题4 4： 一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一 系列变化后又回一开始的状态，用系列变化后又回一开始的状态，用W1表示外界对气表示外界对气 体做的功，体做的功，W2表示气体对外界做的功，表示气体对外界做的功，Q1表示气体表示气体 吸收的热量，吸收的热量，Q2表示

9、气体放出的热量，则在整个过表示气体放出的热量，则在整个过 程中一定有程中一定有（ ） AQ1Q2=W2W1BQ1=Q2 CW1=W2 DQ1Q2 点拨：点拨：整个过程的内能不变，整个过程的内能不变， E = 0 由热力学第一定律由热力学第一定律 E=W总 总+Q总总=0 Q总 总= - W总总 Q1Q2=W2W1 A 2021/6/713 如图所示如图所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封活塞的上部封 闭着气体闭着气体,下部为真空下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的置于真空中的 轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部轻弹

10、簧的一端固定于理想气体容器的底部.另一端固定在活塞上另一端固定在活塞上,弹弹 簧被压缩后用绳扎紧簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为此时弹簧的弹性势能为EP(弹簧处于自然长弹簧处于自然长 度时的弹性势能为零度时的弹性势能为零),现绳突然断开现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动弹簧推动活塞向上运动,经过经过 多次往复运动后活塞静止多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态气体达到平衡态,经过此过程经过此过程 （ ） A EP全部转换为气体的内能全部转换为气体的内能 B. EP一部分转换成活塞的重力势能一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍其余部分仍 为弹簧的弹性势能为弹簧的弹性势能 C EP全部转

11、换成活塞的重力势能和气体的内能全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 D EP一部分转换成活塞的重力势能一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换一部分转换 为气体的内能为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能其余部分仍为弹簧的弹性势能 例题例题5 5、 理想理想 气体气体 D 2021/6/714 1. 1.根据热力学第一定律，物体内能的改变与那些过程有关根据热力学第一定律，物体内能的改变与那些过程有关 系？内能的改变与这些过程有怎样的定量关系？系？内能的改变与这些过程有怎样的定量关系？ 2.2.根据热力学第一定律，当根据热力学第一定律，当Q0Q0表示表示 ， Q0Q00表示表示 , , W W

12、00U0表示表示 ， U 0U QQ2 2 点拨：点拨：整个过程的内能不变，整个过程的内能不变， U= 0 U= 0 由热力学第一定律由热力学第一定律 U=WU=W总 总+Q +Q总 总=0 =0 QQ总 总= - W = - W总 总 Q Q1 1QQ2 2=W=W2 2WW1 1 A 2021/6/719 6.6.一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功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，则此过程的末态与初态相比， （ ） A A气体内能一定增加气体内能一定增加 B B气体内能一定减小气体内能一定减小 CC气体内能一定不变气体内能一定不变 D D气体内能是增是减不能确定气体内能是增是减不能确定 D 2021/6/720 7.7.下列说法正确的是下列说法正确的是 （ ） A A