11-3 热力学第一定律 能量守恒定律.电子教案教学课件

1、 教学基本要求WEQ 当物体当物体从外界吸收热量从外界吸收热量时，物体的内能应增时，物体的内能应增加，其增量应等于；加，其增量应等于；一、热力学第一定律一、热力学第一定律 当物体当物体对外做功对外做功时，物体的内能应减少，其时，物体的内能应减少，其减少量应等于。减少量应等于。 如果物体从外界吸收热量，同时又对外做功如果物体从外界吸收热量，同时又对外做功，则物体内能的增量应为，则物体内能的增量应为，通常写，通常写为为 教学基本要求WEQ 式中为物体从外界吸收的热量，式中为物体从外界吸收的热量，为物体为物体内能的增量，为物体对外做的功。式中各量的单内能的增量，为物体对外做的功。式中各量的单位都是。

2、位都是。 上式表明，物体从外界吸收的热量等于物体上式表明，物体从外界吸收的热量等于物体内能的增量与物体对外做的功的和。这就是内能的增量与物体对外做的功的和。这就是热力热力学第一定律学第一定律。 教学基本要求功功W W热量热量Q Q内能的改变内能的改变EE取正值取正值“+”+”外界对系外界对系统做功统做功系统从外界系统从外界吸收热量吸收热量系统的内能增加系统的内能增加取负值取负值“”系统对外系统对外界做功界做功系统向外界系统向外界放出热量放出热量系统的内能减少系统的内能减少 规定：物体从外界吸热，取正值；物体向外界规定：物体从外界吸热，取正值；物体向外界放热，取负值。物体对外作功，取正值；外界对

3、放热，取负值。物体对外作功，取正值；外界对物体作功，取负值。物体内能增加，物体作功，取负值。物体内能增加，取正值；取正值；物体内能减少，物体内能减少，取负值。取负值。 教学基本要求应用热力学第一定律解题的一般步骤：应用热力学第一定律解题的一般步骤： （1 1）根据符号法则写出各个已知量（）根据符号法则写出各个已知量（W W、Q Q、EE）的正、负；的正、负；（2 2）根据方程）根据方程E=W+Q E=W+Q 求出未知量；求出未知量；（3 3）再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热）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。情况或做功情况。例题例题 一定量的气体从外界吸收热量一定

4、量的气体从外界吸收热量2.66105，其，其内能增加内能增加4.15105。问在此过程中是气体对外做。问在此过程中是气体对外做功，还是外界对气体做功？做了多少功？功，还是外界对气体做功？做了多少功？ 教学基本要求已知：已知：2.66 2.66 10105 5，4.154.1510105 5。求：。求：。解解：由热力学第一定律：由热力学第一定律可得可得)(1049. 11015. 41066. 2555JEQW 为负值，表示外界对气体做功为负值，表示外界对气体做功1.491.4910105 5。答：在此过程中是外界对气体做功，做了答：在此过程中是外界对气体做功，做了1.491.4910105 5

5、的功。的功。 教学基本要求二、能量守恒定律二、能量守恒定律 如果不对物体传递热量，即，由热如果不对物体传递热量，即，由热力学第一定律可得力学第一定律可得WE 上式表明，上式表明，物体对外所做的功等于其内能的减少物体对外所做的功等于其内能的减少。或者说，物体以减少自身内能为代价而对外做功。或者说，物体以减少自身内能为代价而对外做功。 若再有若再有，即物体内能不减少，则，即物体内能不减少，则，物体不能对外做功。物体不能对外做功。 由此可见，由此可见，要使物体对外做功，必须向物体要使物体对外做功，必须向物体传递热量或者消耗物体的内能传递热量或者消耗物体的内能。 教学基本要求 大约大约800年前，有一

6、位叫年前，有一位叫翁乃古翁乃古的法国人，他设计了一个的法国人，他设计了一个“永动永动机机”。如图所示，在一个转轮的旁。如图所示，在一个转轮的旁边安装着边安装着12根带重锤的短杆。翁乃根带重锤的短杆。翁乃古认为，无论轮子的位置如何，轮古认为，无论轮子的位置如何，轮子右边短杆上的各个重锤一定比左子右边短杆上的各个重锤一定比左边短杆上的重锤离轮心远，所以右边短杆上的重锤离轮心远，所以右边的重锤总要往下压，于是轮子就边的重锤总要往下压，于是轮子就转动了，而且可以无限地转下去，转动了，而且可以无限地转下去，至少要转到轮磨坏为止。至少要转到轮磨坏为止。 历史上有人曾幻想制作这样一种机器（历史上有人曾幻想制

7、作这样一种机器（永动机永动机），），既不既不需要向它传递热量，它又不消耗自身内能而能永远对外做功需要向它传递热量，它又不消耗自身内能而能永远对外做功。 教学基本要求 可是，翁乃古的可是，翁乃古的“永动机永动机”却转不动，除非人去用力推它。却转不动，除非人去用力推它。原来，人们发现轮子右边的重锤原来，人们发现轮子右边的重锤虽然离轴心远，但是，重锤的数虽然离轴心远，但是，重锤的数量却比左边少；轮子左边的重锤量却比左边少；轮子左边的重锤虽然离轴心近，但是，重锤的数虽然离轴心近，但是，重锤的数量却比右边多。即力臂大了，而量却比右边多。即力臂大了，而力矩却小；力矩小了，而力臂却力矩却小；力矩小了，而力臂

8、却大。两边的大。两边的“力力力臂力臂”总相等，总相等，谁也压不动谁。所以永远机从来谁也压不动谁。所以永远机从来也没有转运过，是名副其实的不也没有转运过，是名副其实的不动机。动机。 教学基本要求（点击下图观看（点击下图观看永动机永动机视频）视频） 教学基本要求 可见，永动机是不可能制成的。热力学可见，永动机是不可能制成的。热力学第一定律实质上是包含了第一定律实质上是包含了机械运动与热运动机械运动与热运动的能量守恒定律。的能量守恒定律。 力学中学过，物体的机械能可以相互转化力学中学过，物体的机械能可以相互转化和守恒；由热力学第一定律知，在一定条件下和守恒；由热力学第一定律知，在一定条件下机械能和内

9、能也可以相互转化，而且能量总和机械能和内能也可以相互转化，而且能量总和保持不变。保持不变。 教学基本要求 实质上，物质的每一种运动形式都有与之相对实质上，物质的每一种运动形式都有与之相对应的能量，除跟机械运动对应的机械能，跟热运动应的能量，除跟机械运动对应的机械能，跟热运动对应的内能之外，还有电能、化学能、原子能、生对应的内能之外，还有电能、化学能、原子能、生物能等。物能等。 大量事实表明，不仅机械能和内能，而且各种大量事实表明，不仅机械能和内能，而且各种形式的能都能相互转化。例如，水力发电是把机械形式的能都能相互转化。例如，水力发电是把机械能转化为电能；通电导体发热，是把电能转化为内能转化为

10、电能；通电导体发热，是把电能转化为内能；炽热物体发光，是把内能转化为光能；植物的能；炽热物体发光，是把内能转化为光能；植物的光合作用，是把光能转化为化学能等等。光合作用，是把光能转化为化学能等等。 教学基本要求 能量守恒定律：能量守恒定律：能量既不能创生，也不能消能量既不能创生，也不能消灭，它只能从一种形式转化成另一种形式，或由灭，它只能从一种形式转化成另一种形式，或由一物体转移到另一物体，而能量的总和保持不变。一物体转移到另一物体，而能量的总和保持不变。 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的规能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的规律之一，也是律之一，也是1919世纪自然科学的三大发现之一，世纪自然科学的三大发现之一，被恩格斯称为被恩格斯称为“伟大的运动基本规律伟大的运动基本规律”。 大量事实还表明，任何形式的能转化为另外大量事实还表明，任何形式的能转化为另外形式的能时，总的能量都是守恒的。形式的能时，总的