热力学第一定律课件-高二下学期物理人教版选择性2

人教版高中物理选择性必修三热力学第一定律3.2（1）能以系统为研究对象，用综合分析的方法推导出热力学第一定律。（2）能运用热力学第一定律解释和计算能量的转化、转移问题。目标素养新课引入

汽缸内有一定质量的气体，压缩气体的同时给汽缸加热。那么，气体内能的变化会比单一方式（做功或传热）更明显。

这是为什么呢？01热力学第一定律热力学第一定律我们在上节课已经知道单纯地对系统做功(热力学系统的绝热过程)，内能的变化量与功的关系是∆U＝W单纯地对系统传热，则内能的变化量与传递热量的关系是∆U＝Q热力学第一定律改变系统内能的两种方式做功热传递对内对外吸热放热内能增加内能增加内能减少内能减少外界对系统做功系统对外界做功系统从外界吸热系统对外界放热热力学第一定律1.内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。

2.公式：3.物理意义：不仅反映了做功与传热在改变系统内能方面是等效的，而且给出了功、热量跟系统内能改变之间的定量关系。

ΔU=W+QΔU

：物体内能的变化量

W：

外界对物体做的功

Q：

物体吸收的热量热力学第一定律4.定律中各量的正、负号及含义物理量符号意义符号意义W＋外界对物体做功-物体对外界做功V变小（压缩）V变大（膨胀）Q＋物体吸收热量－物体放出热量Q=0绝热ΔU＋内能增加－内能减少ΔU=W+Q

热力学第一定律例1：一定质量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功如果膨胀时气体对外做的功是135J，同时向外放热85J，气体内能的变化量是多少内能是增加了还是减少了请你通过这个例子总结功和热量取正、负值的物理意义。解析：膨胀过程中气体对外界做功系统对外做功：W=135J系统向外放热：Q=85J根据热力学第一定律：ΔU=W+Q代入得：ΔU=135+（85）=220J内能减少了220J。02热力学第一定律的应用热力学第一定律的应用

三种特殊情况(1)若过程是绝热的，即Q＝0，则ΔU＝W，物体内能的增加量等于外界对物体做的功。(2)若过程中不做功，即W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量等于物体从外界吸收的热量。(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体吸收的热量等于物体对外界做的功)。热力学第一定律的应用【例题】如图，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图甲）。内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25J。热力学第一定律的应用⑴求上述压缩过程中气体内能的变化量。①确定研究对象：汽缸中的气体。（1）压缩过程活塞（外界）对气体（系统）做功，W是正值：W1=F1l1=2×10²×0.1J=200J系统向外放热：Q=25J气体内能的变化量：ΔU1=W1＋Q1=200J25J=175J③正确选取W与Q的正负。②明确气体状态变化过程。分析：解析：

热力学第一定律的应用⑵燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1m，其做的功相当于9×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图乙），该做功过程气体传递给汽缸的热量为30J，求此做功过程气体内能的变化量。解析：

（2）气体膨胀过程中气体（系统）对外界所做功，W是负值：W2=F2L2=9×10²×0.1J=900J系统向外放热：Q=30J气体内能的变化量：ΔU2=W2＋Q2=900J30J=930J热力学第一定律的应用PVVaVbPV图下方(与坐标轴所围的面积)的“面积”表示做功多少。W=PΔV1.一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是(

)A.W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104JB.W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC.W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×104JD.W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－4×10