热力学第一定律能量守恒定律上课用

103热力学第一定律能量守恒定律学习目标

1理解两个定律

——热力学第一定律能量守恒定律2会用两个定律分析解决相关的问题3知道永动机不可能实现重点：1能量守恒定律2从能量转化的观点理解热力学第一定律;会用ΔU=W+Q分析和计算有关问题难点：1如何用能量转化和守恒的观点分析物理现象；2热力学第一定律ΔU=W+Q中各物理量的意义及正负号的确定

•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ＥK不同•分子动能的平均值仅和温度有关分子动能•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•

r＜r0时;r↓→ＥP↑;ｒ＞ｒ0时;r↑→ＥP↑;ｒ＝ｒ0时;ＥP最低•ＥP随物态的变化而变化分子势能•物体内所有分子的ＥK和ＥP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

物体内能1关于内能;下列说法正确的是A温度相同的物体内能一样多B一罐气放在卡车上随卡车做加速运动;罐中气体动能越来越大;所以内能也越来越大C一定质量的物体的内能;由温度和体积决定D某物体的内能为E;含分子数为n个;那么每个分子的内能为E/n机械能增大C210Kg1000C水的内能_____10Kg1000C的水蒸气的内能10Kg00C水的内能_____10Kg00C的冰的内能小于大于

对于物态发生变化的过程;由吸热或放热来分析物体内能的增减是一种很简便的判断方法

分子势能3下列说法中正确的是:A做功和热传递是改变物体内能的两种不同的物理过程B做功和热传递在改变物体内能上是等效的;因此对物体做功就是对物体传热C热量是在热传递中;从一个物体向另一个物体或物体一部分向另一部分转移的内能的多少D高温的物体具有热量多;低温的物体具有热量少E冷和热的物体混合时;热的物体把温度传给冷的物体;最后温度相同A;C给你一段铁丝;想让它的温度升高;你有哪些方法改变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物体做功物体对外界做功物体从外界吸热物体对外界放热3做功和热传递在改变内能效果上是等效的做功和热传递的区别1做功改变内能：实质上是其它形式的能和内能之间转化2热传递：实质上是各物体间内能的转移

内能是一个状态量;一个物体在不同的状态下有不同的内能内能与热量的区别

热量是一个过程量;它表示由于热传递而引起的变化过程中转移的能量;即内能的改变量如果没有热传递;就没有热量可言;但此时仍有内能绝热过程仅传热过程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ΔU与热量Ｑ及做的功Ｗ之间又有什么关系呢一个热力学系统的内能增加量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和;这个关系叫做热力学第一定律

ΔU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

ΔU＝W+Q一热力学第一定律

1表达式2内容思考与讨论：一定量的气体;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做的功是135J;同时向外放热85J;气体的内能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ΔU

Q

W几个量取正负值的意义定律中各量的正负号及含义物理量符号意义符号意义W+外界对系统做功系统对外界做功Q+系统吸收热量系统放出热量ΔU+内能增加内能减少3符号法则

例题：一定量的气体从外界吸收了26×105J的热量;内能增加了42×105J

问：①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：①根据ΔU=W+Q得W=ΔU

Q=42×105J

26×105J=16×105JW为正值;外界对气体做功;做了16×105J的功＇解：②同理可得：W=ΔU－Q=1.6×105J－2.6×105J=－1.0×105JW为负值，说明气体对外界做功（气体体积变大），做了1.0×105J的功。＇＇②如果气体吸收的热量仍为26×105J不变;但是内能只增加了16×105J;这一过程做功情况怎样学以致用热力学第一定律的几种典型应用绝热过程等容过程等温过程等压过程1032如图所示的容器;AB中各有一个可自由移动的活塞;活塞下面是水上面是大气大气压恒定;AB间带有阀门K的管道相连;整个装置与外界绝热;开始时A的水面比B高;开启K;A中的水逐渐向B中流;最后达到平衡;在这个过程中

A

大气压力对水作功;水的内能增加

B

水克服大气压力作功;水的内能减少

C

大气压力对水不作功;水的内能不变

D

大气压力对水不作功;水的内能增加

学生练习：非常学案P58：题组冲关12非常学案P59：题组冲关4二能量守恒定律用热力学第一定律解释柴油机正常工作时压燃的原理

活塞压缩气体;活塞对气体做功;由于时间很短;散热可以不计;机械能转化为气体的内能;温度升高;达到柴油燃点;可点燃柴油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；在转化和转移过程中其总量不变;这就是能量守恒定律

<1>是一个普遍适用的定律能量守恒定律的重要性<2>将各种现象联系在一起<3>指导着人们的生产科研<4>

19世纪自然科学三大发现之一结果：制造永动机的千万次努力都以失败而告终概念：不需要动力或燃料;却能源源不断对外做功的机器人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机

不吃草的马原因：根据能量守恒定律;任何一部机器;只能使能量从一种形式转化为另一种形式;而不能无中生有地制造能量;因此第一类永动机是不可能制成的

简言之;违背了能量守恒定律三第一类永动机

历史上设计永动机的人们以自己的失败帮助我们找到了正确的方向；他们的不懈努力反映了人类追求幸福的美好愿望铭文：纪念为实现永动机的奋斗而失败的人们同时有这么一句话送给大家：

失败是什么没什么;只是更走进成功一步；成功是什么就是走过了所有通向失败的路;只剩下一条路;那就是成功之路例2：水平马路上行驶的汽车;在发动机熄火后;速度越来越慢;最后停止这一现象符合能的转化和守恒定律吗如果符合;汽车失去的动能变成了什么分析：汽车发动机熄火后;汽车要克服阻力做功;当所克服阻力做的功等于其熄火时的动能时;汽车即停止运动在这一过程中;汽车克服阻力做的功要转变成地面轮胎的内能;所以在这个过程中能量还是守恒的;是机械能转变成内能了小结：1

热力学第一定律：

ΔU=W+Q

2

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；在转化和转移过程中其总量不变;这就是能量守恒定律

1

图中活塞将气缸分成甲乙两气室;气缸活塞连同拉杆是绝热的;且不漏气;以U甲

U乙分别表示甲乙两气室中气体的内能;则在将拉杆缓慢向外拉的过程中

ＡU甲不变;U乙减小ＢU甲增大;U乙不变ＣU甲增大;U乙减小ＤU甲不变;U乙不变C小试身手2

固定容器及可动活塞P都是绝热的;中间有一导热的固定隔板B;B的两边分别盛有气体甲和气体乙现将活塞P缓慢地向B移动一段距离;已知气体的温度随其内能的增加而升高;则在移动P的过程中A、外力对乙做功，甲的内能不变。B、外力对乙做功，乙的内能不变。C、乙传递热量给甲，乙的内能增加。D、乙的内能增加，甲的内能不变。甲乙BPC3

一定质量的理想气体由状态Ⅰp1;V1;T1被压缩至状态Ⅱp2;V2;T2;已知T2＞T1;则该过程中

A．气体的内能一定是增加的B．气体可能向外界放热

C．气体一定从外界吸收热量D．气体对外界做正功

AB4一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04年湖南16D5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04年北京理综15D04年广西46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D04年全国理综167一定质量的理想气体;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 A

Q1—Q2=W2—W1 B

Q1=Q2C

W1=W2 D

Q1>Q2点拨：整个过程的内能不变;ΔE=0由热力学第一定律ΔE=W总+Q总=0Q总=W总∴Q1—Q2=W2—W1A8如图所示;密闭绝热的具有一定质量的活塞;活塞的上部封闭着气体;下部为真空;活塞与器壁的摩擦忽略不计;置于真空中的轻弹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;弹簧被压缩后用绳扎紧;此时弹簧的弹性势能为EP弹簧处于自然长度时的弹性势能为零;现绳突然断开;弹簧推动活塞向上运动;