第02节热力学第一定律

1、钻木取火的发明来源于中国古代的神话传说。在远古时，河南商丘一带是一片森林。在森林中居住的燧人氏，经常捕食野兽，当击打野兽的石块与山石相碰时往往产生火花。燧人氏从这里受到启发，就以石击石，用产生的火花引燃火绒，生出火来。这种取火法在三十年前的商丘农村还有人在使用。当时，有一位圣人从鸟啄燧木出现火花而受到启示，就折下燧木枝，钻木取火。他把这种方法教给了人们，人类从此学会了人工取火，用火烤制食物、照明、取暖、冶炼等，人类的生活进人了一个新的阶段。人们称这位圣人为燧人氏，奉他为三皇之首,贤哥”气功”取火,第一节 内能 功 热量,选修3-3 第三章 热力学基础,第二节 热力学第一定律,一、【自主预习】

2、（一）预习课本P60 (第一节 内能 功 热量) 1、物体内能包括 分子动能 和 分子势能 .分子动能由 温度 决定;分子势能由 体积 决定,因此,想要改变内能,必须使物体的温度和体积发生变化. （1）做功：外界对物体做功，物体的内能 增大 ，物体对外界做功，物体的内能 减小 。,自主学习答案展示:,（2）热传递：,注意：热传递过程所转移的内能称为 热量 ，因此，热量是传递着的能量，不能说物体有多少热量，而是说物体具有多少内能。,c比热容,m-质量,热功当量： 1卡= 4.2 J,2、总结：改变内能的两种方式： 做功 和 热传递 。,【效果检测】: 1、下列例子是通过什么方式改变物体内能的?A

3、.用太阳灶烧水( 热传递 )B.古人钻木取火(做功 )C.用电热水壶烧水(热传递 )D.用打气筒打气，筒壁变热(做功 )E.柴油机汽缸内空气被压缩(做功 )F.热机汽缸内高温高压气体膨胀(做功),2、把锅里150kg的水由20加热到80，水的内能增加了多少？（已知水的比热4.2103J/Kg.0c）,（二）、预习课本P64 (第二节 热力学第一定律),1、热力学第一定律的表达式: U=W+Q .,2、回答课本P64思考与讨论的问题。总结U，Q，W几 个量取正、负的意义,应用：（对一定质量的理想气体来说） （1）外界对气体做的功即压缩气体（V减小）；气体对外界做功即气体膨胀（V增大） （2）气体

4、温度升高，内能增大；气体温度降低，内能减少（理想气体的内能只考虑分子动能，只与温度有关，与体积无关）,（3）UQW 的三种特殊情况 若过程是绝热的，即Q0，则WU，外界对气体做的功等于气体 内能 的增加 若过程是等容的，即W0，则QU，气体吸收的热量等于物体内能 的增加 若过程是等温的，即U0，则WQ0或WQ，外界对气体 做的功等于物体放出的热量,【效果检测】: 3、空气压缩机在一次压缩过程中,活塞对气缸中的气体做功为2.0105 J,同时气体的内能增加了1.5105 J.试问：此压缩过程中,气体从外界吸收了热量还是向外界放出热量?传递的热量是多少? 解: 由U=W+Q 有Q =U W=(1.

5、5105-2.0105) J=-0.5105 J 负号说明气体向外界放出热量;传递的热量是0.5105 J,4.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，(若不计气泡内空气分子势能的变化)则( B) A气泡对外做功，内能不变，同时放热 B气泡对外做功，内能不变，同时吸热 C气泡内能减少，同时放热 D气泡内能不变，不吸热也不放热,5.解:理想气体经历等压变化,由盖-吕萨克定律,解得VB=8.010-3m3,W=-PV=-P(VB-VA)=- 2102 J 由热力学第一定律 U=W+Q=(- 2102+7.0102)J=5.0102J,解决方法： 小组讨论 代表讲解 实验探索：课本P60 图3-1-1

6、 图3-1-2 总结:气体在 或 时做功,导致气体的内能发生了变化, 表现为 的变化. 4.老师点评,自主学习疑点解决:,压缩,膨胀,温度,效果检测4.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，(若不计气泡内空气分子势能的变化)则( B) A气泡对外做功，内能不变，同时放热 B气泡对外做功，内能不变，同时吸热 C气泡内能减少，同时放热 D气泡内能不变，不吸热也不放热,(1)恒温,内能不变,(2)上浮,压强减小,气泡膨胀,对外做功,由于内能不变,所以气体要吸热.,效果检测5,F,F,5.解:理想气体经历等压变化,由盖-吕萨克定律,解得VB=8.010-3m3,W=-PV=-P(VB-VA)=- 21

7、02 J 由热力学第一定律 U=W+Q=(- 2102+7.0102)J=5.0102J,强化提升2、如图所示，容器A、B各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。A、B的底部由带阀门K的管道相连 ，整个装置与外界绝热。原先A中水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流动，最后达到平衡。在这个过程中(D) A大气压对水做正功，水的内能减少 B水克服大气压做功，水的内能减少 C大气压对水不做功，水的内能不变 D大气压对水不做功，水的内能增加,红色部分(下降的水)的重心,高于黄色部分(上升的水)的重心,即整体上水的重心下移,重力势能减小,转化为水的内能,由于水的总体

8、积保持不变 则有(下降体积)V1=S1h1=S2h2=V2(上升体积)A管中大气压力对水做的功：W1=P0S1h1=P0V1B管中大气压力对水做的功：W2=-P0S2h2=-P0V2 大气压力对水做的总功：W=W1+W2=0 即大气压力对水不做功,强化提升3、一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p-V图像如图所示。若该气体在状态A时的温度为27。则：（1）该气体在状态B、C时的温度分别为多少摄氏度？（2）该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大？（3）该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？,(3)A-C过程中吸热,四、总结 热力学第一定律 U=W+Q的应用技巧：,1、注意题目中的绝热、导热性能良好、等容、膨胀、压缩等关键词，转化为有用信息。,2、注意公式中物理量U、W、Q的正负代入。,五、讨论以下问题: 1在隔热性能非常好的密闭房间中，把正在工作的电冰箱门打开，经过一段时间，该房间内的气温是否会下降？说