103热力学第一定律_能量守恒

1、第十章热力学定律功和内能答案,1.绝热 做功可以改变物体的内能 2.ACD 3.AD 4.D 5. BC 6.机械 内 机械 电 内 相等 7.外界 系统 20 8.增大 减小 9.上升时气压减 小，气团做绝热膨胀，温度降低,第十章热力学定律热和内能答案,1.其他形式的能和内能的转化 内能的转移 2.C 3.C 4.BC 5.CD 6.D 7.AD 8.CD 9.C 10.1.5104s,3.热力学第一定律 能量守恒定律,知识回顾,改变物体内能的途径,做功是内能和其他形式的能发生转化,热传递是不同物体或同一物体不同部分内能的转移,做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是等效的，都能引起系统

2、内能的改变，但是它们还是有重要区别的,焦耳实验的意义,以不同的方式对系统做功时，只要始末两个状态确定，做功的数量就是确定,为了改变系统的状态，做功和热传递这两种方法是等效的，也就是说：一定数量的功与确定数量的热相对应。,功W、热量Q跟内能改变量U之间关系,1.一个物体，如果它跟外界不发生热交换 (1)外界对它做多少功，它的内能就增加多少U正 (2)物体对外界做多少功，它的内能就减少多少U负,W= U,2.一个物体，如果外界既没有对它做功，它也不对外做功 (1)物体吸收了多少热量，它的内能就增加多少U正 (2)物体放出多少热量，它的内能就减少多少U负,Q= U,热力学第一定律,一个物体，如果跟外

3、界同时发生做功和热传递的过程物体内能的增加为,U=W+Q,上式在物理学中叫做热力学第一定律。,一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和,思考与讨论,1.一定量的气体从外界吸收了2.6105J的热量，内能增加了4.2105J。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？,2.如果气体吸收的热量仍为2.6105J不变，但是内能只增加了1.6105J，做了多少功？计算结果是负值。怎样解释这个结果？,3.在热力学第一定律U=W+Q中，U、W、Q，的正值、负值各代表什么物理意义？,定律中各量的正、负号及含义,热力学第一定律 U=W+Q,例题,1.某物体在对外做功

4、为75J的同时，从外界吸收 的热量为50J，则在此过程中物体的内能 (填增加或减少) J。,分析：根据热力学第一定律UWQ，知U75J50J25J 式中负号说明内能减少了。,答案：减少 ; 25。,2（05年全国理综II）一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（） A外界对气体做功，气体分子的平均动能增加 B外界对气体做功，气体分子的平均动能减少 C气体对外界做功，气体分子的平均动能增加 D气体对外界做功，气体分子的平均动能减少,3对于一定质量的气体，可能发生的过程是（） A等压压缩，温度降低 B等温吸热，体积不变 C放出热量，内能增加 D绝热压缩，内能不

5、变,专题：热力学第一定律与气体实验定律的综合应用,一定质量某种理想气体的内能只由温度决定 热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的表现，应用U=W+Q时注意符号法则 判断气体做功方法与做功计算看V变化， W=PV 四个理想热学过程的比较,四个理想热学过程,增大,减小,不变,不变,放热,+,增大,不变,升高,增加,0,吸热,减小,不变,降低,减少,放热,+,0,减小,增大,升高,增加,+,3（03年全国理综）如图所示，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

6、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,阅读PP5556归纳能量守恒定律建立过程,1836年俄国化学家盖斯,18411842年德国医生J.R.迈尔,德国科学家H.亥姆霍兹,二.能量守恒定律,1.定律内容：,2.物理意义：,能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只 能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物 体转移到别一个物体，在转化和转移的过程中 其总量保持不变。,首先是各种形式能量间的转化，其次是转化中 的守恒。,对能量守恒定律的理解,2.当发生能量从一种形式转化为另一种形式时，是通 过_实现的。这种转化意味着物质运动

7、可由一 种形式转化成其他形式。,做功,1.每一种物质运动形式对应一种能量。,大量事实证明，任何形式的能转化为别种形式的 能时，总的能量都是守恒的。,在物质运动形式不变时，能量只从物体间发转 移，能的形式不会改变。,3.以焦耳的实验为基础的热力学第一定律，实际上就是内能与其它能量发生转化时的能量守恒定律,能量守恒定律发现的意义,1.在20世纪30年代初，W.泡利和E.费米根据能量守恒定律预言了中微子的存在并在后来得到证实,2.他把原来人们认为互不相关的各种现象力学的、热学的、电磁学的、光学的、化学的、生物的、地学的联系在一起，把表面上完全不同的各类运动统一在一个自然规律中。这样，他就是不同领域的

8、科学工作者有了一系列的共同语言。现在，能量守恒定律仍是我们研究自然科学的强有力的武器。,3.能量转化和守恒定律的发现是科学史上的重大事件。恩格斯把它与细胞学说、生物进化论一起列为19世纪的三大发现。,永动机不可能制成,历史上有不少人希望设计一种机器，这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器被称为永动机，又叫第一类永动机。,第一类永动机的一种设计方案见课本P57.,例.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

9、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。,4.(04广东)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，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程（） AEP全部转换为气体的内能 BEP一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能 CEP全部转换成活

10、塞的重力势能和气体的内能 DEP一部分转换成活塞的重力势能，一部分 转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能,问题,1.能量守恒定律的内容是什么？,2.各种机器的作用是什么？,3.风力发电是什么能转化成什么能？,4.化学上电解食盐的进程，是什么能转化成什么能的过程？,5.为什么说能量定律是伟大的运动基本规律？,6.第一类永动机为什么不能成功？,7.举出一些生活中能量守恒的实例。,小结,自然界的物质有不同的运动形式，每一种运动都对应着一种能。能不能凭空产生，也不能凭空消失，自然界各种形式的能存在着相互转化过程，转化过程中总量是守恒的。能的转化和守恒定律是自然界最基本的物理定律。 要会分析一些自然现象中能是怎样转化的。 应该知道，根据能的转化和守恒定律，永动机是不可能制造成功的。 通过例题计算，学会运用能的转化和守恒定律解决物理问题的方法。,教科书P53问题与练习参考答案,1.略 2.在水平公路上行驶汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止。汽车克服阻力做功，经机械能转化为内能。 3.如图10.1-2的实验中，重物的重力势能即机械能转化为水的内能；在图10.1-3的实验中，重物的机械能转化为电能，电能再转化为液体