11-3 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律.電子教案教學(xué)課件

1、 教學(xué)基本要求WEQ 當(dāng)物體當(dāng)物體從外界吸收熱量從外界吸收熱量時，物體的內(nèi)能應(yīng)增時，物體的內(nèi)能應(yīng)增加，其增量應(yīng)等于；加，其增量應(yīng)等于；一、熱力學(xué)第一定律一、熱力學(xué)第一定律 當(dāng)物體當(dāng)物體對外做功對外做功時，物體的內(nèi)能應(yīng)減少，其時，物體的內(nèi)能應(yīng)減少，其減少量應(yīng)等于。減少量應(yīng)等于。 如果物體從外界吸收熱量，同時又對外做功如果物體從外界吸收熱量，同時又對外做功，則物體內(nèi)能的增量應(yīng)為，則物體內(nèi)能的增量應(yīng)為，通常寫，通常寫為為 教學(xué)基本要求WEQ 式中為物體從外界吸收的熱量，式中為物體從外界吸收的熱量，為物體為物體內(nèi)能的增量，為物體對外做的功。式中各量的單內(nèi)能的增量，為物體對外做的功。式中各量的單位都是。

2、位都是。 上式表明，物體從外界吸收的熱量等于物體上式表明，物體從外界吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增量與物體對外做的功的和。這就是內(nèi)能的增量與物體對外做的功的和。這就是熱力熱力學(xué)第一定律學(xué)第一定律。 教學(xué)基本要求功功W W熱量熱量Q Q內(nèi)能的改變內(nèi)能的改變EE取正值取正值“+”+”外界對系外界對系統(tǒng)做功統(tǒng)做功系統(tǒng)從外界系統(tǒng)從外界吸收熱量吸收熱量系統(tǒng)的內(nèi)能增加系統(tǒng)的內(nèi)能增加取負(fù)值取負(fù)值“”系統(tǒng)對外系統(tǒng)對外界做功界做功系統(tǒng)向外界系統(tǒng)向外界放出熱量放出熱量系統(tǒng)的內(nèi)能減少系統(tǒng)的內(nèi)能減少 規(guī)定：物體從外界吸熱，取正值；物體向外界規(guī)定：物體從外界吸熱，取正值；物體向外界放熱，取負(fù)值。物體對外作功，取正值；外界對

3、放熱，取負(fù)值。物體對外作功，取正值；外界對物體作功，取負(fù)值。物體內(nèi)能增加，物體作功，取負(fù)值。物體內(nèi)能增加，取正值；取正值；物體內(nèi)能減少，物體內(nèi)能減少，取負(fù)值。取負(fù)值。 教學(xué)基本要求應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟：應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟： （1 1）根據(jù)符號法則寫出各個已知量（）根據(jù)符號法則寫出各個已知量（W W、Q Q、EE）的正、負(fù)；的正、負(fù)；（2 2）根據(jù)方程）根據(jù)方程E=W+Q E=W+Q 求出未知量；求出未知量；（3 3）再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來確定吸熱、放熱）再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來確定吸熱、放熱情況或做功情況。情況或做功情況。例題例題 一定量的氣體從外界吸收熱量一定

4、量的氣體從外界吸收熱量2.66105，其，其內(nèi)能增加內(nèi)能增加4.15105。問在此過程中是氣體對外做。問在此過程中是氣體對外做功，還是外界對氣體做功？做了多少功？功，還是外界對氣體做功？做了多少功？ 教學(xué)基本要求已知：已知：2.66 2.66 10105 5，4.154.1510105 5。求：。求：。解解：由熱力學(xué)第一定律：由熱力學(xué)第一定律可得可得)(1049. 11015. 41066. 2555JEQW 為負(fù)值，表示外界對氣體做功為負(fù)值，表示外界對氣體做功1.491.4910105 5。答：在此過程中是外界對氣體做功，做了答：在此過程中是外界對氣體做功，做了1.491.4910105 5

5、的功。的功。 教學(xué)基本要求二、能量守恒定律二、能量守恒定律 如果不對物體傳遞熱量，即，由熱如果不對物體傳遞熱量，即，由熱力學(xué)第一定律可得力學(xué)第一定律可得WE 上式表明，上式表明，物體對外所做的功等于其內(nèi)能的減少物體對外所做的功等于其內(nèi)能的減少?；蛘哒f，物體以減少自身內(nèi)能為代價而對外做功?；蛘哒f，物體以減少自身內(nèi)能為代價而對外做功。 若再有若再有，即物體內(nèi)能不減少，則，即物體內(nèi)能不減少，則，物體不能對外做功。物體不能對外做功。 由此可見，由此可見，要使物體對外做功，必須向物體要使物體對外做功，必須向物體傳遞熱量或者消耗物體的內(nèi)能傳遞熱量或者消耗物體的內(nèi)能。 教學(xué)基本要求 大約大約800年前，有一

6、位叫年前，有一位叫翁乃古翁乃古的法國人，他設(shè)計了一個的法國人，他設(shè)計了一個“永動永動機(jī)機(jī)”。如圖所示，在一個轉(zhuǎn)輪的旁。如圖所示，在一個轉(zhuǎn)輪的旁邊安裝著邊安裝著12根帶重錘的短桿。翁乃根帶重錘的短桿。翁乃古認(rèn)為，無論輪子的位置如何，輪古認(rèn)為，無論輪子的位置如何，輪子右邊短桿上的各個重錘一定比左子右邊短桿上的各個重錘一定比左邊短桿上的重錘離輪心遠(yuǎn)，所以右邊短桿上的重錘離輪心遠(yuǎn)，所以右邊的重錘總要往下壓，于是輪子就邊的重錘總要往下壓，于是輪子就轉(zhuǎn)動了，而且可以無限地轉(zhuǎn)下去，轉(zhuǎn)動了，而且可以無限地轉(zhuǎn)下去，至少要轉(zhuǎn)到輪磨壞為止。至少要轉(zhuǎn)到輪磨壞為止。 歷史上有人曾幻想制作這樣一種機(jī)器（歷史上有人曾幻想制

7、作這樣一種機(jī)器（永動機(jī)永動機(jī)），），既不既不需要向它傳遞熱量，它又不消耗自身內(nèi)能而能永遠(yuǎn)對外做功需要向它傳遞熱量，它又不消耗自身內(nèi)能而能永遠(yuǎn)對外做功。 教學(xué)基本要求 可是，翁乃古的可是，翁乃古的“永動機(jī)永動機(jī)”卻轉(zhuǎn)不動，除非人去用力推它。卻轉(zhuǎn)不動，除非人去用力推它。原來，人們發(fā)現(xiàn)輪子右邊的重錘原來，人們發(fā)現(xiàn)輪子右邊的重錘雖然離軸心遠(yuǎn)，但是，重錘的數(shù)雖然離軸心遠(yuǎn)，但是，重錘的數(shù)量卻比左邊少；輪子左邊的重錘量卻比左邊少；輪子左邊的重錘雖然離軸心近，但是，重錘的數(shù)雖然離軸心近，但是，重錘的數(shù)量卻比右邊多。即力臂大了，而量卻比右邊多。即力臂大了，而力矩卻??；力矩小了，而力臂卻力矩卻??；力矩小了，而力臂

8、卻大。兩邊的大。兩邊的“力力力臂力臂”總相等，總相等，誰也壓不動誰。所以永遠(yuǎn)機(jī)從來誰也壓不動誰。所以永遠(yuǎn)機(jī)從來也沒有轉(zhuǎn)運(yùn)過，是名副其實(shí)的不也沒有轉(zhuǎn)運(yùn)過，是名副其實(shí)的不動機(jī)。動機(jī)。 教學(xué)基本要求（點(diǎn)擊下圖觀看（點(diǎn)擊下圖觀看永動機(jī)永動機(jī)視頻）視頻） 教學(xué)基本要求 可見，永動機(jī)是不可能制成的。熱力學(xué)可見，永動機(jī)是不可能制成的。熱力學(xué)第一定律實(shí)質(zhì)上是包含了第一定律實(shí)質(zhì)上是包含了機(jī)械運(yùn)動與熱運(yùn)動機(jī)械運(yùn)動與熱運(yùn)動的能量守恒定律。的能量守恒定律。 力學(xué)中學(xué)過，物體的機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)化力學(xué)中學(xué)過，物體的機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)化和守恒；由熱力學(xué)第一定律知，在一定條件下和守恒；由熱力學(xué)第一定律知，在一定條件下機(jī)械能和內(nèi)

9、能也可以相互轉(zhuǎn)化，而且能量總和機(jī)械能和內(nèi)能也可以相互轉(zhuǎn)化，而且能量總和保持不變。保持不變。 教學(xué)基本要求 實(shí)質(zhì)上，物質(zhì)的每一種運(yùn)動形式都有與之相對實(shí)質(zhì)上，物質(zhì)的每一種運(yùn)動形式都有與之相對應(yīng)的能量，除跟機(jī)械運(yùn)動對應(yīng)的機(jī)械能，跟熱運(yùn)動應(yīng)的能量，除跟機(jī)械運(yùn)動對應(yīng)的機(jī)械能，跟熱運(yùn)動對應(yīng)的內(nèi)能之外，還有電能、化學(xué)能、原子能、生對應(yīng)的內(nèi)能之外，還有電能、化學(xué)能、原子能、生物能等。物能等。 大量事實(shí)表明，不僅機(jī)械能和內(nèi)能，而且各種大量事實(shí)表明，不僅機(jī)械能和內(nèi)能，而且各種形式的能都能相互轉(zhuǎn)化。例如，水力發(fā)電是把機(jī)械形式的能都能相互轉(zhuǎn)化。例如，水力發(fā)電是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；通電導(dǎo)體發(fā)熱，是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能轉(zhuǎn)化為

10、電能；通電導(dǎo)體發(fā)熱，是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；熾熱物體發(fā)光，是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為光能；植物的能；熾熱物體發(fā)光，是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為光能；植物的光合作用，是把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能等等。光合作用，是把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能等等。 教學(xué)基本要求 能量守恒定律：能量守恒定律：能量既不能創(chuàng)生，也不能消能量既不能創(chuàng)生，也不能消滅，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式，或由滅，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式，或由一物體轉(zhuǎn)移到另一物體，而能量的總和保持不變。一物體轉(zhuǎn)移到另一物體，而能量的總和保持不變。 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的規(guī)能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的規(guī)律之一，也是律之一，也是1919世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一，世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一，被恩格斯稱為被恩格斯稱為“偉大的運(yùn)動基本規(guī)律偉大的運(yùn)動基本規(guī)律”。 大量事實(shí)還表明，任何形式的能轉(zhuǎn)化為另外大量事實(shí)還表明，任何形式的能轉(zhuǎn)化為另外形式的能時，總的能量都是守恒的。形式的能時，總的