熱力學(xué)第一定律能量守恒定律上課用(課堂PPT)

1、110.3 10.3 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律能量守恒定律能量守恒定律2 3分子因熱運(yùn)動(dòng)而具有的能量同溫度下各個(gè)分子的分子動(dòng)能K 不同分子動(dòng)能的平均值僅和溫度有關(guān)分 子分 子動(dòng) 能動(dòng) 能分子間因有相互作用力而具有的、由它們相對(duì)位置決定的能量 rr0時(shí),rP;0時(shí),rP;0時(shí)，P 最低P 隨物態(tài)的變化而變化物態(tài)的變化而變化分 子分 子勢(shì) 能勢(shì) 能物體內(nèi)所有分子的K 和P 總和物體的內(nèi)能與溫度和體積有關(guān)，還和物體所含的分子數(shù)有關(guān)。物體物體內(nèi)能內(nèi)能41.關(guān)于內(nèi)能，下列說法正確的是A、溫度相同的物體內(nèi)能一樣多B、一罐氣放在卡車上隨卡車做加速運(yùn)動(dòng)，罐中氣體動(dòng)能越來越大，所以內(nèi)能也越來越大C、一定質(zhì)量

2、的物體的內(nèi)能，由溫度和體積決定D、某物體的內(nèi)能為E，含分子數(shù)為n個(gè)，那么每個(gè)分子的內(nèi)能為E/n 機(jī)械能增大機(jī)械能增大C52.10Kg1000C水的內(nèi)能_10Kg1000C的水蒸氣的內(nèi)能10Kg 00C 水的內(nèi)能_10Kg 00C 的冰的內(nèi)能小于小于大于大于 對(duì)于物態(tài)發(fā)生變化的過程，由吸熱或放熱來分析物體內(nèi)能的增減是一種很簡(jiǎn)便的判斷方法. 分子勢(shì)能？63.下列說法中正確的是:A、做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種不同的物理過程B、做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，因此對(duì)物體做功就是對(duì)物體傳熱C、熱量是在熱傳遞中，從一個(gè)物體向另一個(gè)物體或物體一部分向另一部分轉(zhuǎn)移的內(nèi)能的多少D、高溫的物體具有熱量

3、多，低溫的物體具有熱量少E、冷和熱的物體混合時(shí)，熱的物體把溫度傳給冷的物體，最后溫度相同（A，C）7給你一段鐵絲，想給你一段鐵絲，想讓它的溫度升高，讓它的溫度升高，你有哪些方法？你有哪些方法？8改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對(duì)內(nèi)對(duì)內(nèi)對(duì)外對(duì)外吸熱吸熱放熱放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少（外界對(duì)物體做功）（物體對(duì)外界做功）（物體從外界吸熱）（物體對(duì)外界放熱）WU QU 9（3）做功和熱傳遞在改變內(nèi)能效果上是等效的做功和熱傳遞的區(qū)別（1）做功改變內(nèi)能：實(shí)質(zhì)上是其它形式的能和內(nèi)能 之間轉(zhuǎn)化（2）熱傳遞：實(shí)質(zhì)上是各物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移10 內(nèi)能內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量狀態(tài)量，一個(gè)物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)能內(nèi)能

4、與熱量的區(qū)別 熱量熱量是一個(gè)過程量過程量，它表示由于熱傳遞而引起的變化過程中轉(zhuǎn)移的能量，即內(nèi)能的改變量。如果沒有熱傳遞，就沒有熱量可言，但此時(shí)仍有內(nèi)能11絕熱過程絕熱過程WU 僅傳熱過程僅傳熱過程QU 如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過程中，如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過程中，內(nèi)能的變化內(nèi)能的變化U與熱量及做的功之間又有什么關(guān)系呢？與熱量及做的功之間又有什么關(guān)系呢？ 12一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加量等于外界向一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和，它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和，這個(gè)關(guān)系叫做這個(gè)關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律. .U U

5、物體內(nèi)能的增加量物體內(nèi)能的增加量 W W 外界對(duì)物體做的功外界對(duì)物體做的功 Q Q 物體吸收的熱量物體吸收的熱量 UW + Q一、熱力學(xué)第一定律一、熱力學(xué)第一定律. .1.1.表達(dá)表達(dá)式式2.2.內(nèi)容內(nèi)容13思考與討論：思考與討論：一定量的氣體，膨脹過程中是外界對(duì)氣體做一定量的氣體，膨脹過程中是外界對(duì)氣體做功還是氣體對(duì)外界做功？如果膨脹時(shí)做的功功還是氣體對(duì)外界做功？如果膨脹時(shí)做的功是是135J135J，同時(shí)向外放熱，同時(shí)向外放熱85J85J，氣體的內(nèi)能變化，氣體的內(nèi)能變化量是多少？?jī)?nèi)能是增加了還是減少了？量是多少？?jī)?nèi)能是增加了還是減少了？請(qǐng)你通過這個(gè)例子總結(jié)請(qǐng)你通過這個(gè)例子總結(jié)U、 Q、 W幾

6、個(gè)量取正、幾個(gè)量取正、負(fù)值的意義。負(fù)值的意義。14物理量物理量 符號(hào)符號(hào)意義意義符符號(hào)號(hào)意義意義W W+ +外界對(duì)系外界對(duì)系統(tǒng)做功統(tǒng)做功系統(tǒng)對(duì)外系統(tǒng)對(duì)外界做功界做功Q Q+ +系統(tǒng)吸收系統(tǒng)吸收熱量熱量系統(tǒng)放出系統(tǒng)放出熱量熱量UU+ +內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少3.符號(hào)法則15 例題：一定量的氣體從外界吸收了例題：一定量的氣體從外界吸收了2.62.610105 5J J的熱量，內(nèi)能增加了的熱量，內(nèi)能增加了4.2 4.2 10105 5J J。問：是氣體對(duì)外界做了功，還是外界對(duì)氣體問：是氣體對(duì)外界做了功，還是外界對(duì)氣體做了功？做了多少焦耳的功？做了功？做了多少焦耳的功？解：根據(jù)U = W +

7、 Q 得W = U Q = 4.2 105J 2.6105J= 1.6105J W為正值，外界對(duì)氣體做功，做了1.6105J 的功。解：同理可得：W =U Q = 1.6 105J 2.6105J= 1.0105J W為負(fù)值，說明氣體對(duì)外界做功（氣體體積變大），做了1.0105J 的功。 如果氣體吸收的熱量仍為如果氣體吸收的熱量仍為2.62.610105 5J J不變，不變，但是內(nèi)能只增加了但是內(nèi)能只增加了1.61.610105 5J J，這一過程做功情，這一過程做功情況怎樣？況怎樣？16學(xué)以致用學(xué)以致用熱力學(xué)第一定律的幾種典型應(yīng)用熱力學(xué)第一定律的幾種典型應(yīng)用絕熱過程絕熱過程等容過程等容過程等

8、溫過程等溫過程等壓過程等壓過程(10-3)2. 如圖所示的容器，A、B中各有一個(gè)可自由移動(dòng)的活塞，活塞下面是水上面是大氣、大氣壓恒定，A、B間帶有閥門K的管道相連，整個(gè)裝置與外界絕熱，開始時(shí)A的水面比B高，開啟K，A中的水逐漸向B中流，最后達(dá)到平衡，在這個(gè)過程中 （ ）A.大氣壓力對(duì)水作功，水的內(nèi)能增加B.水克服大氣壓力作功，水的內(nèi)能減少C.大氣壓力對(duì)水不作功，水的內(nèi)能不變D.大氣壓力對(duì)水不作功，水的內(nèi)能增加學(xué)生練習(xí)：非常學(xué)案學(xué)生練習(xí)：非常學(xué)案P58P58：題組沖關(guān)：題組沖關(guān)1.2.1.2.非常學(xué)案非常學(xué)案P59P59：題組沖關(guān)：題組沖關(guān)4 419用熱力學(xué)第一定律解釋柴油機(jī)正常工用熱力學(xué)第一定

9、律解釋柴油機(jī)正常工作時(shí)壓燃的原理作時(shí)壓燃的原理 活塞壓縮氣體，活塞對(duì)氣體做功，由于活塞壓縮氣體，活塞對(duì)氣體做功，由于時(shí)間很短，散熱可以不計(jì)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為時(shí)間很短，散熱可以不計(jì)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，溫度升高，達(dá)到柴油燃點(diǎn)，氣體的內(nèi)能，溫度升高，達(dá)到柴油燃點(diǎn)，可可“點(diǎn)燃點(diǎn)燃”柴油。柴油。能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量不變，體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量不變，這就是能量守恒定律這就是能量守恒定律.20、是一個(gè)普

10、遍適用的定律、是一個(gè)普遍適用的定律能量守恒定律的重要性能量守恒定律的重要性、將各種現(xiàn)象聯(lián)系在一起、將各種現(xiàn)象聯(lián)系在一起、指導(dǎo)著人們的生產(chǎn)、科研、指導(dǎo)著人們的生產(chǎn)、科研、19世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一21結(jié)果：結(jié)果：制造永動(dòng)機(jī)的千萬次努力都以制造永動(dòng)機(jī)的千萬次努力都以失敗而告終失敗而告終概念：概念：不需要?jiǎng)恿蛉剂?，卻能源源不斷不需要?jiǎng)恿蛉剂?，卻能源源不斷對(duì)外做功的機(jī)器。人們把這種不消耗能量對(duì)外做功的機(jī)器。人們把這種不消耗能量的永動(dòng)機(jī)叫第一類永動(dòng)機(jī)的永動(dòng)機(jī)叫第一類永動(dòng)機(jī).（不吃草的馬）（不吃草的馬）原因：原因：根據(jù)能量守恒定律，任何一部機(jī)器，只能使根據(jù)能量守恒定律，任何一

11、部機(jī)器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無中生能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無中生有地制造能量，因此第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的有地制造能量，因此第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的.簡(jiǎn)言之，違背了能量守恒定律簡(jiǎn)言之，違背了能量守恒定律三、第一類永動(dòng)機(jī)三、第一類永動(dòng)機(jī)2223例例2：水平馬路上行駛的汽車，在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火水平馬路上行駛的汽車，在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，速度越來越慢，最后停止。這一現(xiàn)象后，速度越來越慢，最后停止。這一現(xiàn)象符合能的轉(zhuǎn)化和守恒定律嗎？如果符合，符合能的轉(zhuǎn)化和守恒定律嗎？如果符合，汽車失去的動(dòng)能變成了什么？汽車失去的動(dòng)能變成了什么？24 U = W + QU = W + Q

12、能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量不變，體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量不變，這就是這就是能量守恒定律能量守恒定律. .251、圖中活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，氣缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的，且不漏氣，以U甲、U乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過程中（ ）（）（）U甲甲不變，不變，U乙乙減小減?。ǎǎ︰甲甲增大，增大，U乙乙不變不變（）（）U甲甲增大，增大，U乙乙減小減?。ǎǎ︰甲甲不

13、變，不變，U乙乙不變不變C C小試身手小試身手262、固定容器及可動(dòng)活塞固定容器及可動(dòng)活塞P都是絕熱的，中間有一導(dǎo)都是絕熱的，中間有一導(dǎo)熱的固定隔板熱的固定隔板B，B的兩邊分別盛有氣體甲和氣體的兩邊分別盛有氣體甲和氣體乙?，F(xiàn)將活塞乙?，F(xiàn)將活塞P緩慢地向緩慢地向B移動(dòng)一段距離，已知?dú)庖苿?dòng)一段距離，已知?dú)怏w的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高，則在移動(dòng)體的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高，則在移動(dòng)P的過的過程中（程中（ ）A、外力對(duì)乙做功，甲的內(nèi)能不變。、外力對(duì)乙做功，甲的內(nèi)能不變。B、外力對(duì)乙做功，乙的內(nèi)能不變。、外力對(duì)乙做功，乙的內(nèi)能不變。C、乙傳遞熱量給甲，乙的內(nèi)能增加。、乙傳遞熱量給甲，乙的內(nèi)能增加。D、乙

14、的內(nèi)能增加，甲的內(nèi)能不變。、乙的內(nèi)能增加，甲的內(nèi)能不變。甲甲乙乙BPC C273、一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)(p1，V1，T1)被壓縮至狀態(tài)被壓縮至狀態(tài)(p2，V2，T2)，已知，已知T2 T1，則該過程中則該過程中（ ）A氣體的內(nèi)能一定是增加的氣體的內(nèi)能一定是增加的B氣體可能向外界放熱氣體可能向外界放熱C氣體一定從外界吸收熱量氣體一定從外界吸收熱量D氣體對(duì)外界做正功氣體對(duì)外界做正功AB284一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對(duì)外做功，一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對(duì)外做功，則此過程的末態(tài)與初態(tài)相比，則此過程的末態(tài)與初態(tài)相比， （ ）A氣體內(nèi)能一定增加氣體內(nèi)能一定增加 B

15、氣體內(nèi)能一定減小氣體內(nèi)能一定減小C氣體內(nèi)能一定不變氣體內(nèi)能一定不變 D氣體內(nèi)能是增是減不能確定氣體內(nèi)能是增是減不能確定04年湖南年湖南16D295下列說法正確的是下列說法正確的是（ ）A外界對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能一定增大外界對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能一定增大B氣體從外界只收熱量，氣體的內(nèi)能一定增大氣體從外界只收熱量，氣體的內(nèi)能一定增大C氣體的溫度越低，氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均氣體的溫度越低，氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均 動(dòng)能越大動(dòng)能越大D氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均 動(dòng)能越大動(dòng)能越大04年北京理綜年北京理綜15D3004年廣西年廣西46下列說法正確的

16、是下列說法正確的是 （ ）A外界對(duì)一物體做功，此物體的內(nèi)能一定增加外界對(duì)一物體做功，此物體的內(nèi)能一定增加B機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能是不可能的機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能是不可能的C將熱量傳給一個(gè)物體，此物體的內(nèi)能一定改變將熱量傳給一個(gè)物體，此物體的內(nèi)能一定改變D一定量氣體對(duì)外做功，氣體的內(nèi)能不一定減少一定量氣體對(duì)外做功，氣體的內(nèi)能不一定減少D3104年全國(guó)理綜年全國(guó)理綜16 7一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開始，經(jīng)一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開始，經(jīng)過一系列變化后又回一開始的狀態(tài)，用過一系列變化后又回一開始的狀態(tài)，用W1表示外界表示外界對(duì)氣體做的功，對(duì)氣體做的功，W2表示氣體對(duì)外界做的功，表示氣體對(duì)外界

17、做的功，Q1表示表示氣體吸收的熱量，氣體吸收的熱量，Q2表示氣體放出的熱量，則在整表示氣體放出的熱量，則在整個(gè)過程中一定有個(gè)過程中一定有（ ）AQ1Q2=W2W1BQ1=Q2CW1=W2 DQ1Q2點(diǎn)撥：點(diǎn)撥：整個(gè)過程的內(nèi)能不變，整個(gè)過程的內(nèi)能不變， E = 0 由熱力學(xué)第一定律由熱力學(xué)第一定律 E=W總總+Q總總=0Q總總= - W總總 Q1Q2=W2W1A328. 如圖所示如圖所示,密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞,活塞的上部封活塞的上部封閉著氣體閉著氣體,下部為真空下部為真空,活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì)活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì),置于真空中的置于真空中的輕彈簧的一端固

18、定于理想氣體容器的底部輕彈簧的一端固定于理想氣體容器的底部.另一端固定在活塞上另一端固定在活塞上,彈彈簧被壓縮后用繩扎緊簧被壓縮后用繩扎緊,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為EP(彈簧處于自然長(zhǎng)彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)的彈性勢(shì)能為零度時(shí)的彈性勢(shì)能為零),現(xiàn)繩突然斷開現(xiàn)繩突然斷開,彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)過經(jīng)過多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后活塞靜止多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后活塞靜止,氣體達(dá)到平衡態(tài)氣體達(dá)到平衡態(tài),經(jīng)過此過程經(jīng)過此過程（ ）A EP全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能B. EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能,其余部分仍其余部分仍 為彈簧的彈性勢(shì)能為彈簧的彈性勢(shì)能C EP全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能和氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢(shì)能和氣