粵教版高中物理選修3-3熱力學第一定律課件

粵教版高中物理選修3-3熱力學第一定律_課件1目錄熱力學第一定律的表述與意義熱力學能、熱量與功熱力學第一定律的應用理想氣體的內能與熱力學第一定律熱力學第二定律與熵增加原理熱力學第一定律的表述與意義01不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化。熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能量互相轉換，但是在轉換過程中，能量的總值保持不變。熱力學第一定律的表述熱力學第一定律是包括熱現(xiàn)象在內的能量守恒與轉化定律，反映了不同形式的能量在傳遞與轉換過程中守恒。表明第一類永動機不可能制成，即不消耗能量做功的機械不可能制成。熱力學第一定律的物理意義ΔU=W+Q，U為系統(tǒng)的內能，根據(jù)熱力學第一定律，內能的變化ΔU由兩部分組成，一部分是外界對系統(tǒng)做功W，另一部分是系統(tǒng)從外界吸收的熱量Q。符號法則：外界對系統(tǒng)做功，W取正值，系統(tǒng)對外界做功，W取負值；系統(tǒng)從外界吸收熱量，Q取正值，系統(tǒng)向外界放熱，Q取負值。物理意義：熱力學第一定律的數(shù)學表達式也反映了物理過程的方向性：外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內能增加；系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)的內能減少。這個關系也可以理解為做功和熱量傳遞都可以改變內能。熱力學第一定律的數(shù)學表達式熱力學能、熱量與功020102熱力學能熱力學系統(tǒng)內部的所有能量，包括分子動能、分子勢能和內部的其他能量。符號規(guī)定用符號$U$表示熱力學能，單位通常為焦耳（$J$）。熱力學能的概念及符號規(guī)定符號規(guī)定用符號$Q$表示熱量，單位通常為焦耳（$J$）。若系統(tǒng)吸熱，則$Q>0$；若系統(tǒng)放熱，則$Q<0$。熱量在熱力學過程中，系統(tǒng)與外界之間由于溫差而傳遞的能量。熱量的概念及符號規(guī)定在熱力學過程中，系統(tǒng)與外界之間由于力的作用而傳遞的能量。用符號$W$表示功，單位通常為焦耳（$J$）。若系統(tǒng)對外做功，則$W>0$；若外界對系統(tǒng)做功，則$W<0$。功符號規(guī)定功的概念及符號規(guī)定熱力學第一定律的應用0301在等體過程中，系統(tǒng)體積保持不變，因此不對外做功，熱力學第一定律可簡化為$DeltaU=Q$，即系統(tǒng)內能的變化等于系統(tǒng)與外界交換的熱量。02若系統(tǒng)吸熱，則內能增加；若系統(tǒng)放熱，則內能減少。應用舉例：等體過程中的熱量傳遞與內能變化計算。等體過程中的熱力學第一定律0201在等壓過程中，系統(tǒng)壓力保持不變，但體積可以發(fā)生變化，因此系統(tǒng)可以對外做功或接受外界做功。02熱力學第一定律在等壓過程中可表達為$DeltaU=Q-W$，其中$W$為系統(tǒng)對外做功或接受外界做功的代數(shù)和。03應用舉例：等壓過程中的熱機效率計算。等壓過程中的熱力學第一定律絕熱過程是指系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的過程，即$Q=0$。在絕熱過程中，熱力學第一定律可簡化為$DeltaU=-W$，即系統(tǒng)內能的變化等于系統(tǒng)對外做功的負值。應用舉例：絕熱膨脹或壓縮過程中的內能變化與做功計算。絕熱過程中的熱力學第一定律理想氣體的內能與熱力學第一定律04溫度升高，理想氣體的內能增大；溫度降低，理想氣體的內能減小。理想氣體的內能僅與溫度有關，與體積無關。理想氣體的內能是分子熱運動的動能和分子間勢能的總和。理想氣體的內能溫度不變時，理想氣體體積與壓強的乘積為常數(shù)。熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能量互相轉換，但是在轉換過程中，能量的總值保持不變。等溫變化熱力學第一定律理想氣體的等溫變化與熱力學第一定律絕熱變化系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的變化過程。熱力學第一定律在絕熱變化中的應用ΔU=W，其中ΔU表示內能的變化量，W表示外界對系統(tǒng)做的功或系統(tǒng)對外界做的功的代數(shù)和。理想氣體的絕熱變化與熱力學第一定律熱力學第二定律與熵增加原理05表述熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化。意義熱力學第二定律揭示了自然界中宏觀過程的方向性，即不可逆性。它表明，在沒有外界干預的情況下，自然界的宏觀過程總是自發(fā)地向著無序性增加的方向發(fā)展。熱力學第二定律的表述與意義熵是表示系統(tǒng)無序程度的物理量，用符號S表示。對于封閉系統(tǒng)，其熵值總是增加的。概念熵的增加意味著系統(tǒng)無序程度的增加，即系統(tǒng)從有序向無序轉化。在自然界中，這種轉化是不可逆的，因此熵增加原理也被稱為熱力學第二定律的另一種表述。物理意義熵的概念及物理意義熵增加原理及應用舉例原理：在孤立系統(tǒng)中，熵總是增加的，即系統(tǒng)的無序程度總是增加的。這一原理揭示了自然界中宏觀過程的方向性和不可逆性。熱機效率：熱機是將熱能轉化為機械能的裝置。根據(jù)熵增加原理，熱機在工作過程中會產(chǎn)生熱量損失和機械摩擦等不可逆因素，導致熱機效率無法達到100%。制冷機：制冷機是將低溫物體的熱量傳遞到高溫物體的裝置。根據(jù)熵增加原理，制冷機在工作過程中需要消耗一定的功來克服熱量傳遞的自然趨勢，因此制冷機的效率也受到限制。生態(tài)系統(tǒng)：生態(tài)系統(tǒng)是一個復雜的自組織系統(tǒng)，其中生物和環(huán)境之間通過