人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)熱力學(xué)第一定律的理解與應(yīng)用課件

第三章熱力學(xué)定律熱力學(xué)第一定律的理解與應(yīng)用11精彩動(dòng)圖11學(xué)習(xí)目標(biāo)31、理解熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容和表達(dá)式2、會(huì)運(yùn)用熱力學(xué)第一定律求解相關(guān)問(wèn)題3、理解能量守恒定律的內(nèi)容4、知道第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因一熱力學(xué)第一定律的理解二熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用//////////////三能量守恒定律四永動(dòng)機(jī)不可能制成//////////////一、熱力學(xué)第一定律的理解1、內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和.2、物理意義：熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功與傳熱在改變系統(tǒng)內(nèi)能方面是等效的，而且給出了功、熱量跟系統(tǒng)內(nèi)能改變之間的定量關(guān)系.3、表達(dá)式：ΔU：物體內(nèi)能的增加量W：

外界對(duì)物體做的功Q：

物體吸收的熱量ΔU＝W+Q4、推廣：上式也適用于物體對(duì)外做功、向外界散熱和內(nèi)能減少的情況。但要注意各量的符號(hào).5、幾種特殊情況(1)若過(guò)程是絕熱的，即Q＝0，則ΔU＝W，系統(tǒng)內(nèi)能的增加量等于外界對(duì)物體做的功。(2)若過(guò)程中不做功（單純傳熱），即W＝0，則ΔU＝Q，系統(tǒng)內(nèi)能的增加量等于物體從外界吸收的熱量。(3)若過(guò)程的始末狀態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＝－Q(或Q＝－W)，外界對(duì)系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)放出的熱量(或系統(tǒng)吸收的熱量等于系統(tǒng)對(duì)外界做的功)。(4)對(duì)于理想氣體，溫度變化，內(nèi)能一定變化，等溫過(guò)程ΔU＝0。【特別提醒】

（1）當(dāng)做功和熱傳遞同時(shí)發(fā)生時(shí)，物體的內(nèi)能可能增加，也可能減小，還可能保持不變。（2）物體內(nèi)能發(fā)生變化可能是由做功引起的，也可能是由熱傳遞引起的，還可能是兩者共同作用的結(jié)果。熱力學(xué)第一定律的符號(hào)規(guī)定

做功W吸、放熱Q內(nèi)能變化ΔU外界對(duì)物體做功W>0物體對(duì)外界做功W<0物體從外界吸收熱量Q>0物體向外界放出熱量Q<0物體內(nèi)能增加ΔU>0物體內(nèi)能減少ΔU<0易錯(cuò)辨析壓縮氣體V減小外界對(duì)氣體做功絕熱U增加氣體不自由膨脹V增加氣體對(duì)外界做功絕熱U減小氣體自由膨脹V增加氣體對(duì)外界不做功絕熱U不變做功與氣體體積變化的關(guān)系二、熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用氣體等壓變化對(duì)外界做功P-V圖下方(與坐標(biāo)軸所圍的面積)的“面積”

表示做功多少。W=PΔV非等壓變化【例1】下列說(shuō)法正確的是(

)A．物體放出熱量，其內(nèi)能一定減小B．物體對(duì)外做功，其內(nèi)能一定減小C．物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能增加D．物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能不變

典例體驗(yàn)【例2】如圖所示，內(nèi)壁光滑的汽缸水平放置．一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密封在汽缸內(nèi)，外界大氣壓強(qiáng)為p0.現(xiàn)對(duì)汽缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2.則在此過(guò)程中，氣體分子平均動(dòng)能______(選填“增大”、“不變”或“減小”)，氣體內(nèi)能變化了______________.解析由于對(duì)汽缸緩慢加熱，溫度升高，氣體分子平均動(dòng)能增大；根據(jù)熱力學(xué)第一定律:W＋Q＝ΔU，其中氣體對(duì)外做功:W＝－p0(V2－V1)，氣體內(nèi)能變化:ΔU＝Q－p0(V2－V1).答案增大Q－p0(V2－V1)增大Q－p0(V2－V1)P、V、T規(guī)律方法

應(yīng)用熱力學(xué)第一定律應(yīng)注意符號(hào)法則:符號(hào)確定可簡(jiǎn)記為:外界對(duì)系統(tǒng)取正,系統(tǒng)對(duì)外取負(fù).對(duì)理想氣體,ΔU僅由溫度決定,W僅由體積決定,絕熱情況下,Q＝0.1、如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)A時(shí)壓強(qiáng)為1.5×105Pa，經(jīng)歷A→B→C→A的過(guò)程，已知B→C過(guò)程中氣體做功數(shù)值是C→A過(guò)程中氣體做功數(shù)值的3倍，下列說(shuō)法中正確的是（

）A．C→A的過(guò)程中外界對(duì)氣體做功300JB．B→C的過(guò)程中氣體對(duì)外界做功600JC．整個(gè)過(guò)程中氣體從外界吸收600J的熱量D．整個(gè)過(guò)程中氣體從外界吸收450J的熱量AC針對(duì)訓(xùn)練【答案】AC【詳解】A．在C→A過(guò)程中，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，根據(jù)WCA=p?V得WCA=300J，A正確；B．由題知B→C過(guò)程中氣體做功數(shù)值是C→A過(guò)程中氣體做功數(shù)值的3倍，則B→C的過(guò)程中氣體對(duì)外界做功900J，B錯(cuò)誤；CD．A→B→C→A整個(gè)過(guò)程中，溫度不變，則內(nèi)能?U=0，A→B過(guò)程，氣體體積不變，做功為零；B→C的過(guò)程中氣體對(duì)外界做功900J；C→A的過(guò)程中外界對(duì)氣體做功300J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律?U=W+Q表達(dá)式中的W表示外界對(duì)氣體做的功，故W=WCA-WBC=-600J，Q=?U-W=600J則整個(gè)過(guò)程中氣體從外界吸收600J的熱量，C正確、D錯(cuò)誤。故選AC。課堂練習(xí)三、能量守恒定律3、能量守恒定律的特例機(jī)械能守恒定律能量守恒在機(jī)械能范圍內(nèi)的表現(xiàn)熱力學(xué)第一定律能量守恒在熱力學(xué)范圍內(nèi)的表現(xiàn)區(qū)別：熱力學(xué)第一定律和機(jī)械能守恒定律能夠給出具體的定量形式，而能量守恒定律卻給不出。力學(xué)中：機(jī)械能守恒定律電學(xué)中：閉合電路歐姆定律電磁感應(yīng)中：楞次定律熱學(xué)中：熱力學(xué)第一定律

能量守恒的觀點(diǎn)也在不斷地發(fā)展，相對(duì)論建立以后，基本粒子的研究使我們認(rèn)識(shí)到，能量其實(shí)是與質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的一個(gè)物理量。在20世紀(jì)30年代初，奧地利物理學(xué)家泡利根據(jù)能量守恒定律預(yù)言了中微子。5、能量是與質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的一個(gè)物理量4、能量守恒是自然界的普遍規(guī)律四、永動(dòng)機(jī)不可能制成17?18世紀(jì)，許多人致力于制造一種機(jī)器，它不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功，史稱