10.3熱力學第一定律課件新人教選修33

1、熱力學第一定律,分子因熱運動而具有的能量,同溫度下各個分子的分子動能K 不同,分子動能的平均值僅和溫度有關,分子間因有相互作用力而具有的、由它們相對位置決定的能量, rr0時,rP;0時,rP;0時，P 最低,P 隨物態(tài)的變化而變化,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，還和物體所含的分子數(shù)有關。,復習題： 1、下列說法正確嗎? A、物體所有分子的動能的總和=物體的動能 B、速度快的分子比速度慢的分子溫度高 C、溫度高物體中的分子運動速度大于溫度低的物體 中的分子運動速度.,2.10Kg 500C 水分子的平均動能_1Kg 500C 水分子平均動能,10Kg 500C 水

2、的內(nèi)能_ 1Kg 500C 的水的內(nèi)能,等于,大于,3、關于內(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動，罐中氣體動能越來越大，所以內(nèi)能也越來越大 C、一定質(zhì)量的物體的內(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，那么每個分子的內(nèi)能為E/n,C,改變內(nèi)能的兩種方式,做功,熱傳遞,對內(nèi),對外,吸熱,放熱,內(nèi)能增加,內(nèi)能增加,內(nèi)能減少,內(nèi)能減少,（外界對物體做功）,（物體對外界做功）,（物體從外界吸熱）,（物體對外界放熱）,（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：實質(zhì)上是其它形式的能和內(nèi)能 之

3、間轉(zhuǎn)化,（2）熱傳遞：實質(zhì)上是各物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移,內(nèi)能是一個狀態(tài)量，一個物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)能,內(nèi)能與熱量的區(qū)別,熱量是一個過程量，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，但此時仍有內(nèi)能,1、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，因此對物體做功就是對物體傳熱 C、熱量是在熱傳遞中，從一個物體向另一個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多，低溫的物體具有熱量少 E、冷和熱的物體混合時，熱的物體把溫度傳給冷的物體，最后溫度相同,

4、（A，C）,2、關于物體內(nèi)能，下列說法中正確的是: A、手感到冷時，搓搓手就會感到暖些，這是利用做功來改變物體內(nèi)能 B、將物體舉高或使它們的速度增大，是利用作功來使物體內(nèi)能增大 C、陽光照曬衣服，衣服的溫度升高，是利用熱傳遞來改變物體內(nèi)能的 D、用打氣筒打氣，筒內(nèi)氣體變熱，是利用熱傳遞來改變物體的內(nèi)能,（A，C）,3.10Kg1000C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,大于,對于物態(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便的判斷方法.,分子勢能？,學習重點：,學習難點：,1、能量守恒定律。 2、從能量

5、轉(zhuǎn)化的觀點理解熱力學第一定律，會用U = W + Q 分析和計算有關問題。,1、如何用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點分析物理現(xiàn)象； 2、熱力學第一定律U = W + Q中各物理量的意義及正負號的確定。,學習過程：,問：既然做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，那么，功、熱量跟內(nèi)能的改變之間一定有某種聯(lián)系，我們就來研究這個問題.,問：改變物體內(nèi)能的方式有哪些？,做功和熱傳遞,熱力學第一定律,各量的正負號含義,應用,能量守恒定律,用動機不可能制成,總結(jié),一、熱力學第一定律,1.一個物體，它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么： 如果外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？ 如果物體對外界做的功為，則它的內(nèi)能

6、如何變化？變化了多少？,2.一個物體，如果外界既沒有對物體做功，物體也沒有對外界做功，那么： 如果物體吸收熱量，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？ 如果放出熱量，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？,3.如果物體在跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程中，內(nèi)能的變化U與熱量及做的功之間又有什么關系呢？,1.一個物體，如果它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么，外界對它做多少功，它的內(nèi)能就增加多少；物體對外界做多少功，它的內(nèi)能就減少多少. ,返回,2.如果外界既沒有對物體做功，物體也沒有對外界做功，那么物體吸收了多少熱量，它的內(nèi)能就增加多少，物體放出了多少熱量，它的內(nèi)能就減少多少.,返回,U = W + Q,該式

7、表示的是內(nèi)能的變化量跟功、熱量的定量關系，在物理學中叫做熱力學第一定律.,U 物體內(nèi)能的增加量,W 外界對物體做的功,Q 物體吸收的熱量,返回,二、定律中各量的正、負號及含義,返回,三、應用,例題：一定量的氣體從外界吸收了2.6105J的熱量，內(nèi)能增加了4.2 105J。 問：是氣體對外界做了功，還是外界對氣體做了功？做了多少焦耳的功？,解：根據(jù)U = W + Q 得W = U Q = 4.2 105J 2.6105J= 1.6105J W為正值，外界對氣體做功，做了1.6105J 的功。,如果氣體吸收的熱量仍為2.6105J不變，但是內(nèi)能只增加了1.6105J，這一過程做功情況怎樣？,四、能

8、量守恒定律,能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量不變，這就是能量守恒定律.,五、永動機不可能制成,永動機：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功，這種機器叫永動機.人們把這種不消耗能量的永動機叫第一類永動機.（不吃草的馬）,根據(jù)能量守恒定律，任何一部機器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無中生有地制造能量，因此第一類永動機是不可能制成的.,P68圖10.3-1,六、總結(jié),1、熱力學第一定律：,U = W + Q,2、能量守恒定律：,能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一

9、種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中其總量不變，這就是能量守恒定律.,一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對外做功，則此過程的末態(tài)與初態(tài)相比， （ ） A氣體內(nèi)能一定增加 B氣體內(nèi)能一定減小 C氣體內(nèi)能一定不變 D氣體內(nèi)能是增是減不能確定,例題1、,D,下列說法正確的是（ ） A外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能一定增大 B氣體從外界吸收熱量，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)則運動的平均 動能越大 D氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則運動的平均 動能越大,例題2、,D,例題3、,下列說法正確的是 （ ） A外界對一物體做功，此物體的內(nèi)能一定增加 B機械能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能是不

10、可能的 C將熱量傳給一個物體，此物體的內(nèi)能一定改變 D一定量氣體對外做功，氣體的內(nèi)能不一定減少,D,例題4：,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W1表示外界對氣體做的功，W2表示氣體對外界做的功，Q1表示氣體吸收的熱量，Q2表示氣體放出的熱量，則在整個過程中一定有（ ） AQ1Q2=W2W1BQ1=Q2 CW1=W2 DQ1Q2,點撥：整個過程的內(nèi)能不變， E = 0,由熱力學第一定律 E=W總+Q總=0,Q總= - W總, Q1Q2=W2W1,A,如圖所示,密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞,活塞的上部封閉著氣體,下部為真空,活塞與器壁的摩擦忽略不計,置于真空中的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,彈簧被壓縮后用繩扎緊,此時彈簧的彈性勢能為EP(彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零),現(xiàn)繩突然斷開,彈簧推動活塞向上運動,經(jīng)過