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(shí)，物體的內(nèi)能應(yīng)增時(shí)，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(duì)外做功對(duì)外做功時(shí)，物體的內(nèi)能應(yīng)減少，其時(shí)，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(shí)又對(duì)外做功如果物體從外界吸收熱量，同時(shí)又對(duì)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(xiě)，通常寫(xiě)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(duì)外做的功。式中各量的單內(nèi)能的增量，為物體對(duì)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(duì)外做的功的和。這就是內(nèi)能的增量與物體對(duì)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(duì)系外界對(duì)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(duì)外系統(tǒng)對(duì)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(duì)外作功，取正值；外界對(duì)

3、放熱，取負(fù)值。物體對(duì)外作功，取正值；外界對(duì)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(hào)法則寫(xiě)出各個(gè)已知量（）根據(jù)符號(hào)法則寫(xiě)出各個(gè)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(lái)確定吸熱、放熱）再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來(lái)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(wèn)在此過(guò)程中是氣體對(duì)外做。問(wèn)在此過(guò)程中是氣體對(duì)外做功，還是外界對(duì)氣體做功？做了多少功？功，還是外界對(duì)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(duì)氣體做功為負(fù)值，表示外界對(duì)氣體做功1.491.4910105 5。答：在此過(guò)程中是外界對(duì)氣體做功，做了答：在此過(guò)程中是外界對(duì)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(duì)物體傳遞熱量，即，由熱如果不對(duì)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(duì)外所做的功等于其內(nèi)能的減少物體對(duì)外所做的功等于其內(nèi)能的減少?；蛘哒f(shuō)，物體以減少自身內(nèi)能為代價(jià)而對(duì)外做功。或者說(shuō)，物體以減少自身內(nèi)能為代價(jià)而對(duì)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(duì)外做功。物體不能對(duì)外做功。 由此可見(jiàn)，由此可見(jiàn)，要使物體對(duì)外做功，必須向物體要使物體對(duì)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(guó)人，他設(shè)計(jì)了一個(gè)的法國(guó)人，他設(shè)計(jì)了一個(gè)“永動(dòng)永動(dòng)機(jī)機(jī)”。如圖所示，在一個(gè)轉(zhuǎn)輪的旁。如圖所示，在一個(gè)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(wú)論輪子的位置如何，輪古認(rèn)為，無(wú)論輪子的位置如何，輪子右邊短桿上的各個(gè)重錘一定比左子右邊短桿上的各個(gè)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(dòng)了，而且可以無(wú)限地轉(zhuǎn)下去，轉(zhuǎn)動(dòng)了，而且可以無(wú)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(dòng)機(jī)永動(dòng)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(duì)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(duì)外做功。 教學(xué)基本要求 可是，翁乃古的可是，翁乃古的“永動(dòng)機(jī)永動(dòng)機(jī)”卻轉(zhuǎn)不動(dòng)，除非人去用力推它。卻轉(zhuǎn)不動(dòng)，除非人去用力推它。原來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)輪子右邊的重錘原來(lái)，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，而力臂卻力矩卻小；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(shuí)也壓不動(dòng)誰(shuí)。所以永遠(yuǎn)機(jī)從來(lái)誰(shuí)也壓不動(dòng)誰(shuí)。所以永遠(yuǎn)機(jī)從來(lái)也沒(méi)有轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)，是名副其實(shí)的不也沒(méi)有轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)，是名副其實(shí)的不動(dòng)機(jī)。動(dòng)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(dòng)機(jī)永動(dòng)機(jī)視頻）視頻） 教學(xué)基本要求 可見(jiàn)，永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。熱力學(xué)可見(jiàn)，永動(dòng)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(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)的能量守恒定律。的能量守恒定律。 力學(xué)中學(xué)過(guò)，物體的機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)化力學(xué)中學(xué)過(guò)，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(dòng)形式都有與之相對(duì)實(shí)質(zhì)上，物質(zhì)的每一種運(yùn)動(dòng)形式都有與之相對(duì)應(yīng)的能量，除跟機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的機(jī)械能，跟熱運(yùn)動(dòng)應(yīng)的能量，除跟機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的機(jī)械能，跟熱運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的內(nèi)能之外，還有電能、化學(xué)能、原子能、生對(duì)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(chēng)為被恩格斯稱(chēng)為“偉大的運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律偉大的運(yùn)動(dòng)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(shí)，總的能量都是守恒的。形式的能時(shí)，總的