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(guān)分 子分 子動 能動 能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)的變化而變化物態(tài)的變化而變化分 子分 子勢 能勢 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

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，那么每個分子的內(nèi)能為E/n 機械能增大機械能增大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？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

3、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（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內(nèi)對內(nèi)對外對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）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：實質(zhì)上是其它形式的能和內(nèi)能 之間轉(zhuǎn)化（2）熱傳遞：實質(zhì)上是各物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移10 內(nèi)能內(nèi)能是一個狀態(tài)量狀態(tài)量，一個物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)能內(nèi)能

4、與熱量的區(qū)別 熱量熱量是一個過程量過程量，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發(fā)生做功和熱傳遞的過程中，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？ 12一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加量等于外界向一個熱力學(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它所做的功的和，它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和，這個關(guān)系叫做這個關(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 外界對物體做的功外界對物體做的功 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.表達表達式式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氣體做一定量的氣體，膨脹過程中是外界對氣體做功還是氣體對外界做功？如果膨脹時做的功功還是氣體對外界做功？如果膨脹時做的功是是135J135J，同時向外放熱，同時向外放熱85J85J，氣體的內(nèi)能變化，氣體的內(nèi)能變化量是多少？內(nèi)能是增加了還是減少了？量是多少？內(nèi)能是增加了還是減少了？請你通過這個例子總結(jié)請你通過這個例子總結(jié)U、 Q、 W幾

6、個量取正、幾個量取正、負值的意義。負值的意義。14物理量物理量 符號符號意義意義符符號號意義意義W W+ +外界對系外界對系統(tǒng)做功統(tǒng)做功系統(tǒng)對外系統(tǒng)對外界做功界做功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：是氣體對外界做了功，還是外界對氣體問：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？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為負值，說明氣體對外界做功（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中各有一個可自由移動的活塞，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，整個裝置與外界絕熱，開始時A的水面比B高，開啟K，A中的水逐漸向B中流，最后達到平衡，在這個過程中 （ ）A.大氣壓力對水作功，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.大氣壓力對水不作功，水的內(nèi)能不變D.大氣壓力對水不作功，水的內(nèi)能增加學(xué)生練習：非常學(xué)案學(xué)生練習：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正常工用熱力學(xué)第一定

9、律解釋柴油機正常工作時壓燃的原理作時壓燃的原理 活塞壓縮氣體，活塞對氣體做功，由于活塞壓縮氣體，活塞對氣體做功，由于時間很短，散熱可以不計，機械能轉(zhuǎn)化為時間很短，散熱可以不計，機械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，溫度升高，達到柴油燃點，氣體的內(nèi)能，溫度升高，達到柴油燃點，可可“點燃點燃”柴油。柴油。能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消能量既不會憑空產(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，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、是一個普

10、遍適用的定律、是一個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世紀自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一世紀自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一21結(jié)果：結(jié)果：制造永動機的千萬次努力都以制造永動機的千萬次努力都以失敗而告終失敗而告終概念：概念：不需要動力或燃料，卻能源源不斷不需要動力或燃料，卻能源源不斷對外做功的機器。人們把這種不消耗能量對外做功的機器。人們把這種不消耗能量的永動機叫第一類永動機的永動機叫第一類永動機.（不吃草的馬）（不吃草的馬）原因：原因：根據(jù)能量守恒定律，任何一部機器，只能使根據(jù)能量守恒定律，任何一

11、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有地制造能量，因此第一類永動機是不可能制成的.簡言之，違背了能量守恒定律簡言之，違背了能量守恒定律三、第一類永動機三、第一類永動機2223例例2：水平馬路上行駛的汽車，在發(fā)動機熄火水平馬路上行駛的汽車，在發(fā)動機熄火后，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，汽車失去的動能變成了什么？汽車失去的動能變成了什么？24 U = W + QU = W + Q

12、能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消能量既不會憑空產(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，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乙乙減小減小（）（）U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、固定容器及可動活塞固定容器及可動活塞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移動一段距離，已知氣移動一段距離，已知氣體的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高，則在移動體的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高，則在移動P的過的過程中（程中（ ）A、外力對乙做功，甲的內(nèi)能不變。、外力對乙做功，甲的內(nèi)能不變。B、外力對乙做功，乙的內(nèi)能不變。、外力對乙做功，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氣體對外界做正功氣體對外界做正功AB284一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對外做功，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，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外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能一定增大外界對氣體做功，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)則運動的平均氣體的溫度越低，氣體分子無規(guī)則運動的平均 動能越大動能越大D氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則運動的平均氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則運動的平均 動能越大動能越大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外界對一物體做功，此物體的內(nèi)能一定增加外界對一物體做功，此物體的內(nèi)能一定增加B機械能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能是不可能的機械能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能是不可能的C將熱量傳給一個物體，此物體的內(nèi)能一定改變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)能不一定減少一定量氣體對外做功，氣體的內(nèi)能不一定減少D3104年全國理綜年全國理綜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氣體做的功，對氣體做的功，W2表示氣體對外界做的功，表示氣體對外界

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，則在整個過程中一定有個過程中一定有（ ）AQ1Q2=W2W1BQ1=Q2CW1=W2 DQ1Q2點撥：點撥：整個過程的內(nèi)能不變，整個過程的內(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活塞與器壁的摩擦忽略不計,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,此時彈簧的彈性勢能為此時彈簧的彈性勢能為EP(彈簧處于自然長彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零度時的彈性勢能為零),現(xiàn)繩突然斷開現(xiàn)繩突然斷開,彈簧推動活塞向上運動彈簧推動活塞向上運動,經(jīng)過經(jīng)過多次往復(fù)運動后活塞靜止多次往復(fù)運動后活塞靜止,氣體達到平衡態(tài)氣體達到平衡態(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)換成活塞的重力勢能一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能,其余部分仍其余部分仍 為彈簧的彈性勢能為彈簧的彈性勢能C EP全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣