新步步高2014-2015學(xué)年高二物理人教版選修3-3課件：10.3 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律 課件2

1、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？改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對(duì)內(nèi)對(duì)內(nèi)對(duì)外對(duì)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(duì)物體做功）（物體對(duì)外界做功）（物體從外界吸熱）（物體對(duì)外界放熱）WU QU 絕熱過(guò)程絕熱過(guò)程WU 僅傳熱過(guò)程僅傳熱過(guò)程QU 如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)程中，如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)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？ 1. 1.一個(gè)物體，它既沒(méi)有吸收熱量也沒(méi)有一個(gè)物體，它既沒(méi)有吸收熱量也沒(méi)有放出熱量，那么：放出熱量，

2、那么：如果外界做的功為，則它的內(nèi)能如果外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？如何變化？變化了多少？如果物體對(duì)外界做的功為，則它如果物體對(duì)外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？的內(nèi)能如何變化？變化了多少？1. 1.一個(gè)物體，如果它既沒(méi)有一個(gè)物體，如果它既沒(méi)有吸收熱量也沒(méi)有放出熱量，吸收熱量也沒(méi)有放出熱量，那么，外界對(duì)它做多少功，那么，外界對(duì)它做多少功，它的內(nèi)能就增加多少；物它的內(nèi)能就增加多少；物體對(duì)外界做多少功，它的體對(duì)外界做多少功，它的內(nèi)能就減少多少內(nèi)能就減少多少. . 2.一個(gè)物體，如果外界既沒(méi)有對(duì)物體一個(gè)物體，如果外界既沒(méi)有對(duì)物體做功，物體也沒(méi)有對(duì)外界做功，那么：做功，物體

3、也沒(méi)有對(duì)外界做功，那么：如果物體吸收熱量，它的內(nèi)能如如果物體吸收熱量，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？何變化？變化了多少？ 如果放出熱量，它的內(nèi)能如何變?nèi)绻懦鰺崃浚膬?nèi)能如何變化？變化了多少？化？變化了多少？2.2.如果外界既沒(méi)有對(duì)物體做如果外界既沒(méi)有對(duì)物體做功，物體也沒(méi)有對(duì)外界做功，物體也沒(méi)有對(duì)外界做功，那么物體吸收了多少功，那么物體吸收了多少熱量，它的內(nèi)能就增加多熱量，它的內(nèi)能就增加多少，物體放出了多少熱量，少，物體放出了多少熱量，它的內(nèi)能就減少多少它的內(nèi)能就減少多少. .3.如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)程中，內(nèi)能做功和熱傳遞的過(guò)程中，內(nèi)能的變化的變化

4、U與熱量及做的功與熱量及做的功之間又有什么關(guān)系呢？之間又有什么關(guān)系呢？ 一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增加量等于外界向一個(gè)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(duì)它所做的功的和，它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和，這個(gè)關(guān)系叫做這個(gè)關(guān)系叫做熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律. .U U 物體內(nèi)能的增加量物體內(nèi)能的增加量 W W 外界對(duì)物體做的功外界對(duì)物體做的功 Q Q 物體吸收的熱量物體吸收的熱量 UW + Q思考與討論：思考與討論：一定量的氣體，膨脹過(guò)程中是外界對(duì)氣體做一定量的氣體，膨脹過(guò)程中是外界對(duì)氣體做功還是氣體對(duì)外界做功？如果膨脹時(shí)做的功功還是氣體對(duì)外界做功？如果膨脹時(shí)做的功是是135J13

5、5J，同時(shí)向外放熱，同時(shí)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？?jī)?nèi)能是增加了還是減少了？量是多少？?jī)?nèi)能是增加了還是減少了？請(qǐng)你通過(guò)這個(gè)例子總結(jié)請(qǐng)你通過(guò)這個(gè)例子總結(jié)U、 Q、 W幾個(gè)量取正、幾個(gè)量取正、負(fù)值的意義。負(fù)值的意義。物理量物理量 符號(hào)符號(hào)意義意義符符號(hào)號(hào)意義意義W W+ +外界對(duì)系外界對(duì)系統(tǒng)做功統(tǒng)做功系統(tǒng)對(duì)外系統(tǒng)對(duì)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 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

6、4.2 10105 5J J。問(wèn)：是氣體對(duì)外界做了功，還是外界對(duì)氣體問(wèn)：是氣體對(duì)外界做了功，還是外界對(duì)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 + Q 得W = U Q = 4.2 105J 2.6105J= 1.6105J W為正值，外界對(duì)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(fù)值，說(shuō)明氣體對(duì)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.

7、610105 5J J，這一過(guò)程做功情，這一過(guò)程做功情況怎樣？況怎樣？學(xué)以致用學(xué)以致用例例1、一定量的氣體，從外界吸收熱量一定量的氣體，從外界吸收熱量2.7105J， 內(nèi)能增加內(nèi)能增加4.3105J。在這一過(guò)程中，是氣體對(duì)外做。在這一過(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？解析：解析：Q=+2.7105JU=+4.3105JUW + Q得：得： W=1.6105J 0用熱力學(xué)第一定律解釋柴油機(jī)正常工用熱力學(xué)第一定律解釋柴油機(jī)正常工作時(shí)壓燃的原理作時(shí)壓燃的原理 活塞壓縮氣體，活塞對(duì)氣體做功，由于活塞壓縮氣體，活塞對(duì)氣體做功，由于時(shí)間很短，散熱可

8、以不計(jì)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為時(shí)間很短，散熱可以不計(jì)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，溫度升高，達(dá)到柴油燃點(diǎn)，氣體的內(nèi)能，溫度升高，達(dá)到柴油燃點(diǎn)，可可“ “點(diǎn)燃點(diǎn)燃” ”柴油。柴油。能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中其總量不變，體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)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.結(jié)果：結(jié)果：制造永動(dòng)機(jī)的千萬(wàn)次努力都以制造永動(dòng)機(jī)的千萬(wàn)次努力都以失敗而告終失敗而告終概念：概念：不需要?jiǎng)恿蛉剂希瑓s能源源不斷不需要?jiǎng)恿?/p>

9、燃料，卻能源源不斷對(duì)外做功的機(jī)器對(duì)外做功的機(jī)器原因：原因：違背了能量守恒定律違背了能量守恒定律第一類永動(dòng)機(jī)第一類永動(dòng)機(jī)、是一個(gè)普遍適用的定律、是一個(gè)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(jì)自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一例例2：水平馬路上行駛的汽車，在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火水平馬路上行駛的汽車，在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，速度越來(lái)越慢，最后停止。這一現(xiàn)象后，速度越來(lái)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(dòng)能變成了什么？汽車失

10、去的動(dòng)能變成了什么？ U = W + QU = W + Q 能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中其總量不變，體；在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)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. .1、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(guò)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

11、（）（）U甲甲增大，增大，U乙乙減小減小（）（）U甲甲不變，不變，U乙乙不變不變C C小試身手小試身手2、固定容器及可動(dòng)活塞固定容器及可動(dòng)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(dòng)一段距離，已知?dú)庖苿?dòng)一段距離，已知?dú)怏w的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高，則在移動(dòng)體的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高，則在移動(dòng)P的過(guò)的過(guò)程中（程中（ ）A、外力對(duì)乙做功，甲的內(nèi)能不變。、外力對(duì)乙做功，甲的內(nèi)能不變。B、外力對(duì)乙做功，乙的內(nèi)能不變。、外力對(duì)乙做功，乙的內(nèi)能不變。C、乙傳遞熱量給甲，

12、乙的內(nèi)能增加。、乙傳遞熱量給甲，乙的內(nèi)能增加。D、乙的內(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 C3、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(guò)程中則該過(guò)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(duì)外界做正功氣體對(duì)外界做正功AB4一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對(duì)外做功，一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對(duì)外做功，則此過(guò)程的末態(tài)與初態(tài)相比，則此過(guò)程的末態(tài)與初態(tài)相比，

13、（ ）A氣體內(nèi)能一定增加氣體內(nèi)能一定增加 B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D5下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是（ ）A外界對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能一定增大外界對(duì)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(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均氣體的溫度越低，氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均 動(dòng)能越大動(dòng)能越大D氣體的溫度越高，氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均氣體的溫度越高，氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均 動(dòng)能越大動(dòng)能越大D6下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是 （ ）A外

14、界對(duì)一物體做功，此物體的內(nèi)能一定增加外界對(duì)一物體做功，此物體的內(nèi)能一定增加B機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能是不可能的機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能是不可能的C將熱量傳給一個(gè)物體，此物體的內(nèi)能一定改變將熱量傳給一個(gè)物體，此物體的內(nèi)能一定改變D一定量氣體對(duì)外做功，氣體的內(nèi)能不一定減少一定量氣體對(duì)外做功，氣體的內(nèi)能不一定減少D 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(guò)一系列變化后又回一開始的狀態(tài)，用過(guò)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(duì)氣體做的功，對(duì)氣體做的功，W2表示氣體對(duì)外界做的功，表示氣體對(duì)外界做的功，Q1表示表示氣體吸收的熱量，氣體吸收的熱量，Q2表示氣

15、體放出的熱量，則在整表示氣體放出的熱量，則在整個(gè)過(guò)程中一定有個(gè)過(guò)程中一定有（ ）AQ1Q2=W2W1BQ1=Q2CW1=W2 DQ1Q2點(diǎn)撥：點(diǎn)撥：整個(gè)過(guò)程的內(nèi)能不變，整個(gè)過(guò)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=W2W1A8. 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,活塞的上部封閉著氣活塞的上部封閉著氣體體,下部為真空下部為真空,活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì)活塞與器壁的摩擦忽略不計(jì),置于真空中的輕彈簧置于真空中的輕彈簧的一端固定于理想氣體容器的底部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,彈簧被壓彈簧被壓縮后用繩扎緊縮后用繩扎緊,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為EP(彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)的彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)的彈性勢(shì)能為零彈性勢(shì)能為零),現(xiàn)繩突然斷開現(xiàn)繩突然斷開,彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)多次往經(jīng)過(guò)多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后活塞靜止復(fù)運(yùn)動(dòng)后活塞靜