熱力學(xué)第一定律能量守恒定律講課文檔

熱力學(xué)第一定律能量守恒定律第一頁，共28頁。?分子因熱運(yùn)動(dòng)而具有的能量?同溫度下各個(gè)分子的分子動(dòng)能ＥK不同?分子動(dòng)能的平均值僅和溫度有關(guān)分子動(dòng)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?

r＜r0時(shí),r↓→ＥP↑;ｒ＞ｒ0時(shí),r↑→ＥP↑;ｒ＝ｒ0時(shí)，ＥP最低?ＥP隨物態(tài)的變化而變化分子勢能?物體內(nèi)所有分子的ＥK和ＥP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)。物體內(nèi)能第二頁，共28頁。復(fù)習(xí)題：1、下列說法正確嗎?A、物體所有分子的動(dòng)能的總和=物體的動(dòng)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(yùn)動(dòng)速度大于溫度低的物體中的分子運(yùn)動(dòng)速度.2.10Kg500C水分子的平均動(dòng)能____1Kg500C水分子平均動(dòng)能10Kg500C水的內(nèi)能_____1Kg500C的水的內(nèi)能等于大于第三頁，共28頁。3、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(yùn)動(dòng)，罐中氣體動(dòng)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(gè)，那么每個(gè)分子的內(nèi)能為E/n機(jī)械能增大C第四頁，共28頁。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）第五頁，共28頁。（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(shí)質(zhì)上是其它形式的能和內(nèi)能之間轉(zhuǎn)化（2）熱傳遞：實(shí)質(zhì)上是各物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移第六頁，共28頁。

內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量，一個(gè)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(gè)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(shí)仍有內(nèi)能第七頁，共28頁。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(gè)物體向另一個(gè)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(shí)，熱的物體把溫度傳給冷的物體，最后溫度相同（AC）第八頁，共28頁。2、關(guān)于物體內(nèi)能，下列說法中正確的是:A、手感到冷時(shí)，搓搓手就會(huì)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（AC）第九頁，共28頁。3.10Kg1000C水的內(nèi)能_____10Kg1000C的水蒸氣的內(nèi)能10Kg00C水的內(nèi)能_____10Kg00C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？第十頁，共28頁。

[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(gè)問題.

[問]：改變物體內(nèi)能的方式有哪些？①做功②和熱傳遞第十一頁，共28頁。一、熱力學(xué)第一定律1.一個(gè)物體，它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么：①如果外界做的功為Ｗ，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？②如果物體對外界做的功為Ｗ，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？第十二頁，共28頁。1.一個(gè)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.

第十三頁，共28頁。2.一個(gè)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：①如果物體吸收熱量Ｑ，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？②如果放出熱量Ｑ，它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？第十四頁，共28頁。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.第十五頁，共28頁。3.如果物體在跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過程中，內(nèi)能的變化ΔU與熱量Ｑ及做的功Ｗ之間又有什么關(guān)系呢？第十六頁，共28頁。

ΔU=W+Q

該式表示的是內(nèi)能的變化量跟功、熱量的定量關(guān)系，在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律.ΔU物體內(nèi)能的增加量W外界對物體做的功Q物體吸收的熱量第十七頁，共28頁。二、定律中各量的正、負(fù)號及含義物理量符號意義符號意義W+外界對物體做功－物體對外界做功Q+物體吸收熱量－物體放出熱量ΔU+內(nèi)能增加－內(nèi)能減少第十八頁，共28頁。三、應(yīng)用

例題：一定量的氣體從外界吸收了2.6×105J的熱量，內(nèi)能增加了4.2×105J。問：①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：①根據(jù)ΔU=W+Q得W=ΔU－Q=4.2×105J－2.6×105J=1.6×105JW為正值，外界對氣體做功，做了1.6×105J的功。＇解：②同理可得：W=ΔU－Q=1.6×105J－2.6×105J=－1.0×105JW為負(fù)值，說明氣體對外界做功（氣體體積變大），做了1.0×105J的功。＇＇②如果氣體吸收的熱量仍為2.6×105J不變，但是內(nèi)能只增加了1.6×105J，這一過程做功情況怎樣？第十九頁，共28頁。四、能量守恒定律能量既不會(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)移過程中其總量不變，這就是能量守恒定律.第二十頁，共28頁。五、永動(dòng)機(jī)不可能制成永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功，這種機(jī)器叫永動(dòng)機(jī).人們把這種不消耗能量的永動(dòng)機(jī)叫第一類永動(dòng)機(jī).（不吃草的馬）

根據(jù)能量守恒定律，任何一部機(jī)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(dòng)機(jī)是不可能制成的.第二十一頁，共28頁。第二十二頁，共28頁。六、總結(jié)1、熱力學(xué)第一定律：

ΔU=W+Q

2、能量守恒定律：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)移過程中其總量不變，這就是能量守恒定律.第二十三頁，共28頁。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第二十四頁，共28頁。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(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大D．氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大例題2D第二十五頁，共28頁。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(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D．一定量氣體對外做功，氣體的內(nèi)能不一定減少D第二十六頁，共28頁。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(gè)過程中一定有 （）A．Q1—Q2=W2—W1 B．Q1=Q2C．W1=W2 D．Q1>Q2點(diǎn)撥：整個(gè)過程的內(nèi)能不變，ΔE=0由熱力學(xué)第一定律ΔE=W總+Q總=0Q總=-W總∴Q1—Q2=W2—W1A第二十七頁，共28頁。

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(jì),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(shí)彈簧的彈性勢能為EP(彈簧處于自然長度時(shí)的彈性勢能為零),現(xiàn)繩突然斷開,彈簧推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)過多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后活塞靜止,氣體達(dá)到平衡態(tài),經(jīng)