高二物理课件 10.3 《热力学第一定律》 （新人教选修3-3）

欢迎进入物理课堂 热力学定律 分子因热运动而具有的能量 同温度下各个分子的分子动能 K不同 分子动能的平均值仅和温度有关 分子间因有相互作用力而具有的 由它们相对位置决定的能量 r r0时 r P 0时 r P 0时 P最低 P随物态的变化而变化 物体内所有分子的 K和 P总和 物体的内能与温度和体积有关 还和物体所含的分子数有关 复习题 1 下列说法正确吗 A 物体所有分子的动能的总和 物体的动能B 速度快的分子比速度慢的分子温度高C 温度高物体中的分子运动速度大于温度低的物体中的分子运动速度 2 10Kg500C水分子的平均动能 1Kg500C水分子平均动能 10Kg500C水的内能 1Kg500C的水的内能 等于 大于 3 关于内能 下列说法正确的是A 温度相同的物体内能一样多B 一罐气放在卡车上随卡车做加速运动 罐中气体动能越来越大 所以内能也越来越大C 一定质量的物体的内能 由温度和体积决定D 某物体的内能为E 含分子数为n个 那么每个分子的内能为E n C 改变内能的两种方式 做功 热传递 对内 对外 吸热 放热 内能增加 内能增加 内能减少 内能减少 外界对物体做功 物体对外界做功 物体从外界吸热 物体对外界放热 3 做功和热传递在改变内能效果上是等效的 做功和热传递的区别 1 做功改变内能 实质上是其它形式的能和内能之间转化 2 热传递 实质上是各物体间内能的转移 内能是一个状态量 一个物体在不同的状态下有不同的内能 内能与热量的区别 热量是一个过程量 它表示由于热传递而引起的变化过程中转移的能量 即内能的改变量 如果没有热传递 就没有热量可言 但此时仍有内能 1 下列说法中正确的是 A 做功和热传递是改变物体内能的两种不同的物理过程B 做功和热传递在改变物体内能上是等效的 因此对物体做功就是对物体传热C 热量是在热传递中 从一个物体向另一个物体或物体一部分向另一部分转移的内能的多少D 高温的物体具有热量多 低温的物体具有热量少E 冷和热的物体混合时 热的物体把温度传给冷的物体 最后温度相同 A C 2 关于物体内能 下列说法中正确的是 A 手感到冷时 搓搓手就会感到暖些 这是利用做功来改变物体内能B 将物体举高或使它们的速度增大 是利用作功来使物体内能增大C 阳光照晒衣服 衣服的温度升高 是利用热传递来改变物体内能的D 用打气筒打气 筒内气体变热 是利用热传递来改变物体的内能 A C 3 10Kg1000C水的内能 10Kg1000C的水蒸气的内能 10Kg00C水的内能 10Kg00C的冰的内能 小于 大于 对于物态发生变化的过程 由吸热或放热来分析物体内能的增减是一种很简便的判断方法 分子势能 学习重点 学习难点 1 能量守恒定律 2 从能量转化的观点理解热力学第一定律 会用 U W Q分析和计算有关问题 1 如何用能量转化和守恒的观点分析物理现象 2 热力学第一定律 U W Q中各物理量的意义及正负号的确定 学习过程 问 既然做功和热传递都可以改变物体的内能 那么 功 热量跟内能的改变之间一定有某种联系 我们就来研究这个问题 问 改变物体内能的方式有哪些 做功 和热传递 热力学第一定律 各量的正负号含义 应用 能量守恒定律 用动机不可能制成 总结 一 热力学第一定律 1 一个物体 它既没有吸收热量也没有放出热量 那么 如果外界做的功为 则它的内能如何变化 变化了多少 如果物体对外界做的功为 则它的内能如何变化 变化了多少 2 一个物体 如果外界既没有对物体做功 物体也没有对外界做功 那么 如果物体吸收热量 它的内能如何变化 变化了多少 如果放出热量 它的内能如何变化 变化了多少 3 如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中 内能的变化 U与热量 及做的功 之间又有什么关系呢 1 一个物体 如果它既没有吸收热量也没有放出热量 那么 外界对它做多少功 它的内能就增加多少 物体对外界做多少功 它的内能就减少多少 返回 2 如果外界既没有对物体做功 物体也没有对外界做功 那么物体吸收了多少热量 它的内能就增加多少 物体放出了多少热量 它的内能就减少多少 返回 U W Q 该式表示的是内能的变化量跟功 热量的定量关系 在物理学中叫做热力学第一定律 U物体内能的增加量 W外界对物体做的功 Q物体吸收的热量 返回 二 定律中各量的正 负号及含义 返回 三 应用 例题 一定量的气体从外界吸收了2 6 105J的热量 内能增加了4 2 105J 问 是气体对外界做了功 还是外界对气体做了功 做了多少焦耳的功 解 根据 U W Q得W U Q 4 2 105J 2 6 105J 1 6 105JW为正值 外界对气体做功 做了1 6 105J的功 如果气体吸收的热量仍为2 6 105J不变 但是内能只增加了1 6 105J 这一过程做功情况怎样 四 能量守恒定律 演示柴油机的工作过程 用热力学第一定律解释柴油机正常工作时压燃的原理 活塞压缩气体 活塞对气体做功 由于时间很短 散热可以不计 机械能转化为气体的内能 温度升高 达到柴油燃点 可 点燃 柴油 能量既不会凭空产生 也不会凭空消失 它只能从一种形式转化为另一种形式 或者从一个物体转移到别的物体 在转化和转移过程中其总量不变 这就是能量守恒定律 五 永动机不可能制成 永动机 不消耗任何能量 却可以源源不断地对外做功 这种机器叫永动机 人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机 不吃草的马 根据能量守恒定律 任何一部机器 只能使能量从一种形式转化为另一种形式 而不能无中生有地制造能量 因此第一类永动机是不可能制成的 P68图10 3 1 六 总结 1 热力学第一定律 U W Q 2 能量守恒定律 能量既不会凭空产生 也不会凭空消失 它只能从一种形式转化为另一种形式 或者从一个物体转移到别的物体 在转化和转移过程中其总量不变 这就是能量守恒定律 16 一定量的气体吸收热量 体积膨胀并对外做功 则此过程的末态与初态相比 A 气体内能一定增加B 气体内能一定减小C 气体内能一定不变D 气体内能是增是减不能确定 D 15 下列说法正确的是 A 外界对气体做功 气体的内能一定增大B 气体从外界只收热量 气体的内能一定增大C 气体的温度越低 气体分子无规则运动的平均动能越大D 气体的温度越高 气体分子无规则运动的平均动能越大 D 4 下列说法正确的是 A 外界对一物体做功 此物体的内能一定增加B 机械能完全转化成内能是不可能的C 将热量传给一个物体 此物体的内能一定改变D 一定量气体对外做功 气体的内能不一定减少 D 16 一定质量的理想气体 从某一状态开始 经过一系列变化后又回一开始的状态 用W1表示外界对气体做的功 W2表示气体对外界做的功 Q1表示气体吸收的热量 Q2表示气体放出的热量 则在整个过程中一定有 A Q1 Q2 W2 W1B Q1 Q2C W1 W2D Q1 Q2 点拨 整个过程的内能不变 E 0 由热力学第一定律 E W总 Q总 0 Q总 W总 Q1 Q2 W2 W1 A 如图所示 密闭绝热的具有一定质量的活塞 活塞的上部封闭着气体 下部为真空 活塞与器壁的摩擦忽略不计 置于真空中的轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部 另一端固定在活塞上 弹簧被压缩后用绳扎紧 此时弹簧的弹性势能为EP 弹簧处于自然长度时的弹性势能为零 现绳突然断开 弹簧推动活塞向上运动 经过多次往复运动后活塞静止 气体达到平衡态 经过此过程 A EP全部转换为气体的内能B EP一部分转换成活塞的重力势能 其余部分仍为弹簧的弹性势能C EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D EP一部分转换成活塞的重力势能 一部分转换为气体的内能 其余部分仍为弹簧的弹性势能 D 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全