高二物理课件：4.2《热力学第一定律》（教科选修3-3）

欢迎进入物理课堂 热力学第一定律 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 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 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 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 例题1 D 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 例题2 D 例题3 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 例题4 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 例题5 D 同学们 再见 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