高中物理 熱力學第一定律課件 粵教版選修33

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，還和物體所含的分子數(shù)有關。物體物體內(nèi)能內(nèi)能改變內(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）學習重點：學習重點：學習難點學習難點：1、能量守恒定律。能量守恒定律。2 2、從能量轉化的觀點理解熱力學第一定律，、從能量轉化的觀點理解熱力學第一定律，會用會用U = W + Q U = W + Q 分析和計算有關問題。分析和計算有關問題。 1、如何用能量轉化和守恒的觀點分析物理現(xiàn)象；2 2、熱力學第一定律、熱力學第一定律U = W + QU = W + Q中各物理中各物理量的意義及正負號的確定。量的意義及正負號的確定。 學習過程：學習過程： 問問 ：既然做功和熱傳遞都可以改變物體的：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，我們就來研究這個問題有某種聯(lián)系，我們就來研究這個問題. . 問問 ：改變物體內(nèi)能的方式有哪些？：改變物體內(nèi)能的方式有哪些？ 做功做功和熱傳遞和熱傳遞1. 1.一個物體，它既沒有吸收熱量也沒有一個物體，它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么：放出熱量，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？如果物體對外界做的功為，則它如果物體對外界做的功為，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？2.一個物體，如果外界既沒有對物體一個物體，如果外界既沒有對物體做功，物體也沒有對外界做功，那么：做功，物體也沒有對外界做功，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？3.如果物體在跟外界同時發(fā)如果物體在跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程中，生做功和熱傳遞的過程中，內(nèi)能的變化內(nèi)能的變化U與熱量及與熱量及做的功之間又有什么關系做的功之間又有什么關系呢？呢？ 1. 1.一個物體，如果它既沒有一個物體，如果它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，吸收熱量也沒有放出熱量，那么，外界對它做多少功，那么，外界對它做多少功，它的內(nèi)能就增加多少；物它的內(nèi)能就增加多少；物體對外界做多少功，它的體對外界做多少功，它的內(nèi)能就減少多少內(nèi)能就減少多少. . 返回2.2.如果外界既沒有對物體做如果外界既沒有對物體做功，物體也沒有對外界做功，物體也沒有對外界做功，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. .返回 U = W + Q U = W + Q 該式表示的是內(nèi)能的變化量跟功、熱該式表示的是內(nèi)能的變化量跟功、熱量的定量關系，在物理學中叫做量的定量關系，在物理學中叫做熱力學熱力學第一定律第一定律. .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 返回物理量 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UU+內(nèi)能增加內(nèi)能減少返回 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：問：是氣體對外界做了功，還是外界對氣體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 + 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？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例題例題1、D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 動能越大動能越大例題例題2、D例題例題3、下列說法正確的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機械能完全轉化成內(nèi)能是不可能的機械能完全轉化成內(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D例題例題4： 一定質量的理想氣體，從某一狀態(tài)開始，經(jīng)過一一定質量的理想氣體，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)，用系列變化后又回一開始的狀態(tài)，用W1表示外界對氣表示外界對氣體做的功，體做的功，W2表示氣體對外界做的功，表示氣體對外界做的功，Q1表示氣體表示氣體吸收的熱量，吸收的熱量，Q2表示氣體放出的熱量，則在整個過表示氣體放出的熱量，則在整個過程中一定有程中一定有（ ）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 由熱力學第一定律由熱力學第一定律 E=W總總+Q總總=0Q總總= - W總總 Q1Q2=W2W1A 如圖所示如圖所示,密閉絕熱的具有一定質量的活塞密閉絕熱的具有一定質量的活塞,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)過多次往復運動后活塞靜止多次往復運動后活塞靜止,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全部轉換為氣體的內(nèi)能全部轉換為氣體的內(nèi)能B. EP一部分轉換成活塞的重力勢能一部分轉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全部轉換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能全部轉換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能D EP一部分轉換成活塞的重力勢能一部分轉換成活塞的重力勢能,一部分轉換一部分轉換 為氣體的內(nèi)能為氣體的內(nèi)能,其余部分仍為彈簧的彈性勢能其余部分仍為彈簧的彈性勢能例題例題5、理想理想氣體氣體 D同學們， 再見