物理人教版选修33103热力学第一定律能量守恒定律课件.pptx

1、学习目标学习目标 1.1.理解两个定律理解两个定律热力学第一定律、能量守恒定律热力学第一定律、能量守恒定律2.2.会用两个定律分析、解决相关的问题会用两个定律分析、解决相关的问题3.3.知道永动机不可能实现知道永动机不可能实现重点：重点：1 1、能量守恒定律。、能量守恒定律。2 2、从能量转化的观点理解热力学第一定律，会用、从能量转化的观点理解热力学第一定律，会用U=W+Q U=W+Q 分析分析和计算有关问题。和计算有关问题。10.3 10.3 热力学第一定律热力学第一定律 能量守恒定律能量守恒定律改变内能的两种方式改变内能的两种方式做功做功热传递热传递对内对内对外对外吸热吸热放热放热内能增加

2、内能增加内能增加内能增加内能减少内能减少内能减少内能减少（外界对物（外界对物体做功）体做功）（物体对外（物体对外界做功）界做功）（物体从外（物体从外界吸热）界吸热）（物体对外（物体对外界放热）界放热）UWUQ给你一段铁丝，想让它的温度升高，你有哪些方法给你一段铁丝，想让它的温度升高，你有哪些方法？绝热过程绝热过程仅传热过程仅传热过程UWUQ如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能的变化内能的变化U与热量及做的功之间又有什么关系呢？与热量及做的功之间又有什么关系呢？绝热过程绝热过程仅传热过程仅传热过程一、热力学第一定律一、热力学第一定律1

3、1.一个物体，它既没有吸收热量也没有一个物体，它既没有吸收热量也没有放出放出热热量，那么：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？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？一一个物体，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.UW绝热过程绝热过程2 2.一

4、个物体，如果外界既没有对物体一个物体，如果外界既没有对物体做做功功，物体也没有对外界做功，那么：，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？如果放出热量，它的内能如何变化？变化了多少？如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.UQ仅传热过程仅传热过程 3

5、.如果物体在跟外界同时发生做功和热传如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的递的过程中，内能的变化过程中，内能的变化U与与热量及做的功之间又有什么关系呢？热量及做的功之间又有什么关系呢？UWQUU 物体内能的增加量物体内能的增加量 W W 外界对物体做的功外界对物体做的功 Q Q 物体吸收的热量物体吸收的热量 一、定律内容一、定律内容：一：一个热力学系统的内能增加量等于外界向它传递的热量与个热力学系统的内能增加量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，这个关系叫外界对它所做的功的和，这个关系叫做做热热力学第一定律力学第一定律.例、一定量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功？

6、例、一定量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功？如果膨胀时做的功是如果膨胀时做的功是135J135J，同时向外放热，同时向外放热85J85J，气体的内能变化量是多少？，气体的内能变化量是多少？内能是增加了还是减少了？内能是增加了还是减少了？135=85WJQJ 已知：=U求：？135(85)220UWQJJJ 解：膨胀过程膨胀过程,气体对外界做功气体对外界做功,W W000,系统向外放热量系统向外放热量,Q Q0Q0 0内能减小内能减小,UU000定律中各量的正、负号及含义定律中各量的正、负号及含义物理量物理量符符号号意义意义符符号号意义意义W W+外界对系统做功外界对系统做功

7、系统对外界做功系统对外界做功Q Q+系统吸收热量系统吸收热量系统放出热量系统放出热量UU+内能增加内能增加内能减少内能减少例例题：一定量的气体从外界吸收了题：一定量的气体从外界吸收了2.62.610105 5J J的热量，内能增加了的热量，内能增加了4.2 4.2 10105 5J J。问：。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？如果气体吸收的热量仍为如果气体吸收的热量仍为2.62.610105 5J J不变，但是内能只增加了不变，但是内能只增加了1.61.610105 5J J，这一过程做功情况怎样？这一过程

8、做功情况怎样？W为正值，外界对气体做功，做了为正值，外界对气体做功，做了1.6105J 的功的功。W为负值，说明气体对外界做功（气体体积变大），做了为负值，说明气体对外界做功（气体体积变大），做了1.0105J 的功。的功。UWQ解：据得根5554.2 102.6 10 1.6 10 WUQJJJ 555 1.6 102.6 101.0 10WUQJJJ 同得：理可552.6 104.2 10QJUJ已知：552.6 101.6 10QJUJ已知：例例2 2、一定量的气体，从外界吸收热量一定量的气体，从外界吸收热量2.72.710105 5J J，内能增，内能增加加4.34.310105 5J

9、 J。在这一过程中，是气体对外做功，还是外界对气体做功？做了多少功？在这一过程中，是气体对外做功，还是外界对气体做功？做了多少功？解析：解析：UWQ552.7 104.3 1 0QJUJ 已知：5554.3 102.7 10 1.6 10 WUQJJJ得：W为正值，外界对气体做功，做了为正值，外界对气体做功，做了1.6105J 的功的功。自然界存在多种运动形式，各种运动之间可以相互转化的，在转化过程中自然界存在多种运动形式，各种运动之间可以相互转化的，在转化过程中对应的能量是保持不变的。对应的能量是保持不变的。能能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种量既不会凭空产生，也不会凭空消失，

10、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过程中其总量不变，这就是能量守恒定律.2 2、永动机不可能制成永动机不可能制成永动机永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机永动机.人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类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）（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根据能量守恒定律，任何一部机器，只能

11、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第一类永动机是不可能制成的.结果：结果：制造永动机的千万次努力都以失败而告终制造永动机的千万次努力都以失败而告终概念：概念：不需要动力或燃料，却能源源不断对外做功的机器不需要动力或燃料，却能源源不断对外做功的机器原因：原因：违背了能量守恒定律违背了能量守恒定律第一类永动机第一类永动机、是一个普遍适用的定律、是一个普遍适用的定律3 3、能、能量守恒定律的重要性量守恒定律的重要性、将各、将各种运动联种运动联系在一起系在一起、指导着人们的生产、科研、指导着人们的生产、科研、

12、19世纪自然科学三大发现之一世纪自然科学三大发现之一例例2：水平马路上行驶的汽车，在发动机熄火后，速度越来越慢，最后停止。这水平马路上行驶的汽车，在发动机熄火后，速度越来越慢，最后停止。这一现象符合能的转化和守恒定律吗？如果符合，汽车失去的动能变成了什么？一现象符合能的转化和守恒定律吗？如果符合，汽车失去的动能变成了什么？1 1、热力学第一定律：、热力学第一定律：2 2、能量守恒定律：、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种形式，或

13、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，这就不变，这就是是能能量守恒定律量守恒定律.UWQ1 1、图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞、图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞(连同拉杆连同拉杆)是绝热的，且是绝热的，且不漏气，以不漏气，以U U甲甲、U U乙乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中（外拉的过程中（）（）（）U甲甲不变，不变，U乙乙减小减小（）（）U甲甲增大，增大，U乙乙不变不变（）（）U甲甲增大，增大，U乙乙减小减小（）（）U甲甲不变，不变，U乙乙不变不变C C2、固定容器及可

14、动活塞固定容器及可动活塞P P都是绝热的，中间有一都是绝热的，中间有一导热的固定导热的固定隔板隔板B B，B B的两边的两边分别盛有气体甲和气体乙。现将活塞分别盛有气体甲和气体乙。现将活塞P P缓慢地向缓慢地向B B移动一段距离，已知气体的移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动温度随其内能的增加而升高，则在移动P P的过程中（的过程中（）A、外力对乙做功，甲的内能不变。、外力对乙做功，甲的内能不变。B、外力对乙做功，乙的内能不变。、外力对乙做功，乙的内能不变。C、乙传递热量给甲，乙的内能增加。、乙传递热量给甲，乙的内能增加。D、乙的内能增加，甲的内能不变。、乙的内能增加，甲

15、的内能不变。甲甲乙乙B BP PC C3、一定质量的理想气体由状态一定质量的理想气体由状态(p p1 1，V V1 1，T T1 1)被压缩至状态被压缩至状态(p p2 2，V V2 2，T T2 2)，已知已知T T2 2 T T1 1，则该过程中，则该过程中 （）A A气体的内能一定是增加的气体的内能一定是增加的B B气体可能向外界放热气体可能向外界放热C C气体一定从外界吸收热量气体一定从外界吸收热量D D气体对外界做正功气体对外界做正功AB UWQ4一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，初态相比，（

16、）A气体内能一定增加气体内能一定增加 B气体内能一定减小气体内能一定减小C气体内能一定不变气体内能一定不变 D气体内能是增是减不能确定气体内能是增是减不能确定D UWQ5下列说法正确的是下列说法正确的是（）A外界对气体做功，气体的内能一定增大外界对气体做功，气体的内能一定增大B气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大气体从外界吸收热量，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气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大D UWQ6下列说法正确的是下列说法正确的是 （）

17、A外界对一物体做功，此物体的内能一定增加外界对一物体做功，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一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少D UWQ 7一定质量的理想气体，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到一开始的状态，用到一开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做表示气体对外界做的功的的多少，的功的的多少，Q1表示气体吸收的热量

18、，表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量多少，表示气体放出的热量多少，则在整个过程中一定有则在整个过程中一定有（）AQ1Q2=W2W1BQ1=Q2CW1=W2 DQ1Q2点拨：整个过程的内能不变，点拨：整个过程的内能不变，E=0 由热力学第一定律由热力学第一定律 E=W总总+Q总总=0Q总总=-W总总 Q1Q2=W2W1A8.如图所示如图所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体活塞的上部封闭着气体,下部下部为真空为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计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置于真空中的轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底

19、部想气体容器的底部.另一端固定在活塞上另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧此时弹簧的弹性势能为的弹性势能为EP(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零弹簧处于自然长度时的弹性势能为零),现绳突然断开现绳突然断开,弹弹簧推动活塞向上运动簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态气体达到平衡态,经过经过此过此过程（程（）A EP全部转换为气体的内能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一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍其余部分仍 为弹簧的弹性势能为弹簧的弹性势能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成活塞的重力势能,一部分转换一部分转换 为气体的内能为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能其余部分仍为弹簧的弹性势能理想气体理想气体 D