1、选修选修3 33 3 第十章第十章热力学定律热力学定律全章新课教学课件第一节：功和内能第二节：热和内能第三节：热力学第一定律 能量守恒定律第四节：热力学第二定律第五节：热力学第二定律的微观解释第六节：能源和可持续发展选修选修3 33 3 第十章第十章热力学定律热力学定律10.1功和内能功和内能复习回忆复习回忆问题：问题：做功的两个必要因素是做功的两个必要因素是什么？什么？力与沿力方向上力与沿力方向上通过的位移通过的位移问题：问题：从微观角度来看，什么从微观角度来看，什么叫做物体的内能？从宏观角度叫做物体的内能？从宏观角度来看，内能由什么因素决定？来看，内能由什么因素决定？系统中所有分子热运动的
2、动能与分子势能的总和叫做系系统中所有分子热运动的动能与分子势能的总和叫做系统的内能。宏观上由系统的温度与体积决定。统的内能。宏观上由系统的温度与体积决定。问题：问题：观察动态图，这是一种什么现象？这种现象说明了什观察动态图，这是一种什么现象？这种现象说明了什么？么？摩擦生热，说明摩擦生热，说明“做功能够改变物体的内能，提高物体做功能够改变物体的内能，提高物体的温度的温度”。在现实生活中，钻木取火难度比较大，我们可以在实在现实生活中，钻木取火难度比较大，我们可以在实验室里采用压缩空气的办法来使物体燃烧。验室里采用压缩空气的办法来使物体燃烧。开始开始演示实验：演示实验：在有机玻璃筒底放置少量在有机
3、玻璃筒底放置少量易燃的蓬松的棉花，迅速压下易燃的蓬松的棉花，迅速压下筒中的活塞，你看到了什么现筒中的活塞，你看到了什么现象？象？棉花发生燃烧。棉花发生燃烧。问题：问题：这种现象说明了什么？这种现象说明了什么？做功使得物体温度升做功使得物体温度升高，改变了物体的内能。高，改变了物体的内能。问题：问题：既然做功能够改变系既然做功能够改变系统的内能，那么功与内能之间有统的内能，那么功与内能之间有什么样的数值关系呢？什么样的数值关系呢？英国物理学家英国物理学家-焦耳，通焦耳，通过对一个过对一个绝热性能良好绝热性能良好的热力的热力学系统做功，测量了热量与功学系统做功，测量了热量与功之间的数值（也就是当量
4、）关之间的数值（也就是当量）关系系-热功当量，为热力学第一热功当量，为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。定了实验基础。焦耳的热功当量实验：焦耳的热功当量实验：系统绝热系统绝热英英.焦耳焦耳 指系统只由于外界对它做功而与外界交指系统只由于外界对它做功而与外界交换能量它不从外界吸热，也不向外界放热的状态变换能量它不从外界吸热，也不向外界放热的状态变化过程。化过程。一、绝热过程：一、绝热过程：1.定义：定义：2.注意：注意：如果对系统变化过程的描述有如果对系统变化过程的描述有“迅速迅速”或或“立即立即”等字眼，则意味着这个系统来不及与外等字眼，则意味着这个系
5、统来不及与外界进行热交换，可近似认为是绝热过程。界进行热交换，可近似认为是绝热过程。温度计始末状态的温度，重温度计始末状态的温度，重物的质量与下落的高度。物的质量与下落的高度。热功当量实验热功当量实验 用绝热性能良好的材料制用绝热性能良好的材料制作的容器内安装有由叶片组成的搅拌器。让重物匀速下降作的容器内安装有由叶片组成的搅拌器。让重物匀速下降带动叶片搅拌容器中的水，叶片与水摩擦引起水温上升。带动叶片搅拌容器中的水，叶片与水摩擦引起水温上升。2.2.实验条件：实验条件：机械量热法：机械量热法：1.1.实验装置与过程：实验装置与过程：容器与水容器与水组成组成的系统与外界绝热。的系统与外界绝热。3
6、.3.测量的物理量：测量的物理量：只要重力所只要重力所做的功相同，容器内水温上做的功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。统状态的变化是相同的。4 4实验结论：实验结论：容器与水容器与水组成组成的系统与外界绝热。的系统与外界绝热。温度计始末状态的温度，电温度计始末状态的温度，电阻丝中的电流与两端电压，阻丝中的电流与两端电压，通电时间。通电时间。热功当量实验热功当量实验2.2.实验条件：实验条件：机械量热法：机械量热法：1.1.实验装置与过程：实验装置与过程：3.3.测量的物理量：测量的物理量：只要所做的只要所做的电功相同，容器内水温上升电功相同
7、，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。状态的变化是相同的。4 4实验结论：实验结论：用绝热性能良好的材料制用绝热性能良好的材料制作容器。让重物匀速下降带动电动机发电，电流通过浸在作容器。让重物匀速下降带动电动机发电，电流通过浸在水中的电阻丝，使水温上升。水中的电阻丝，使水温上升。发电机A AV VT2二、焦耳热功当量实验：二、焦耳热功当量实验：1.实验结论：实验结论：2.实验意义：实验意义：测出了热功当量（热与功之间的数量关测出了热功当量（热与功之间的数量关系），为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠系），为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了
8、实验基础。定了实验基础。在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的始末两个状态决定，与做功的具体过程功仅由过程的始末两个状态决定，与做功的具体过程和方式无关。和方式无关。思考：思考：哪些力做功仅由物体的始末两个位置决定，与物体的运哪些力做功仅由物体的始末两个位置决定，与物体的运动路径无关？动路径无关？由于功是能量转化的量由于功是能量转化的量度，那么必定存在一种度，那么必定存在一种依赖于物体所处位置依赖于物体所处位置（或状态）的能量（或状态）的能量重力做功重力做功电场力做功电场力做功做功的数量由始末两做功的数量由始末两个位置（或状态）决个位置
9、（或状态）决定，与具体过程无关。定，与具体过程无关。电势能电势能绝热过程，外绝热过程，外界对系统做功界对系统做功重力势能重力势能内能内能1.1.宏观定义：宏观定义：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量就叫做系统的内能。统自身状态的物理量，这个物理量就叫做系统的内能。绝热过程中，系统内能的增加量绝热过程中，系统内能的增加量U UU U2 2U U1 1等于等于外界对系统所做的功外界对系统所做的功W.W.UW三、内能：三、内能：2.2.微观定义：微观定义：系统中所有分子热运动的动能和分子势能的总和系统中所有分子热运动的动
10、能和分子势能的总和叫做系统的内能。叫做系统的内能。3.3.注意：注意：分子平均动能宏观上由温度决定，分子势能由分分子平均动能宏观上由温度决定，分子势能由分子间距离决定，宏观上由体积决定，也就是内能由系子间距离决定，宏观上由体积决定，也就是内能由系统自身状态决定，因此，两种内能的定义是一致的，统自身状态决定，因此，两种内能的定义是一致的，只是从微观与宏观两个不同角度分析得到。只是从微观与宏观两个不同角度分析得到。4.4.表达式：表达式：W W指外界对系统所做的功指外界对系统所做的功.四、关于四、关于W W（符号指外界对系统做的功）的理解：（符号指外界对系统做的功）的理解：1.当气体体积减小时，外
11、界对气体做功，当气体体积减小时，外界对气体做功，W0.2.当气体体积增大时，气体对外界做功，即外当气体体积增大时，气体对外界做功，即外界对气体做负功，界对气体做负功，W0.3.3.当外界为真空，气体体积增大时，我们将这种当外界为真空，气体体积增大时，我们将这种气体向真空的膨胀过程叫做自由膨胀气体向真空的膨胀过程叫做自由膨胀，此时，气，此时，气体体积虽然增大，由于没有做功的对象，因此在体体积虽然增大，由于没有做功的对象，因此在自由膨胀过程中，气体不做功，自由膨胀过程中，气体不做功，W=0W=0。4.4.在理想气体的等压过程中，在理想气体的等压过程中，W=-PW=-PV V 。【例题】【例题】下列
12、说法正确的是（下列说法正确的是（）A A 分子的动能与分子的势能的和叫做这个分分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能子的内能B B 物体的分子势能由物体的温度和体积决定物体的分子势能由物体的温度和体积决定C C 物体的速度增大时，物体的内能增大物体的速度增大时，物体的内能增大D D 物体的内能减小时，物体的温度可能增加物体的内能减小时，物体的温度可能增加D【例题】【例题】一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能和内能的变化，下列判断中正确的是的机械能和内能的变化，下列判断中正确的是（）A A 物体的机械能和内能都不变物体的机械能和内能都不变B B 物体的机
13、械能减少，内能不变物体的机械能减少，内能不变 C C 物体的机械能增加，内能增加物体的机械能增加，内能增加D D 物体的机械能减少，内能增加物体的机械能减少，内能增加D【例题】【例题】如图所示如图所示,绝热具有一定质量的活塞绝热具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭活塞的上部封闭着气体着气体,下部为真空下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的置于真空中的轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部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,此时弹簧的弹性势能为此时弹簧的弹性势能为E EP P(弹簧处
14、于自弹簧处于自然长度时的弹性势能为零然长度时的弹性势能为零),),现绳突然断开现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运弹簧推动活塞向上运动动,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,经过此过程经过此过程（）A AE EP P全部转换为气体的内能全部转换为气体的内能B.EB.EP P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 CE EP P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 DE EP P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
15、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理想气体气体 D【例题】【例题】一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（过程中（）A A外界对气体做功，气体分子的平均动能增加外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B B外界对气体做功，气体分子的平均动能减少外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C C气体对外界做功，气体分子的平均动能增加气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D D气体对外界做功，气体分子的平均动能减少气体对外界做功，气体分子
16、的平均动能减少D【例题】金属筒内装有与外界温度相同的压金属筒内装有与外界温度相同的压缩气体，打开筒的开关，筒内高压气体迅速缩气体，打开筒的开关，筒内高压气体迅速向外逸出。待筒内外压强相等时，立即关闭向外逸出。待筒内外压强相等时，立即关闭开关。在外界保持恒温的条件下，经过一段开关。在外界保持恒温的条件下，经过一段较长的时间后，再打开开关，这时出现的现较长的时间后，再打开开关，这时出现的现象是（象是（）A.A.筒外空气流向筒内筒外空气流向筒内B.B.筒内空气流向筒外筒内空气流向筒外C.C.筒内外空气互相交换筒内外空气互相交换,筒内空气质量不变筒内空气质量不变D.D.筒内外无空气交换筒内外无空气交换
17、B【例题】【例题】如图所示，两个相通的容器如图所示，两个相通的容器P P、Q Q间装有阀间装有阀门门K K，P P中充满理想气体，中充满理想气体，Q Q内为真空，整个系统与外内为真空，整个系统与外界没有热交换打开阀门界没有热交换打开阀门K K后，后，P P中的气体进入中的气体进入Q Q中，中，最终达到平衡，则（）最终达到平衡，则（）A A气体体积膨胀对外做功，内能减小，温度降低气体体积膨胀对外做功，内能减小，温度降低B B气体对外做功，内能不变，温度不变气体对外做功，内能不变，温度不变C C气体不做功，内能不变，温度不变，压强减小气体不做功，内能不变，温度不变，压强减小D D气体分子势能增加，
18、压强可能不变气体分子势能增加，压强可能不变C课堂小课堂小 结结 指系统只由于外界对它做功而与外界交指系统只由于外界对它做功而与外界交换能量它不从外界吸热，也不向外界放热的状态变换能量它不从外界吸热，也不向外界放热的状态变化过程。化过程。一、绝热过程：一、绝热过程：1.定义：定义：2.注意：注意：如果对系统变化过程的描述有如果对系统变化过程的描述有“迅速迅速”或或“立即立即”等字眼，则意味着这个系统来不及与外等字眼，则意味着这个系统来不及与外界进行热交换，可近似认为是绝热过程。界进行热交换，可近似认为是绝热过程。课堂小课堂小 结结二、焦耳热功当量实验：二、焦耳热功当量实验：1.实验结论：实验结论
19、：2.实验意义：实验意义：测出了热功当量（热与功之间的数量关测出了热功当量（热与功之间的数量关系），为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠系），为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。定了实验基础。在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的始末两个状态决定，与做功的具体过程功仅由过程的始末两个状态决定，与做功的具体过程和方式无关。和方式无关。课堂小课堂小 结结1.1.宏观定义：宏观定义：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量就叫做系统的内能。统自身状态的
20、物理量，这个物理量就叫做系统的内能。绝热过程中，系统内能的增加量绝热过程中，系统内能的增加量U UU U2 2U U1 1等于等于外界对系统所做的功外界对系统所做的功W.W.UW三、内能：三、内能：2.2.微观定义：微观定义：系统中所有分子热运动的动能和分子势能的总和系统中所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫做系统的内能。叫做系统的内能。3.3.注意：注意：分子平均动能宏观上由温度决定，分子势能由分分子平均动能宏观上由温度决定，分子势能由分子间距离决定，宏观上由体积决定，也就是内能由系子间距离决定，宏观上由体积决定，也就是内能由系统自身状态决定，因此，两种内能的定义是一致的，统自身状态决定，
21、因此，两种内能的定义是一致的，只是从微观与宏观两个不同角度分析得到。只是从微观与宏观两个不同角度分析得到。4.4.表达式：表达式：W W指外界对系统所做的功指外界对系统所做的功.课堂小课堂小 结结四、关于四、关于W W（符号指外界对系统做的功）的理解：（符号指外界对系统做的功）的理解：1.当气体体积减小时，外界对气体做功，当气体体积减小时，外界对气体做功，W0.2.当气体体积增大时，气体对外界做功，即外当气体体积增大时，气体对外界做功，即外界对气体做负功，界对气体做负功，W0.3.3.当外界为真空，气体体积增大时，我们将这当外界为真空，气体体积增大时，我们将这种种气体向真空的膨胀过程叫做自由膨
22、胀气体向真空的膨胀过程叫做自由膨胀，此时，此时，气体体积虽然增大，由于没有做功的对象，因气体体积虽然增大，由于没有做功的对象，因此在自由膨胀过程中，气体不做功，此在自由膨胀过程中，气体不做功，W=0W=0。4.4.在理想气体的等压过程中，在理想气体的等压过程中，W=-PW=-PV V 。选修选修3 33 3 第十章第十章热力学定律热力学定律10.2热和内能热和内能复习回忆复习回忆问题：问题：在绝热过程之中，系统的内能与做功有什在绝热过程之中，系统的内能与做功有什么关系？么关系？在绝热过程之中，系统内能的增加量等于外界在绝热过程之中，系统内能的增加量等于外界对系统所做的功。对系统所做的功。问题：
23、问题：除了做功可以改变系统的内能以外，还有什除了做功可以改变系统的内能以外，还有什么方式能够改变系统的内能？么方式能够改变系统的内能？UW其中其中W W指外界对系统所做的功指外界对系统所做的功.热传递也能改变系统的内能。热传递也能改变系统的内能。一、热传递：一、热传递：1.1.定义：定义：指热量从一个物体传递给另一个物体或从同一物指热量从一个物体传递给另一个物体或从同一物体的一部分传递到另一部分的物理过程。体的一部分传递到另一部分的物理过程。2.2.条件：条件：存在温度差。存在温度差。4.4.方式：方式：热传导。热传导。热对流。热对流。热辐射。热辐射。3.3.规律：规律：热量总是自发地热量总是
24、自发地从高温物体传给从高温物体传给低温物体，不会低温物体，不会自发地从低温物自发地从低温物体传给高温物体。体传给高温物体。热传导热传导热对流热对流热辐射热辐射问题：问题：观察下面的两幅动态图，指出它们分别观察下面的两幅动态图，指出它们分别是通过什么方式改变内能的？是通过什么方式改变内能的？做功改变系统的内能做功改变系统的内能热传递改变系统的内能热传递改变系统的内能演示实验：演示实验：在一个容器中装入水，将在一个容器中装入水，将温度计插入水中之后，再将一温度计插入水中之后，再将一个高温热源与装水的容器接触，个高温热源与装水的容器接触，你看到了什么现象？你看到了什么现象？温度计的示数变温度计的示数
25、变大。大。水热源热源问题：问题：演示实验中外界没有对演示实验中外界没有对系统做功，实验中发生的发生系统做功，实验中发生的发生的现象说明了什么？的现象说明了什么？不仅仅对系统做功可以改变系统的不仅仅对系统做功可以改变系统的热力学状态，单纯地对系统传热也能改热力学状态，单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态。每一个热力学状变系统的热力学状态。每一个热力学状态都对应有相应的内能。所以演示实验态都对应有相应的内能。所以演示实验说明说明“热量是在单纯的传热过程中系统热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。内能变化的量度。”二、热量：二、热量：1.1.定义：定义：热量是在单纯的传热过程中系统内能变化
26、的量度。热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。即在没有外界做功的情景下，系统吸收的热量在即在没有外界做功的情景下，系统吸收的热量在数值上等于系统内能的增加量。数值上等于系统内能的增加量。2.2.定义式：定义式：UQ(其中其中Q Q指系统吸收的热量，指系统吸收的热量，U U 指指系统内能的增加量。系统内能的增加量。)3.3.关于关于Q Q（符号指吸收的热量）的理解：（符号指吸收的热量）的理解：当系统温度上升时，系统吸收了热量，当系统温度上升时，系统吸收了热量，Q0.当系统温度降低时，系统放出了热量，当系统温度降低时，系统放出了热量，Q0.当系统温度不变时，没有吸收，也没有发出热量，当系统温
27、度不变时，没有吸收，也没有发出热量，Q=0Q=0。3.3.注意：注意：热量是一个过程量，内能是一个状态量，可以热量是一个过程量，内能是一个状态量，可以说系统具有多少内能，不能说系统具有多少热说系统具有多少内能，不能说系统具有多少热量，只能说系统吸收或放出了多少热量。量，只能说系统吸收或放出了多少热量。问题：问题：从热学角度来看，热量与功有什么异同之处？从热学角度来看，热量与功有什么异同之处？三、功与热量：三、功与热量：1.1.相同点：相同点：做功与热传递在改变系统内能方面的作用做功与热传递在改变系统内能方面的作用是等效的，一定数量的功与确定数量的热相对应。是等效的，一定数量的功与确定数量的热相
28、对应。2.2.不同点：不同点：做功是内能与其他形式的能发生转化，而做功是内能与其他形式的能发生转化，而热传递只是不同物体热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分或一个物体的不同部分)之之间内能的转移间内能的转移【例题】【例题】如果铁丝的温度升高了，则（如果铁丝的温度升高了，则（）A.A.铁丝一定吸收了热量铁丝一定吸收了热量 B.B.铁丝一定放出了热量铁丝一定放出了热量C.C.外界可能对铁丝做功外界可能对铁丝做功 D.D.外界一定对铁丝做功外界一定对铁丝做功C【例题】【例题】下列关于热量的说法，正确的是下列关于热量的说法，正确的是 （）A.A.温度高的物体含有的热量多温度高的物体含有的热量多 B
29、.B.内能多的物体含有的热量多内能多的物体含有的热量多C.C.热量、功和内能的单位相同热量、功和内能的单位相同 D.D.热量和功都是过程量，而内能是一个状态量热量和功都是过程量，而内能是一个状态量CDB【例题】【例题】如图所示，如图所示，A A、B B是两个完全相同的球，分是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度处，别浸没在水和水银的同一深度处，A A、B B两球用同一两球用同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液体温度同时缓慢升高到同一值，两球膨胀后
30、，体积相等，度同时缓慢升高到同一值，两球膨胀后，体积相等，则则 （）A AA A球吸收的热量较多球吸收的热量较多B BB B球吸收的热量较多球吸收的热量较多C C两球吸收的热量一样多两球吸收的热量一样多D D无法确定无法确定 【例题】【例题】一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，（若不计气泡内空气分子势能的变上浮起，（若不计气泡内空气分子势能的变化）则（）化）则（）A A气泡对外做功，内能不变，同时放热气泡对外做功，内能不变，同时放热B B气泡对外做功，内能不变，同时吸热气泡对外做功，内能不变，同时吸热C C气泡内能减少，同时放热气泡内能减少，同时放热D D气泡内
31、能不变，不吸热也不放热气泡内能不变，不吸热也不放热B【例题】【例题】器壁透热的气缸放在恒温环境中，如图所器壁透热的气缸放在恒温环境中，如图所示。气缸内封闭着一定量的气体，气体分子间相互示。气缸内封闭着一定量的气体，气体分子间相互作用的分子力可以忽略不计，当缓慢推动活塞作用的分子力可以忽略不计，当缓慢推动活塞Q Q向左向左运动的过程中。有下列说法：运动的过程中。有下列说法：活塞对气体做功，气体的平均动能增加；活塞对气体做功，气体的平均动能增加；活塞对气体做功，气体向外放热；活塞对气体做功，气体向外放热；单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数目增大；单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数目增大；气体的
32、单位分子数增大，压强不变。气体的单位分子数增大，压强不变。其中说法正确的是其中说法正确的是 （）A A B BC C D D C课堂小课堂小 结结一、热传递：一、热传递：1.1.定义：定义：指热量从一个物体传递给另一个物体或从同一物指热量从一个物体传递给另一个物体或从同一物体的一部分传递到另一部分的物理过程。体的一部分传递到另一部分的物理过程。2.2.条件：条件：存在温度差。存在温度差。4.4.方式：方式：热传导。热传导。热对流。热对流。热辐射。热辐射。3.3.规律：规律：热量总是自发地热量总是自发地从高温物体传给从高温物体传给低温物体，不会低温物体，不会自发地从低温物自发地从低温物体传给高温
33、物体。体传给高温物体。热传导热传导热对流热对流热辐射热辐射课堂小课堂小 结结二、热量：二、热量：1.1.定义：定义：热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。即在没有外界做功的情景下，系统吸收的热量在即在没有外界做功的情景下，系统吸收的热量在数值上等于系统内能的增加量。数值上等于系统内能的增加量。2.2.定义式：定义式：UQ(其中其中Q Q指系统吸收的热量，指系统吸收的热量，U U 指指系统内能的增加量。系统内能的增加量。)3.3.关于关于Q Q（符号指吸收的热量）的理解：（符号指吸收的热量）的理解：当系统温度上升时，系统吸收了热量，当系统温度上升
34、时，系统吸收了热量，Q0.当系统温度降低时，系统放出了热量，当系统温度降低时，系统放出了热量，Q0.当系统温度不变时，没有吸收，也没有发出热量，当系统温度不变时，没有吸收，也没有发出热量，Q=0Q=0。3.3.注意：注意：热量是一个过程量，内能是一个状态量，可以热量是一个过程量，内能是一个状态量，可以说系统具有多少内能，不能说系统具有多少热说系统具有多少内能，不能说系统具有多少热量，只能说系统吸收或放出了多少热量。量，只能说系统吸收或放出了多少热量。课堂小课堂小 结结三、功与热量：三、功与热量：1.1.相同点：相同点：做功与热传递在改变系统内能方面的作用做功与热传递在改变系统内能方面的作用是等
35、效的，一定数量的功与确定数量的热相对应。是等效的，一定数量的功与确定数量的热相对应。2.2.不同点：不同点：做功是内能与其他形式的能发生转化，而做功是内能与其他形式的能发生转化，而热传递只是不同物体热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分或一个物体的不同部分)之之间内能的转移间内能的转移选修选修3 33 3 第十章第十章热力学定律热力学定律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复习回忆复习回忆问题：问题：在绝热过程之中，系统的内能与做功有什么关系？在绝热过程之中，系统的内能与做功有什么关系？在绝热过程之中，系统内能的增加量等于外界对系统所在绝热过程之中，系统内能的增加量
36、等于外界对系统所做的功。做的功。UW其中其中W W指外界对系统所做的功指外界对系统所做的功.问题：问题：在没有对系统做功时，系统的内能与传热有什么关在没有对系统做功时，系统的内能与传热有什么关系？系？在没有对系统做功时，系统内能的增加量等于系统所吸在没有对系统做功时，系统内能的增加量等于系统所吸收的热量。收的热量。UQ其中其中Q Q指系统所吸收的热量指系统所吸收的热量.复习回忆复习回忆问题：问题：做功与热传递有什么关系？做功与热传递有什么关系？做功与热传递在改变系统内能方面是等价的。做功与热传递在改变系统内能方面是等价的。问题：问题：当外界既对系统做功，又对系统传热时，当外界既对系统做功，又对
37、系统传热时，系统内能的增加量又如何求解？为什么？系统内能的增加量又如何求解？为什么？内能的增加量等于外界对系统传递的热量与外内能的增加量等于外界对系统传递的热量与外界对系统所做功的和。因为做功与热传递在改变系界对系统所做功的和。因为做功与热传递在改变系统内能方面是等价的。统内能方面是等价的。一、热力学第一定律：一、热力学第一定律：1.1.内容：内容：一个热力学系统的内能增加量等于外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外界对它所做的界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，这个关系叫做功的和，这个关系叫做热力学第一定热力学第一定律律.2.2.表达式：表达式：UW+Q【例题例题】一定量
38、的气体，膨胀过程中是外界一定量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功？如果膨胀对气体做功还是气体对外界做功？如果膨胀时做的功是时做的功是135J135J，同时向外放热，同时向外放热85J85J，气体的，气体的内能变化量是多少？内能是增加了还是减少内能变化量是多少？内能是增加了还是减少了？了？解析：解析：膨胀过程，气体对外做功。膨胀过程，气体对外做功。气体对外做功，气体对外做功，W W取负值，系统放热，取负值，系统放热，Q Q取负值，内能变化量取负值，内能变化量UW+Q=-220J=-220J，负号，负号表示内能减小了。表示内能减小了。物理量物理量意义意义符号符号意义意义符号符号W
39、 WQ QUU一、热力学第一定律：一、热力学第一定律：3.3.定律中各物理量取值的正、负符号及含义：定律中各物理量取值的正、负符号及含义：压缩气体，外压缩气体，外界对系统做功界对系统做功系统内能增加系统内能增加系统吸收热量系统吸收热量+气体膨胀，系统气体膨胀，系统对外界做功（自对外界做功（自由膨胀不做功）由膨胀不做功）-系统放出热量系统放出热量系统内能减小系统内能减小【例题】【例题】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，内能增加内能增加4.34.310105 5J J。在这一过程中，是气体对外做功，。在这一过程中，是气体对外做功，还是外界对气
40、体做功？做了多少功？还是外界对气体做功？做了多少功？解析：解析：Q=+2.7Q=+2.710105 5J JU=+4.3U=+4.310105 5J JUUW+QW+Q得：得：W=1.6W=1.610 10 5 5J J 0 0 ，外界对气体做功。，外界对气体做功。做功和热传递都做功和热传递都 使物体内能改变，使物体内能改变，做功的过程是能量发生了转化，热传做功的过程是能量发生了转化，热传递的过程是能量发生了转移。通过实递的过程是能量发生了转移。通过实验可以证明：在这些转化和转移的过验可以证明：在这些转化和转移的过程中，总的能量应该保持不变。程中，总的能量应该保持不变。二、能量守恒定律：二、能
41、量守恒定律：1.内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空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，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，在转化或转或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变移的过程中其总量保持不变.（增加的（增加的=减小的）减小的）2.2.是一个普遍适用的定律：是一个普遍适用的定律：热力学第一定律是能量守恒定律在热学上热力学第一定律是能量守恒定律在热学上的一种具体表现形式。的一种具体表现形式。这是在这是在1313世纪法国人亨内考制作出的一种世纪法国人亨内考制作出的一种“魔盘魔盘”。转盘中央有一个转动轴
42、，盘子边缘等间距地安装着转盘中央有一个转动轴，盘子边缘等间距地安装着1212根活动根活动短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。亨内考认为，右边向短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。亨内考认为，右边向下运动的球比左边向上运动的球离轴远些，因此，右边的球下运动的球比左边向上运动的球离轴远些，因此，右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大.力矩的不力矩的不平衡使得魔盘会永无休止地如图所示的方向转动下去，并且平衡使得魔盘会永无休止地如图所示的方向转动下去，并且带动机器转动带动机器转动.问题：问题：观察动态图，你看观察动态图，你看到了什么？到了什么？转盘在铁
43、球的带动转盘在铁球的带动下持续不停地运动。下持续不停地运动。三、第一类永动机：三、第一类永动机：1.定义：不需要任何动力或燃料，却能源源不断地不需要任何动力或燃料，却能源源不断地对外做功的机器。或指机械效率对外做功的机器。或指机械效率100%的机器。2.2.第一类永动机不可能制成：第一类永动机不可能制成：违背了能量守恒定律。违背了能量守恒定律。违背了热力学第一定律。违背了热力学第一定律。【例题】【例题】图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞气缸、活塞(连同拉杆连同拉杆)是绝热的，且不漏气，是绝热的，且不漏气，以以U U甲甲、U U乙乙分别表示甲、乙两气室中气
44、体的内能，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（则在将拉杆缓慢向外拉的过程中（）、U U甲甲不变，不变，U U乙乙减小减小、U U甲甲增大，增大，U U乙乙不变不变、U U甲甲增大，增大，U U乙乙减小减小、U U甲甲不变，不变，U U乙乙不变不变C C【例题】【例题】固定容器及可动活塞固定容器及可动活塞P P都是绝热的，中间都是绝热的，中间有一导热的固定隔板有一导热的固定隔板B B，B B的两边分别盛有气体甲和的两边分别盛有气体甲和气体乙。现将活塞气体乙。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
45、气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动P P的的过程中（过程中（）A 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 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 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 D、乙的内能增加，甲的内能不变、乙的内能增加，甲的内能不变甲甲乙乙BPC C【例题】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
46、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【例题】【例题】一定质量的理想气体，从某一状态开始，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，用经过一系列变化后又回一开始的状态，用W W1 1表示外表示外界对气体做的功，界对气体做的功，W W2 2表示气体对外界做的功，表示气体对外界做的功，Q Q1 1表表示气体吸收的热量，示气体吸收的热量，Q Q2 2表示气体放出的热量，则在表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有（整个过程中一定有（）A AQ Q1 1QQ2
47、 2=W=W2 2WW1 1B BQ Q1 1=Q=Q2 2C CW W1 1=W=W2 2 D DQ Q1 1QQ2 2A课堂小课堂小 结结一、热力学第一定律：一、热力学第一定律：1.1.内容：内容：一个热力学系统的内能增加量等于外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外界对它所做的界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，这个关系叫做功的和，这个关系叫做热力学第一定热力学第一定律律.2.2.表达式：表达式：UW+Q课堂小课堂小 结结物理量物理量意义意义符号符号意义意义符号符号W WQ QUU一、热力学第一定律：一、热力学第一定律：3.3.定律中各物理量取值的正、负符号及含义：定律
48、中各物理量取值的正、负符号及含义：压缩气体，外压缩气体，外界对系统做功界对系统做功系统内能增加系统内能增加系统吸收热量系统吸收热量+气体膨胀，系统气体膨胀，系统对外界做功（自对外界做功（自由膨胀不做功）由膨胀不做功）-系统放出热量系统放出热量系统内能减小系统内能减小课堂小课堂小 结结二、能量守恒定律：二、能量守恒定律：1.内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空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，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，在转化或转或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变移的过程中其总量保持不变.
49、（增加的（增加的=减小的）减小的）2.2.是一个普遍适用的定律：是一个普遍适用的定律：热力学第一定律是能量守恒定律在热学上热力学第一定律是能量守恒定律在热学上的一种具体表现形式。的一种具体表现形式。课堂小课堂小 结结三、第一类永动机：三、第一类永动机：1.定义：2.2.第一类永动机不可能制成：第一类永动机不可能制成：违背了能量守恒定律。违背了能量守恒定律。违背了热力学第一定律。违背了热力学第一定律。不需要任何动力或燃料，却能源源不断地不需要任何动力或燃料，却能源源不断地对外做功的机器。或指是机械效率对外做功的机器。或指是机械效率100%的机器。选修选修3 33 3 第十章第十章热力学定律热力学
50、定律10.4热力学第二定律热力学第二定律思考与讨论思考与讨论问题：问题：把煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会儿，鸡蛋的温把煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会儿，鸡蛋的温度降低，水都的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。这度降低，水都的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。这种现象是能够种现象是能够“自发地自发地”进行，还是必须有进行，还是必须有“外界影响外界影响”才能发生？才能发生？问题：问题：原来温度相同的水和鸡原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水的温度降低而蛋，过一会儿水的温度降低而鸡蛋的温度升高，生蛋变成了鸡蛋的温度升高，生蛋变成了熟蛋，熟蛋，这种现象是能够这种现象是能够“自发自发地地”进行进行,还是必
