高二物理热力学第一定律精选文档.ppt
高二物理热力学第一高二物理热力学第一定律定律本讲稿第一页，共三十二页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分 子子动动 能能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 rr0时,rP;0时,rP;0时，P 最低P 随物态的变化而变化分分 子子势势 能能物体内所有分子的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。物物体体内内能能本讲稿第二页，共三十二页复习题：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.本讲稿第三页，共三十二页2.10Kg 500C 水分子的平均动能_1Kg 500C 水分子平均动能10Kg 500C 水的内能_ 1Kg 500C 的水的内能等于等于大于大于本讲稿第四页，共三十二页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 机械能增大机械能增大C本讲稿第五页，共三十二页改变内能的两种方式做功热传递对内对内对外对外吸热吸热放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）本讲稿第六页，共三十二页（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本讲稿第七页，共三十二页 内能内能是一个状态量状态量，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 热量热量是一个过程量过程量，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，但此时仍有内能本讲稿第八页，共三十二页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）本讲稿第九页，共三十二页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）本讲稿第十页，共三十二页3.10Kg1000C水的内能_10Kg1000C的水蒸气的内能10Kg 00C 水的内能_10Kg 00C 的冰的内能小于小于大于大于 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？本讲稿第十一页，共三十二页学习重点：学习重点：学习难点学习难点：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，、从能量转化的观点理解热力学第一定律，会用会用U=W+Q U=W+Q 分析和计算有关问题。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 2、热力学第一定律、热力学第一定律U=W+QU=W+Q中各物理量的中各物理量的意义及正负号的确定。意义及正负号的确定。本讲稿第十二页，共三十二页学习过程：学习过程：问问：既然做功和热传递都可以改变物体的内能，：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，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我们就来研究这个问题.问问：改变物体内能的方式有哪些？：改变物体内能的方式有哪些？做功做功和热传递和热传递本讲稿第十三页，共三十二页 热力学第一热力学第一定律定律各量的正各量的正负号含义负号含义应用应用能量守能量守恒定律恒定律用动机不用动机不可能制成可能制成 总结总结本讲稿第十四页，共三十二页一、热力学第一定律一、热力学第一定律1.1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那么：出热量，那么：如果外界做的功为，则它的内能如何如果外界做的功为，则它的内能如何变化？变化了多少？变化？变化了多少？如果物体对外界做的功为，则它的内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？能如何变化？变化了多少？本讲稿第十五页，共三十二页2.一个物体，如果外界既没有对物体做功，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：物体也没有对外界做功，那么：如果物体吸收热量，它的内能如何如果物体吸收热量，它的内能如何变化？变化了多少？变化？变化了多少？如果放出热量，它的内能如何变化如果放出热量，它的内能如何变化？变化了多少？变化了多少？本讲稿第十六页，共三十二页3.如果物体在跟外界同时发生如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能做功和热传递的过程中，内能的变化的变化U与热量及做的功与热量及做的功之间又有什么关系呢？之间又有什么关系呢？本讲稿第十七页，共三十二页1.1.一个物体，如果它既没有吸一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，那收热量也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，它么，外界对它做多少功，它的内能就增加多少；物体对的内能就增加多少；物体对外界做多少功，它的内能就外界做多少功，它的内能就减少多少减少多少.返回本讲稿第十八页，共三十二页2.2.如果外界既没有对物体做功，如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那物体也没有对外界做功，那么物体吸收了多少热量，它么物体吸收了多少热量，它的内能就增加多少，物体放的内能就增加多少，物体放出了多少热量，它的内能就出了多少热量，它的内能就减少多少减少多少.返回本讲稿第十九页，共三十二页 U=W+Q U=W+Q 该式表示的是内能的变化量跟功、热该式表示的是内能的变化量跟功、热量的定量关系，在物理学中叫做量的定量关系，在物理学中叫做热力学热力学第一定律第一定律.U U 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 返回本讲稿第二十页，共三十二页二、定律中各量的正、负号及含义二、定律中各量的正、负号及含义物理量 符号意义符号意义W+外界对物体做功物体对外界做功Q+物体吸收热量物体放出热量UU+内能增加内能减少返回本讲稿第二十一页，共三十二页三、应用三、应用 例题：一定量的气体从外界吸收了例题：一定量的气体从外界吸收了2.6102.6105 5J J的热的热量，内能增加了量，内能增加了4.2 104.2 105 5J J。问：问：是气体对外界做了功，还是外界对气体做了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？做了多少焦耳的功？解：根据U=W+Q 得W=U Q=4.2 105J 2.6105J=1.6105J W为正值，外界对气体做功，做了1.6105J 的功。解：同理可得：W =U Q =1.6 105J 2.6105J=1.0105J W为负值，说明气体对外界做功（气体体积变大），做了1.0105J 的功。如果气体吸收的热量仍为如果气体吸收的热量仍为2.6102.6105 5J J不变，但不变，但是内能只增加了是内能只增加了1.6101.6105 5J J，这一过程做功情况怎，这一过程做功情况怎样？样？本讲稿第二十二页，共三十二页四、能量守恒定律四、能量守恒定律演示柴油机的工作过程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用热力学第一定律解释柴油机正常工作时压燃的原理时压燃的原理 活塞压缩气体，活塞对气体做功，由于时间活塞压缩气体，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，可内能，温度升高，达到柴油燃点，可“点燃点燃”柴油。柴油。能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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，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，这就是能化和转移过程中其总量不变，这就是能量守恒定律量守恒定律.本讲稿第二十三页，共三十二页五、永动机不可能制成五、永动机不可能制成永动机：不消耗任何能量，却可以源源永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机不断地对外做功，这种机器叫永动机.人人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机动机.（不吃草的马）（不吃草的马）根据能量守恒定律，任何一部机器，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.P68图10.3-1本讲稿第二十四页，共三十二页本讲稿第二十五页，共三十二页六、总结六、总结1、热力学第一定律：、热力学第一定律：U=W+Q U=W+Q 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，体；在转化和转移过程中其总量不变，这就是这就是能量守恒定律能量守恒定律.本讲稿第二十六页，共三十二页一一定定量量的的气气体体吸吸收收热热量量，体体积积膨膨胀胀并并对对外外做做功功，则则此过程的末态与初态相比，此过程的末态与初态相比，（）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例题例题例题例题1 1、D本讲稿第二十七页，共三十二页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气体从外界只收热量，气体的内能一定增大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气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均 动能越大动能越大D气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均 动能越大动能越大例题例题2、D本讲稿第二十八页，共三十二页例题例题例题例题3 3、下列说法正确的是下列说法正确的是 （）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本讲稿第二十九页，共三十二页例题例题例题例题4 4：一一定定质质量量的的理理想想气气体体，从从某某一一状状态态开开始始，经经过过一一系系列列变变化化后后又又回回一一开开始始的的状状态态，用用W1表表示示外外界界对对气气体体做做的的功功，W2表表示示气气体体对对外外界界做做的的功功，Q1表表示示气气体体吸吸收收的的热热量量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有（）AQ1Q2=W2W1BQ1=Q2CW1=W2 DQ1Q2点拨：点拨：整个过程的内能不变，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=W2W1A本讲稿第三十页，共三十二页 如如图图所所示示,密密闭闭绝绝热热的的具具有有一一定定质质量量的的活活塞塞,活活塞塞的的上上部部封封闭闭着着气气体体,下下部部为为真真空空,活活塞塞与与器器壁壁的的摩摩擦擦忽忽略略不不计计,置置于于真真空空中中的的轻轻弹弹簧簧的的一一端端固固定定于于理理想想气气体体容容器器的的底底部部.另另一一端端固固定定在在活活塞塞上上,弹弹簧簧被被压压缩缩后后用用绳绳扎扎紧紧,此此时时弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能为为EP(弹弹簧簧处处于于自自然然长长度度时时的的弹弹性性势势能能为为零零),现现绳绳突突然然断断开开,弹弹簧簧推推动动活活塞塞向向上上运运动动,经经过过多多次次往往复复运运动动后后活活塞塞静静止止,气气体体达达到到平平衡衡态态,经经过此过程过此过程（）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例题例题5、理想理想气体气体 D本讲稿第三十一页，共三十二页同学们，再见本讲稿第三十二页，共三十二页
