人教版高中物理 10.3热力学第一定律热力学第一定律课件.ppt

第十章第十章热力学定律热力学定律2021/8/9 星期一13 热力学第一定律热力学第一定律2021/8/9 星期一2改变内能的两种方式改变内能的两种方式要让物体的内能增加要让物体的内能增加20J，有什么方法？，有什么方法？2021/8/9 星期一32021/8/9 星期一4热力学第一定律热力学第一定律1、内容：、内容：物体内能的增加等于外界对物体所做的功与从物体内能的增加等于外界对物体所做的功与从 外界吸收的热量之和。外界吸收的热量之和。2、表达式：、表达式：UW+Q3 3、符号规定：、符号规定：UWQ+-增加量增加量减小量减小量对内做功对内做功对外做功对外做功吸热吸热放热放热2021/8/9 星期一5热力学第一定律对三大气体定律的解释热力学第一定律对三大气体定律的解释PVABCD2021/8/9 星期一6能量守恒定律能量守恒定律1 1、内容：、内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式能从一种形式转化转化为另一种形式，或者从一个物体为另一种形式，或者从一个物体转移转移到到别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变.是一个普遍适用的定律。是一个普遍适用的定律。2 2、能量守恒定律的重要性、能量守恒定律的重要性将各种现象联系在一起将各种现象联系在一起指导着人们的生产、科研指导着人们的生产、科研泡利和费米利用能量守恒预言了中微子的存在泡利和费米利用能量守恒预言了中微子的存在1919世纪自然科学三大发现之一世纪自然科学三大发现之一宣告了第一类永动机造不成宣告了第一类永动机造不成2021/8/9 星期一7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1 不消耗任何能量，却可以源不消耗任何能量，却可以源不消耗任何能量，却可以源不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫源不断地对外做功，这种机器叫源不断地对外做功，这种机器叫源不断地对外做功，这种机器叫永动机永动机永动机永动机.人们把这种不消耗能量的人们把这种不消耗能量的人们把这种不消耗能量的人们把这种不消耗能量的永动机叫永动机叫永动机叫永动机叫第一类永动机第一类永动机第一类永动机第一类永动机（不吃草（不吃草（不吃草（不吃草的马）。的马）。的马）。的马）。2021/8/9 星期一82021/8/9 星期一92021/8/9 星期一102021/8/9 星期一11例例1 1、如图所示的容器，如图所示的容器，A A、B B中各有一个可自由移动的活中各有一个可自由移动的活塞，活塞下面是水上面是大气、大气压恒定，塞，活塞下面是水上面是大气、大气压恒定，A A、B B间带有间带有阀门阀门K K的管道相连，整个装置与外界绝热，开始时的管道相连，整个装置与外界绝热，开始时A A的水面的水面比比B B高，开启高，开启K K，A A中的水逐渐向中的水逐渐向B B中流，最后达到平衡，在中流，最后达到平衡，在这个过程中（这个过程中（）A.A.大气压力对水作功，水的内能增加大气压力对水作功，水的内能增加B.B.水克服大气压力作功，水的内能减少水克服大气压力作功，水的内能减少C.C.大气压力对水不作功，水的内能不变大气压力对水不作功，水的内能不变D.D.大气压力对水不作功，水的内能增加大气压力对水不作功，水的内能增加D2021/8/9 星期一12例例2 2、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)被压缩至被压缩至状态状态(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AB2021/8/9 星期一13例例3 3、如图所示，固定在水平面上的汽缸内，用活塞封闭如图所示，固定在水平面上的汽缸内，用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸间无摩擦且和周围环一定质量的理想气体，活塞与汽缸间无摩擦且和周围环境没有热交换，当用一个水境没有热交换，当用一个水平恒力平恒力F F向外拉动活塞时，下向外拉动活塞时，下列叙述正确的是（列叙述正确的是（）A A、由于没有热交换，汽缸内气体的温度不变、由于没有热交换，汽缸内气体的温度不变B B、由于拉力对活塞做正功，气体的温度升高、由于拉力对活塞做正功，气体的温度升高C C、由于气体体积变大，所以气体内能变大、由于气体体积变大，所以气体内能变大D D、由于气体膨胀对外做功，所以气体内能减小、由于气体膨胀对外做功，所以气体内能减小FD2021/8/9 星期一14例例4 4、如图所示，绝热隔板如图所示，绝热隔板K K把绝热的气缸分隔成体积相把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，等的两部分，K K与气缸壁的接触是光滑的。两部分中分与气缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体别盛有相同质量、相同温度的同种气体a a和和b b。气体分。气体分子之间相互作用势能可忽略。现通过电热丝对气体子之间相互作用势能可忽略。现通过电热丝对气体a a 加加热一段时间后，热一段时间后，a a、b b 各自达到新的平衡，则各自达到新的平衡，则（）A.a A.a 的体积增大了，压强变小了的体积增大了，压强变小了B.bB.b的温度升高了的温度升高了C.C.加热后加热后a a 的分子热运动比的分子热运动比b b 的的分子热运动更激烈分子热运动更激烈D.aD.a增加的内能大于增加的内能大于b b 增加的内能增加的内能BCD2021/8/9 星期一15例例5 5、如图所示，固定容器及可动活塞如图所示，固定容器及可动活塞P P都是绝热的，中都是绝热的，中间有一导热的固定隔板间有一导热的固定隔板B B，B B的两边分别盛有气体甲和乙，的两边分别盛有气体甲和乙，现将活塞现将活塞P P缓慢地向缓慢地向B B移动一段距离，已知气体的温度随移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动其内能的增加而升高，则在移动P P的过程中（的过程中（）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BPC2021/8/9 星期一16例例6 6、如图所示，导热气缸开口向下，内有理想气体，缸如图所示，导热气缸开口向下，内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个砂桶，砂桶内活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个砂桶，砂桶装满砂子时，活塞恰好静止，现在把砂桶底部钻一小洞，装满砂子时，活塞恰好静止，现在把砂桶底部钻一小洞，细砂慢慢流出，并缓慢降低气缸外部环境的温度，则细砂慢慢流出，并缓慢降低气缸外部环境的温度，则()()A A、气体压强增大，内能一定增大、气体压强增大，内能一定增大B B、外界对气体做功，气体温度可能降低、外界对气体做功，气体温度可能降低C C、气体体积减小，压强增大，内能一定减小、气体体积减小，压强增大，内能一定减小D D、外界对气体做功，气体内能一定增大、外界对气体做功，气体内能一定增大C2021/8/9 星期一17例例7 7、如如图图所所示示,绝绝热热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E EP P(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活塞静止后活塞静止,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 D2021/8/9 星期一18