鲁科版选择性必修三3.1热力学第一定律学案.docx
第1节 热力学第一定律学案学习目标：1 .理解热力学第一定律.2 .会用AU=%+Q解决相关问题.3 .知道第一类永动机不可能制成.基础知识：一、功、热量与内能1 .改变物体内能的两种方式做功和热传递.2 .物体内能的改变(1)如果物体与外界无热传递，若外界对物体做功，则物体的内能增加;若 物体对外做功，物体的内能减少.(2)如果物体既不对外做功，外界也不对物体做功，则物体吸收热量时，它 的内能增加;物体放出热量时，它的内能减少.3 .热力学第一定律(1)内容：物体内能的增加量AU等于外界对物体所做的功沙与物体从外界 吸收的热量。之和.(2)表达式：A。=少+0.4 .热力学第一定律的意义(1)内能的变化必然伴随有做功或热传递.(2)一切涉及热现象的宏观过程中，能量可以发生转移或转化,此过程中总 能量守恒.二、第一类永动机1 .概念：不消耗任何能量而能永远对外做功的机器.2 .结果1718世纪，人们提出了许多永动机设计方案，但都以失败而告终.3 .原因设想能量能够无中生有地创造出来，违背了热力学第一定律.4 . 启示人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律.重难点理解：一、功、 热传递、内能之间的变化关系1 .做功与内能的变化的关系(1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的 过程.(2)在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内 能，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，就有多少内能转化为其他形 式的能，物体的内能就减少多少.2 .热传递与内能变化的关系(1)在单纯传热中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少；系 统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少.即AU=U2Ui =。.(2)传热改变物体内能的过程是不同物体之间(或同一物体不同部分之间)内 能转移的过程.3 .改变内能两种方式的比较比较项目做功热传递内能变化外界对物体做功，物体的内能增 力口；物体对外界做功，物体的内 能减少物体吸收热量，内能增加；物体 放出热量，内能减少物理 实质其他形式的能与内能之间的转化不同物体间或同一物体不同部 分之间内能的转移相互联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的做功改变物体内能的一种方法是改变物体内部的分子的平均动能，即改变 温度；另一种方法是通过做功改变物体的体积从而改变内能的大小.不过要注意 的是气体的体积减小时分子势能不一定增加.典例1：如图所示，在紫铜管内滴入乙醛，盖紧管塞.用手拉住绳子两端迅速往复拉动，管塞会被冲开.管塞被冲开前()A.外界对管内气体做功，气体内能增大B.管内气体对外界做功，气体内能减小C.管内气体内能不变，压强变大D.管内气体内能增大，压强变大D 克服绳与金属管间的摩擦做功，使管壁内能增大，温度升高.通过热 传递，乙醛的内能增大，温度升高，直至沸腾，管塞会被冲开.管塞被冲开前 管内气体内能增大，压强变大.选项D正确. 二、热力学第一定律1 .对的理解热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程推广到一般情况，既 有做功又有热传递的过程，其中。表示内能改变的数量，邛表示做功的数量，Q表示外界与物体间传递的热量.2.对公式0、。、少符号的规定WQAt/正号外界对物体做功物体吸收热量内能增加负号物体对外界做功物体放出热量内能减少3.应用热力学第一定律解题的一般步骤(1)首先选定研究对象是哪个物体或哪个热力学系统.(2)根据符号法则写出各已知量(%、。、AS的正、负.(3)根据方程求出未知量.(4)再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况.4 .判断气体做功正、 负的方法(1)若气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0.(2)若气体体积变小，表明外界对气体做功，W>0.5 .几种常见的气体变化过程(1)绝热过程：过程是绝热的，则0=0, W=AU,外界对气体做的功等于气 体内能的增加.(2)等容过程：在该过程中气体不做功，即邛=0,则气体吸收的热 量等于气体内能的增加.(3)等温过程：在过程的始末状态，气体的内能不变，即AU=0,则+。=0或 W=Q,表示气体吸收的热量全部用来对外做功或外界对气体所做的功全部转 换为热量放出.气体状态变化与物理量对应方法(1)绝热过程：气体与外界没有热交换.(2)导热良好：气体与外界有热交换，且与外界温度保持相同.(3)体积减小，外界对气体做功；体积增大(不是对真空膨胀)，气体对外界做 功.(4)温度升高，理想气体的内能增加；温度降低，理想气体的内能减少.典例2：(1)一定量的气体从外界吸收了 2.6X105 j的热量，内能增加了4.2X105 j,是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少功？(2)一定质量的气体，从外界吸收3.5X105 j的热量，同时气体对外界做功2.3义105 j,则气体的内能怎样变化？解析(1)根据热力学第一定律表达式中的符号法则，知2=2.6X105 J, At/=4.2X105 J.由 AU=%+Q,贝U %=AU-Q=4.2X 105 J-2.6X105 J=1.6X105 J.%>0,说明是外界对气体做了功.(2)2=3.5X105 j, PF=-2.3X105 J,则AU=Q+%=1.2X 1()5 j,AU为正值，说明气体的内能增加1.2X105 J.答案(1)外界对气体做功1.6X105J (2)增加了 1.2X105 j练习:1 .关于热传递，下列说法正确的是()A.热传递的实质是温度的传递B.物体间存在着温度差，才能发生热传递C.热传递可以在任何情况下进行D.物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量2 .下列说法正确的是()A.物体放出热量，其内能一定减小B.物体对外做功，其内能一定减小C.物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D.物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变3 .图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M, N两筒间密闭了一定质量的气体，/可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在/向下滑动的过程中（）A.外界对气体做功，气体内能增大B.外界对气体做功，气体内能减小C.气体对外界做功，气体内能增大D.气体对外界做功，气体内能减小4 .如图所示是封闭的气缸，内部封闭有一定质量的理想气体.外力推动活气体的（）塞尸压缩气体，对汽缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热200 J,则汽缸内A.温度升高，内能增加600 JB.温度升高，内能减少200 JC.温度降低，内能增加600 JD.温度降低，内能减少200 J参考答案：1.B 热传递实质上是内能在两物体间或同一物体各部分间发生转移，故A 错误；热传递发生的条件是物体间存在着温度差，高温物体放出热量，低温物 体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不会发生热传递，故B正确，C 错误；物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是热传递引 起的，还可以用做功的方式改变物体的内能，故D错误.2. C 物体放出热量，若外界对物体做功的数值大于放出的热量，内能可 能增加，故A错误；物体对外做功，若同时从外界吸收的热量大于做功的数值, 则内能增加，故B错误；物体吸收热量，同时对外做功力,如二者相等，则内 能可能不变，若则内能增加，若%则内能减少，故c正确；物体 放出热量，QV0,同时对外做功，/vo,则AUV0,故内能一定减少，故D错 误.3. A 筒内气体不与外界发生热交换，当气体体积变小时，则外界对气体 做功，外界对气体做功使气体的内能增大，A正确.4. A 由热力学第一定律：U= W+Q得AU=800 J + （-200 J） = 600 J, 一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，AU=600 J>0,故温度一定升高, A选项正确.
