-热力学第一定律.pptx

自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析第二节热力学第一定律第二节热力学第一定律第三节能量守恒定律第三节能量守恒定律自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析1理解热力学第一定律，并掌握其表达式理解热力学第一定律，并掌握其表达式2能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题3理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律本规律4知道第一类永动机是不可能制成的知道第一类永动机是不可能制成的自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析一、热力学第一定律一、热力学第一定律改变内能的方式：改变内能的方式：和和 功功和和内内能能的的关关系系：若若物物体体不不存存在在热热传传递递，当当 对对它它做做功功时时，它它的的内内能能 ，关关系系式式为为W ；若若物物体体对对外外做做功功，则则W0，U0，表明内能，表明内能 热热传传递递和和内内能能的的关关系系：若若物物体体既既不不对对外外做做功功，外外界界对对物物体体也也不不做做功功，当当物物体体从从外外界界吸吸收收热热量量Q时时，它它的的内内能能 关关系系式式为为Q ；若物体向外放出热量，则；若物体向外放出热量，则Q0，U0，即，即W为正值为正值系统对外界做功，系统对外界做功，W0；系统放热为负：系统放热为负：Q0，即，即U为正值为正值系统内能减少，系统内能减少，U0，即，即U为负值为负值自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析 改变内能的两种方式比较改变内能的两种方式比较 比较项目比较项目做功做功热传递热传递内能变化内能变化外界对物体做功，物体的外界对物体做功，物体的内能增加内能增加物体对外界做功，物体的物体对外界做功，物体的内能减少内能减少物体吸收热量，内能增加物体吸收热量，内能增加物体放出热量，内能减少物体放出热量，内能减少物理实质物理实质其他形式的能与内能之间其他形式的能与内能之间的转化的转化不同物体间或同一物体不不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移同部分之间内能的转移相互联系相互联系做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是相同的是相同的自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析判断是否做功的方法判断是否做功的方法一般情况一般情况下外界对物体做功与否，需看物体的体积是否变化下外界对物体做功与否，需看物体的体积是否变化(1)若物体体积增大，表明物体对外界做功，若物体体积增大，表明物体对外界做功，W0.自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析二、能量守恒定律的理解二、能量守恒定律的理解 能量的存在形式及相互转化能量的存在形式及相互转化各各种种运运动动形形式式都都有有对对应应的的能能：机机械械运运动动有有机机械械能能，分分子子的的热热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等各各种种形形式式的的能能，通通过过某某种种力力做做功功可可以以相相互互转转化化，例例如如：利利用用电电炉炉取取暖暖或或烧烧水水，电电能能转转化化为为内内能能；煤煤燃燃烧烧，化化学学能能转转化化为为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能 与与某某种种运运动动形形式式对对应应的的能能是是否否守守恒恒是是有有条条件件的的，例例如如，物物体体的的机机械械能能守守恒恒，必必须须是是只只有有重重力力做做功功；而而能能量量守守恒恒定定律律是是没没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析能量守恒定律的重要意义能量守恒定律的重要意义(1)找找到到了了各各种种自自然然现现象象的的公公共共量量度度能能量量，从从而而把把各各种种自自然然现现象象用用定定量量规规律律联联系系起起来来，揭揭示示了了自自然然规规律律的的多多样样性性和和统统一一性性(2)突突破破了了人人们们关关于于物物质质运运动动的的机机械械观观念念的的范范围围，从从本本质质上上表表明明了了各各种种运运动动形形式式之之间间相相互互转转化化的的可可能能性性能能量量守守恒恒定定律律比比机机械械能能守守恒恒定定律律更更普普遍遍，它它是是物物理理学学中中解解决决问问题题的的重重要要思思维维方方法法能能量量守守恒恒定定律律与与电电子子的的发发现现、达达尔尔文文的的进进化化论论并并称称19世纪自然科学中三大发现，其重要意义由此可见世纪自然科学中三大发现，其重要意义由此可见(3)具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析第一类永动机失败的原因分析第一类永动机失败的原因分析如如果果没没有有外外界界热热源源供供给给热热量量，则则有有U2U1W，就就是是说说，如如果果系系统统内内能能减减少少，即即U2U1，则则W0故温度升高，选故温度升高，选A.答案答案A图图3-2、3-1自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析【例例2】如图如图3-2、3-2所示，一个小铁块沿半径为所示，一个小铁块沿半径为R0.2 m的半球的半球内壁自上端由静止下滑，当滑至半内壁自上端由静止下滑，当滑至半球底部时，速度为球底部时，速度为1 m/s，设此过程，设此过程中损失的机械能全部变为内能，并有中损失的机械能全部变为内能，并有40%被铁块吸收已知铁的比热容被铁块吸收已知铁的比热容c0.46103 J/(kg)，重力加速度，重力加速度g取取10 m/s2.求铁块升高的温度求铁块升高的温度能量守恒定律的理解和应用能量守恒定律的理解和应用 图图3-2、3-2自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析【变变式式2】如如图图3-2、3-3所所示示，A、B是是两两个个完完全全相相同同的的铁铁球球，A放放在在绝绝热热板板上上，B用用绝绝热热绳绳悬悬挂挂，现现只只让让它它们们吸吸收收热热量量，当当它它们们升升高高相相同同的的温温度度时时，它它们们所所吸吸收收的的热热量量分分别别为为QA、QB，则则()图图3-2、3-3AQAQB BQAQB D无法确定无法确定QA、QB的大小的大小自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析解解析析由由热热胀胀冷冷缩缩可可知知，A、B两两球球体体积积增增加加，所所以以A球球重重心心升升高高，克克服服重重力力做做功功，而而B球球重重心心降降低低，重重力力做做正正功功，A、B两两球球升升高高相相同同的的温温度度，内内能能的的增增加加相相同同，即即U相相同同，由由热热力力学学第第一一定定律律可可知知：QAUWA；QBUWB，故，故QAQB.答案答案C自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析【例3】(双选)如图3-2、3-4所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体自状态A变化到状态B时()A体积必然变大B一定经过体积减小的过程C外界必然对气体做正功D气体必然从外界吸热能的转化与守恒的综合应用能的转化与守恒的综合应用 图图3-2、3-4自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析解析本题是气体状态变化、图象与热力学第一定律结合的综合分析题，连接OA、OB得到两条等容线，故有VBVA，所以A正确；由于没有限制自状态A变化到状态B的过程，所以可先减小气体的体积再增大气体的体积到B状态，故B错误；因为气体体积增大，所以是气体对外做功，C错误，因为气体对外界做功，而气体的温度又升高，内能增大，由热力学第一定律知气体一定从外界吸热，D正确答案AD自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析【变变式式3】(双双选选)一一定定质质量量的的理理想想气气体体的的状状态态变变化化过过程程表表示示在在如如图图3-2、3-5所所示示的的pV图图上上，气气体体先先由由a状状态态沿沿双双曲曲线线经经等等温温过过程程变变化化到到b状状态态，再再沿沿与与横横轴轴平平行行的的直直线线变变化化到到c状状态态，a、c两两点点位于与纵轴平行的直线上，以下说法中正确的是位于与纵轴平行的直线上，以下说法中正确的是()图图3-2、3-5自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析A由由a状态至状态至b状态过程中，气体放出热量，内能不变状态过程中，气体放出热量，内能不变B由由b状状态态至至c状状态态过过程程中中，气气体体对对外外做做功功，内内能能增增加加，平平均均每每个个气体分子在单位时间内与器壁碰撞的次数不变气体分子在单位时间内与器壁碰撞的次数不变Cc状状态态与与a状状态态相相比比，c状状态态分分子子平平均均距距离离较较大大，分分子子平平均均动动能能较大较大Db状状态态与与a状状态态相相比比，b状状态态分分子子平平均均距距离离较较小小，分分子子平平均均动动能能相等相等自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑分分 类类 例例 析析解解析析由由a到到b的的过过程程是是等等温温过过程程，所所以以内内能能不不发发生生变变化化，气气体体体体积积减减小小，所所以以外外界界对对气气体体做做功功，放放出出热热量量；由由b到到c的的过过程程中中，是是等等压压变变化化，体体积积增增大大，温温度度升升高高，内内能能增增加加，而而体体积积增增大大，所所以以气气体体对对外外界界做做功功，应应该该吸吸收收热热量量，因因为为压压强强不不变变，但但是是气气体体分分子子热运动变得剧烈，故分子在单位时间内与器壁的碰撞次数改变热运动变得剧烈，故分子在单位时间内与器壁的碰撞次数改变答案答案AD