二、热力学第一定律.doc

10.3热力学第一定律 能量守恒定律
主讲人：陈望
【温故知新】
1.改变内能的方式： 和 ．
2.功和内能的关系：若不存在热传递，当外界对系统做功时，W>0，ΔU>0，表明系统内能 ，（填“增加”或“减少”）关系式为W＝ ；若系统对外做功，则W<0，ΔU<0，表明系统内能 （填“增加”或“减少”）．
判断做功情况的方法，看系统的 是否变化．
(1)若系统体积减小，表明 对 做功，W>0；
(2)若系统体积增大，表明 对 做功，W<0.
特别的：气体的真空自由膨胀不做功。
【小试牛刀】1.如图所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有理想气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中(　　)
A．气体对外界做功，温度降低，内能减少
B．气体对外界做功，温度不变，内能不变
C．气体不做功，温度不变，内能不变
D．气体不做功，温度不变，内能减少
3.热传递和内能的关系：若系统既不对外做功，外界对系统也不做功，当系统从外界吸收热量Q时，则Q>0，ΔU>0，表明系统内能 （填“增加”或“减少”）．关系式为Q＝ ；若系统向外放出热量，则Q<0，ΔU<0，表明系统内能 （填“增加”或“减少”）．
一、热力学第一定律
【思维探究】内能增量、做功、热传递的定量关系
1）对一个绝热过程，外界对系统做功20 J，系统内能改变了多少？
2）对一个无做功的过程，若外界给系统传递20 J的热量，系统内能改变了多少？
20 J的功能否等于20 J的热量？
3）若外界先对系统做20J功，再给系统传递20J的热量，系统的内能改变了多少？
4）若外界对系统做20J功的同时，吸收20J的热量，系统的内能改变多少？
总结：当外界对系统做功的同时系统吸热，系统内能的增量等于
【自研教材】P54页 1、2、3自然段完成下面内容。
1. 热力学第一定律内容：

2. 公式：D
3. 意义：热力学第一定律反映了 、 跟 改变量之间的定量关系．
4. 公式中+ 、-的意义：
物理量
符号
意义
符号
意义
W
+
外界对 做功
－
系统对 做功
Q
+
系统 热量
－
系统 热量
ΔU
+
系统内能
－
系统内能
【学以致用】2.空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105 J的功，同时空气的内能增加了1.5×105 J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？
(1)明确研究对象：
(2)列出做功、热传递、内能改变量的情况：
分别列出系统吸收或放出的热量；外界对系统所做的功或系统对外所做的功；内能是增加还是减少。
(3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W列出方程进行求解．
(4)正负号及其物理意义．

【体验成功】3.图是密闭的气缸密封了一定质量的理想气体，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的 （ ）
A．温度升高，内能增加600 J B．温度升高，内能减少200 J
C．温度降低，内能增加600 J D．温度降低，内能减少200 J
5.三种特殊情况
条件
过程
结果公式
意义
Q=0
绝热过程
W=
外界对系统做的功等于
W=0
只传热不做功
Q=
系统吸收的热量等于
ΔU=0
始末状态内能
不变
W=
Q=

Q=
外界对系统做功等于
系统吸收的热量等于
一般气体的内能由气体的 和 共同决定。
理想气体的内能只由气体的 决定。
6.理想气体的三种热学过程比较：
热学过程
压强P
体积V
温度T
内能U
热量Q
外界做功W
等温变化
增大

不变

减小

等容过程
增大
不变

0
减小

0
等压过程
不变
增大

减小

【小试牛刀】4.（双选）如图所示，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
【典例剖析】5.如图一定质量的理想气体从状态A先后经过等压、等容和等温过程完成一个循环，A、B、C状态参量如图所示，气体在状态A的温度为27 ℃，求：
(1)气体在状态B的温度TB；
(2)气体从A→B→C状态变化过程中与外界交换的总热量Q.

二、 能量守恒定律
自研教材P54-55页，完成如下内容：
1. 内容：能量既不会 ，也不会 ，它只能从 转化为 ，或者从 转移到 ，在转化或转移的过程中 保持不变.
2. 能量守恒定律的发现过程？
3. 能量守恒定律的重要性
1）是一个普遍适用的定律
2）将原来人们认为互不相关的各种现象
——联系在一起。
3）指导着人们的生产、科研
和 用能量守恒预言了 的存在
4）19世纪自然科学三大发现之一
19世纪的三大发现包括：
三、 永动机不可能制成
自研教材P54-55页，完成如下内容：
1.什么是第一类永动机？
2.第一类永动机不可能制成的原因：
【小试牛刀】6.一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，未从木块中穿出．对于这一过程，下列说法中正确的是 （　　）
A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能
B．子弹减少的动量等于木块增加的动量
C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和
D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块的内能增量之和
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