《熱力學(xué)第一定律能量守恒定律.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《熱力學(xué)第一定律能量守恒定律.ppt（48頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、3熱力學(xué)第一定律能量守恒定律,一、熱力學(xué)第一定律1定律內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的與外界對(duì)它所做的功的和2數(shù)學(xué)表達(dá)式：U.,熱量,QW,二、能量守恒定律1能量守恒定律內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式為另一種形式，或者從一個(gè)物體到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中保持不變2意義(1)各種形式的能可以(2)各種物理現(xiàn)象可以用聯(lián)系在一起,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,能量的總量,相互轉(zhuǎn)化,能量轉(zhuǎn)化守恒定律,三、永動(dòng)機(jī)不可能制成1第一類永動(dòng)機(jī)：不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地的機(jī)器2第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因：違背了定律.,對(duì)外做功,能量守恒,元貝駕考元貝駕考2016科目一科
2、目四金手指考試金手指駕駛員考試,一、對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解1熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內(nèi)能過程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系此定律是標(biāo)量式，應(yīng)用時(shí)熱量的單位應(yīng)統(tǒng)一為國際單位制中的焦耳2對(duì)公式UQW符號(hào)的規(guī)定,3.幾種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則Q0，WU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加(2)若過程中不做功，即W0，則QU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加(3)若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即U0，則WQ0或WQ，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量,【特別提醒】(1)應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時(shí)要明確研究的對(duì)象是哪個(gè)物體或者是哪個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)(2
3、)應(yīng)用熱力學(xué)第一定律計(jì)算時(shí)，要依照符號(hào)法則代入數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)果的正、負(fù)也同樣依照規(guī)則來解釋其意義,一定量的氣體在某一過程中，外界對(duì)氣體做了8104J的功，氣體的內(nèi)能減少了1.2105J，則下列各式中正確的是()AW8104J，U1.2105J，Q4104JBW8104J，U1.2105J，Q2105JCW8104J，U1.2105J，Q2104JDW8104J，U1.2105J，Q4104J,解析：本題主要考查熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用，因?yàn)橥饨鐚?duì)氣體做功，W取正值，即W8104J；內(nèi)能減少，U取負(fù)值，即U1.2105J；根據(jù)UWQ，可知QUW1.210581042105J，即B選項(xiàng)正確答案：B,二、能量
4、守恒定律的理解1能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化各種運(yùn)動(dòng)形式都有對(duì)應(yīng)的能：機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)機(jī)械能，分子的熱運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)內(nèi)能，還有諸如電磁能、化學(xué)能、原子能等各種形式的能，通過某種力做功可以相互轉(zhuǎn)化，例如：利用電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；煤燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；列車剎車后，輪子溫度升高，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能2與某種運(yùn)動(dòng)形式對(duì)應(yīng)的能是否守恒是有條件的，例如，物體的機(jī)械能守恒，必須是只有重力做功；而能量守恒定律是沒有條件的，它是一切自然現(xiàn)象都遵守的基本規(guī)律,3能量守恒定律的重要意義(1)找到了各種自然現(xiàn)象的公共量度能量，從而把各種自然現(xiàn)象用定量規(guī)律聯(lián)系起來，揭示了自然規(guī)律的多樣性和統(tǒng)一性(2)突破了人們關(guān)于物質(zhì)運(yùn)
5、動(dòng)的機(jī)械觀念的范圍，從本質(zhì)上表明了各種運(yùn)動(dòng)形式之間相互轉(zhuǎn)化的可能性能量守恒定律比機(jī)械能守恒定律更普遍，它是物理學(xué)中解決問題的重要思維方法能量守恒定律與電子的發(fā)現(xiàn)、達(dá)爾文的進(jìn)化論并稱19世紀(jì)自然科學(xué)中三大發(fā)現(xiàn)，其重要意義由此可見(3)具有重大實(shí)踐意義，即徹底粉碎了永動(dòng)機(jī)的幻想,4第一類永動(dòng)機(jī)失敗的原因分析如果沒有外界熱源供給熱量，則有U2U1W，就是說，如果系統(tǒng)內(nèi)能減少，即U2U1，則W0，系統(tǒng)對(duì)外做功是要以內(nèi)能減少為代價(jià)的，若想源源不斷地做功，就必須使系統(tǒng)不斷回到初始狀態(tài)，在無外界能量供給的情況下，是不可能的,下列對(duì)能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識(shí)不正確的是()A某種形式的能量減少，一定存在其他形式
6、能量的增加B某個(gè)物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加C不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器永動(dòng)機(jī)是不可能制成的D石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機(jī)械能消失了,解析：A選項(xiàng)是指不同形式的能量間的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的B選項(xiàng)是指能量在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移過程中是守恒的這正好是能量守恒定律的兩個(gè)方面轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移任何永動(dòng)機(jī)都是不可能制成的，它違背了能量守恒守律所以A、B、C正確D選項(xiàng)中石子的機(jī)械能在變化，比如受空氣阻力作用，機(jī)械能可能減少，但機(jī)械能并沒有消失，能量守恒定律表明能量既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消失，故D是錯(cuò)的答案：D,教材資料分析說一說教材P56如圖所示是歷史上有名的一種永
7、動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)從圖上看，設(shè)計(jì)者為什么認(rèn)為這個(gè)機(jī)器會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去？不用能量的概念，你能不能說明它不會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去？,【點(diǎn)撥】這種永動(dòng)機(jī)是在一個(gè)輪子的邊緣等距地安裝12根活動(dòng)短桿，桿端分別套上一個(gè)重球無論輪子轉(zhuǎn)到什么位置，右邊的各個(gè)重球總比左邊的各個(gè)重球離軸心更遠(yuǎn)一些設(shè)想，右邊更大的作用特別是右邊甩過去的重球作用在離軸較遠(yuǎn)的距離上，根據(jù)杠桿平衡原理可知，就會(huì)使輪子按照箭頭所示的方向永不停息地旋轉(zhuǎn)下去，至少轉(zhuǎn)到輪軸磨壞時(shí)為止但是，實(shí)際上輪子轉(zhuǎn)動(dòng)一兩圈后就停了下來在這種永動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，我們總可以找到一個(gè)平衡位置，在這個(gè)位置上，各個(gè)力恰好相互抵消，不再有任何推動(dòng)力使它運(yùn)動(dòng)，永動(dòng)機(jī)必然會(huì)在這個(gè)平衡位置上靜止下
8、來，成為不動(dòng)機(jī).,空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，活塞對(duì)空氣做了2105J的功，同時(shí)空氣的內(nèi)能增加了1.5105J，這一過程中空氣向外界傳遞的熱量是多少？,解析：選擇被壓縮的空氣為研究對(duì)象，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有UWQ.由題意可知W2105J，U1.5105J，代入上式得QUW1.5105J2105J5104J.負(fù)號(hào)表示空氣向外釋放熱量，即空氣向外界傳遞的熱量為5104J.答案：5104J,【反思總結(jié)】應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟(1)首先應(yīng)明確研究對(duì)象是哪個(gè)物體或者是哪個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)(2)分別列出物體或系統(tǒng)吸收或放出的熱量；外界對(duì)物體或系統(tǒng)所做的功或物體或系統(tǒng)對(duì)外所做的功(3)根據(jù)熱力學(xué)第一定律UQ
9、W列出方程進(jìn)行求解(4)特別應(yīng)注意的就是物理量的正負(fù)號(hào)及其物理意義,【跟蹤發(fā)散】11：一定質(zhì)量的氣體，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，內(nèi)能增加了160J，下列是關(guān)于內(nèi)能變化的可能原因的說法，其中不可能的是()A從A到B的絕熱過程中，外界對(duì)氣體做功160JB從A到B的單純傳熱過程中，外界對(duì)氣體傳遞了160J的熱量C從A到B的過程中吸熱280J，并對(duì)外界做功120JD從A到B的過程中放熱280J，外界對(duì)氣體做功120J,解析：由熱力學(xué)第一定律UWQ可知，A、B、C正確，D錯(cuò)誤答案：D,2011山東卷36(2)氣體溫度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示玻璃測溫泡A內(nèi)充有理想氣體，通過細(xì)玻璃管B和水銀壓強(qiáng)計(jì)相連開始時(shí)A處于
10、冰水混合物中，左管C中水銀面在O點(diǎn)處，右管D中水銀面高出O點(diǎn)h114cm，后將A放入待測恒溫槽中，上下移動(dòng)D，使C中水銀面仍在O點(diǎn)處，測得D中水銀面高出O點(diǎn)h244cm.(已知外界大氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76cmHg),(1)求恒溫槽的溫度(2)此過程A內(nèi)氣體內(nèi)能_(填“增大”或“減小”)，氣體不對(duì)外做功，氣體將_(填“吸熱”或“放熱”),答案：(1)91(2)增大吸熱,【跟蹤發(fā)散】21：帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體，氣體開始處于狀態(tài)a，然后經(jīng)過過程ab到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過過程ac到達(dá)狀態(tài)c，b、c狀態(tài)溫度相同，如VT圖所示設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強(qiáng)分別為pb和pc，在
11、過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac，則(填入選項(xiàng)前的字母，有填錯(cuò)的不得分)()Apbpc，QabQacBpbpc，QabQacCpbpc，QabQacDpbpc，QabQac,解析：一定量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，從狀態(tài)a到狀態(tài)b，和到狀態(tài)c，兩過程溫度升高相同，即內(nèi)能增加相同，但b狀態(tài)體積比a狀態(tài)大，所以從a狀態(tài)到b狀態(tài)要對(duì)外界做功，由熱力學(xué)第一定律知QabQac，由于b、c狀態(tài)溫度相同，由玻意耳定律，pbpc，故C正確答案：C,如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為20kg的絕熱汽缸豎直放置，絕熱活塞的質(zhì)量為5kg，處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)被封閉氣體的高度為50cm，現(xiàn)在活塞上方加一15kg的物體，待穩(wěn)
12、定后，被封閉氣體的高度變?yōu)?0cm.求在這一過程中氣體的內(nèi)能增加多少(g取10m/s2，不考慮活塞受到的大氣壓力及摩擦阻力),思路點(diǎn)撥：絕熱過程外界對(duì)氣體做功內(nèi)能增加UW解析：由能量守恒定律可知，內(nèi)能的增加等于活塞和物體重力勢能的減少，UE(Mm)gh(155)10(5040)102J20J.答案：20J,【跟蹤發(fā)散】31：水能不產(chǎn)生污染物，是一種清潔能源，位于美國和加拿大交界處的尼亞加拉瀑布流量可達(dá)每秒6000m3，而且一年四季流量穩(wěn)定，瀑布落差為50m若利用這一資源發(fā)電，設(shè)其發(fā)電效率為50%，估算發(fā)電機(jī)的輸出功率(g取10m/s2),解析：每秒流下的水的質(zhì)量mV11036000kg6106
13、kg減少的機(jī)械能Emgh61061050J3109J設(shè)發(fā)電機(jī)的輸出功率為P，則由能量守恒定律可得EPt解得P310950%W1.5109W.答案：1.5109W,1第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，這是因?yàn)橛绖?dòng)機(jī)()A不符合機(jī)械能守恒定律B違背了能量守恒定律C做功產(chǎn)生的熱不符合熱功當(dāng)量D找不到合適的材料和合理的設(shè)計(jì)方案解析：第一類永動(dòng)機(jī)是指不需要消耗任何能量就能對(duì)外做功的機(jī)器，因此第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成不是找不到合適的材料和合理的設(shè)計(jì)方案的問題，而是它不符合自然界中的能量守恒定律故正確答案為B.答案：B,2.圖是密閉的氣缸，外力推動(dòng)活塞P壓縮氣體，對(duì)缸內(nèi)氣體做功800J，同時(shí)氣體向外界放熱200J缸
14、內(nèi)氣體的()A溫度升高，內(nèi)能增加600JB溫度升高，內(nèi)能減少200JC溫度降低，內(nèi)能增加600JD溫度降低，內(nèi)能減少200J解析：由熱力學(xué)第一定律WQU，代入數(shù)據(jù)解得：U600J，故氣體內(nèi)能增加600J，同時(shí)可判定氣體的溫度一定升高，選A.答案：A,3(2011廣東卷14)如圖為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動(dòng)，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動(dòng)的過程中(),A外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大B外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小C氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大D氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小解析：M向下滑動(dòng)的過程中，氣體被壓縮，外界對(duì)氣體做功
15、，又因?yàn)榕c外界沒有熱交換，所以氣體內(nèi)能增大答案：A,4如圖所示，絕熱汽缸中間用固定栓將可無摩擦移動(dòng)的導(dǎo)熱隔板固定，隔板質(zhì)量不計(jì)，左右兩室中分別充有一定量的氫氣和氧氣(視為理想氣體)初始時(shí)，兩室中氣體的溫度相等，氫氣的壓強(qiáng)大于氧氣的壓強(qiáng)，松開固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡下列說法中正確的是(),A初始時(shí)氫分子的平均動(dòng)能大于氧分子的平均動(dòng)能B系統(tǒng)重新達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的內(nèi)能比初始時(shí)的小C松開固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡的過程中，有熱量從氧氣傳遞到氫氣D松開固定栓直至系統(tǒng)重新達(dá)到平衡的過程中，氧氣的內(nèi)能先增大后減小,解析：溫度是分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，初始時(shí)，氫氣和氧氣的溫度相同，分子平均動(dòng)能相同，A錯(cuò)誤；
16、汽缸絕熱，氣體與汽缸外部沒有傳熱，汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能不會(huì)變化，B錯(cuò)誤；在剛松開固定拴時(shí)氫氣膨脹，對(duì)氧氣做功，氫氣內(nèi)能減小，溫度降低，氧氣內(nèi)能增加，溫度升高，由于隔板是導(dǎo)熱的，熱量從氧氣傳到氫氣，直至溫度相同，氧氣的內(nèi)能又減小，C、D正確答案：CD,5對(duì)一定質(zhì)量的氣體，下列說法中正確的是()A溫度升高，壓強(qiáng)一定增大B溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能一定增大C壓強(qiáng)增大，體積一定減小D吸收熱量，可能使分子熱運(yùn)動(dòng)加劇、氣體體積增大,答案：BD,6(2010江蘇卷)在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24kJ的功現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5kJ的熱量在上述兩個(gè)過程中，空氣的內(nèi)能共減小_kJ，空氣_(選填“吸收”或“放出”)的總熱量為_kJ.解析：由熱力學(xué)第一定律UWQ知?dú)怏w放熱Q124kJ但內(nèi)能不變，第二過程放熱Q25kJ，兩過程內(nèi)能減少5kJ，兩過程共放出熱量QQ1Q229kJ答案：5放出,
熱力學(xué)第一定律能量守恒定律.ppt
