熱力學(xué)第一定律能量守恒定律課件.ppt

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1、第 三 節(jié) 熱 力 學(xué) 第 一 定 律能 量 守 恒 定 律第 十 章 熱 力 學(xué) 定 律 分 子 因 熱 運 動 而 具 有 的 能 量同 溫 度 下 各 個 分 子 的 分 子 動 能 K 不 同分 子 動 能 的 平 均 值 僅 和 溫 度 有 關(guān)分 子動 能 分 子 間 因 有 相 互 作 用 力 而 具 有 的 、 由 它們 相 對 位 置 決 定 的 能 量 r r0時 ,r P; 0時 ,r P; 0時 ， P 最 低 P 隨 物 態(tài) 的 變 化 而 變 化分 子勢 能 物 體 內(nèi) 所 有 分 子 的 K 和 P 總 和物 體 的 內(nèi) 能 與 溫 度 和 體 積 有 關(guān) ， 還

2、和 物 體 所含 的 分 子 數(shù) 有 關(guān) 。物 體內(nèi) 能 復(fù) 習(xí) 題 ：1、 下 列 說 法 正 確 嗎 ?A、 物 體 所 有 分 子 的 動 能 的 總 和 =物 體 的 動 能B、 速 度 快 的 分 子 比 速 度 慢 的 分 子 溫 度 高C、 溫 度 高 物 體 中 的 分 子 運 動 速 度 大 于 溫 度 低 的 物 體 中 的 分 子 運 動 速 度 .2.10Kg 500C 水 分 子 的 平 均 動 能 _1Kg 500C 水 分 子 平 均 動 能10Kg 50 0C 水 的 內(nèi) 能 _ 1Kg 500C 的 水 的 內(nèi) 能等 于大 于 3、 關(guān) 于 內(nèi) 能 ， 下 列

3、 說 法 正 確 的 是 ( )A、 溫 度 相 同 的 物 體 內(nèi) 能 一 樣 多B、 一 罐 氣 放 在 卡 車 上 隨 卡 車 做 加 速 運 動 ， 罐 中 氣 體動 能 越 來 越 大 ， 所 以 內(nèi) 能 也 越 來 越 大C、 一 定 質(zhì) 量 的 物 體 的 內(nèi) 能 ， 由 溫 度 和 體 積 決 定D、 某 物 體 的 內(nèi) 能 為 E， 含 分 子 數(shù) 為 n個 ， 那 么 每 個 分子 的 內(nèi) 能 為 E/n 機 械 能 增 大C 改 變 內(nèi) 能 的 兩 種 方 式做 功 熱 傳 遞對 內(nèi) 對 外 吸 熱 放 熱內(nèi) 能 增 加 內(nèi) 能 增 加 內(nèi) 能 減 少內(nèi) 能 減 少（ 外

4、 界 對 物體 做 功 ） （ 物 體 對 外界 做 功 ） （ 物 體 從 外界 吸 熱 ） （ 物 體 對 外界 放 熱 ） （ 3） 做 功 和 熱 傳 遞 在 改 變 內(nèi) 能 效 果 上 是 等 效 的做 功 和 熱 傳 遞 的 區(qū) 別（ 1） 做 功 改 變 內(nèi) 能 ： 實 質(zhì) 上 是 其 它 形 式 的 能 和 內(nèi) 能 之 間 轉(zhuǎn) 化（ 2） 熱 傳 遞 ： 實 質(zhì) 上 是 各 物 體 間 內(nèi) 能 的 轉(zhuǎn) 移 內(nèi) 能 是 一 個 狀 態(tài) 量 ， 一 個 物 體 在 不 同 的 狀 態(tài) 下有 不 同 的 內(nèi) 能內(nèi) 能 與 熱 量 的 區(qū) 別 熱 量 是 一 個 過 程 量 ， 它 表

5、 示 由 于 熱 傳 遞 而 引 起的 變 化 過 程 中 轉(zhuǎn) 移 的 能 量 ， 即 內(nèi) 能 的 改 變 量 。如 果 沒 有 熱 傳 遞 ， 就 沒 有 熱 量 可 言 ， 但 此 時 仍 有 內(nèi) 能 1、 下 列 說 法 中 正 確 的 是 :A、 做 功 和 熱 傳 遞 是 改 變 物 體 內(nèi) 能 的 兩 種 不 同 的 物 理過 程B、 做 功 和 熱 傳 遞 在 改 變 物 體 內(nèi) 能 上 是 等 效 的 ， 因 此對 物 體 做 功 就 是 對 物 體 傳 熱C、 熱 量 是 在 熱 傳 遞 中 ， 從 一 個 物 體 向 另 一 個 物 體 或物 體 一 部 分 向 另 一 部

6、 分 轉(zhuǎn) 移 的 內(nèi) 能 的 多 少D、 高 溫 的 物 體 具 有 熱 量 多 ， 低 溫 的 物 體 具 有 熱 量 少E、 冷 和 熱 的 物 體 混 合 時 ， 熱 的 物 體 把 溫 度 傳 給 冷 的物 體 ， 最 后 溫 度 相 同 （ AC） 2、 關(guān) 于 物 體 內(nèi) 能 ， 下 列 說 法 中 正 確 的 是 :A、 手 感 到 冷 時 ， 搓 搓 手 就 會 感 到 暖 些 ， 這 是 利 用 做功 來 改 變 物 體 內(nèi) 能B、 將 物 體 舉 高 或 使 它 們 的 速 度 增 大 ， 是 利 用 作 功 來使 物 體 內(nèi) 能 增 大C、 陽 光 照 曬 衣 服 ， 衣

7、 服 的 溫 度 升 高 ， 是 利 用 熱 傳 遞來 改 變 物 體 內(nèi) 能 的D、 用 打 氣 筒 打 氣 ， 筒 內(nèi) 氣 體 變 熱 ， 是 利 用 熱 傳 遞 來改 變 物 體 的 內(nèi) 能 （ AC） 3.10Kg1000C水 的 內(nèi) 能 _10Kg1000C的 水 蒸 氣的 內(nèi) 能10Kg 00C 水 的 內(nèi) 能 _10Kg 00C 的 冰 的 內(nèi) 能小 于大 于 對 于 物 態(tài) 發(fā) 生 變 化 的 過 程 ， 由 吸 熱 或 放 熱 來 分析 物 體 內(nèi) 能 的 增 減 是 一 種 很 簡 便 的 判 斷 方 法 . 分 子 勢 能 ？ 問 ： 既 然 做 功 和 熱 傳 遞 都

8、可 以 改 變 物 體 的內(nèi) 能 ， 那 么 ， 功 、 熱 量 跟 內(nèi) 能 的 改 變 之 間 一 定有 某 種 聯(lián) 系 ， 我 們 就 來 研 究 這 個 問 題 . 問 ： 改 變 物 體 內(nèi) 能 的 方 式 有 哪 些 ？ 做 功 和 熱 傳 遞 1.一 個 物 體 ， 它 既 沒 有 吸 收 熱 量 也 沒有 放 出 熱 量 ， 那 么 ： 如 果 外 界 做 的 功 為 ， 則 它 的 內(nèi) 能如 何 變 化 ？ 變 化 了 多 少 ？ 如 果 物 體 對 外 界 做 的 功 為 ， 則 它的 內(nèi) 能 如 何 變 化 ？ 變 化 了 多 少 ？ 1.一 個 物 體 ， 如 果 它 既

9、 沒 有吸 收 熱 量 也 沒 有 放 出 熱 量 ，那 么 ， 外 界 對 它 做 多 少 功 ，它 的 內(nèi) 能 就 增 加 多 少 ； 物體 對 外 界 做 多 少 功 ， 它 的內(nèi) 能 就 減 少 多 少 . 2.一 個 物 體 ， 如 果 外 界 既 沒 有 對 物 體做 功 ， 物 體 也 沒 有 對 外 界 做 功 ， 那 么 ： 如 果 物 體 吸 收 熱 量 ， 它 的 內(nèi) 能 如何 變 化 ？ 變 化 了 多 少 ？ 如 果 放 出 熱 量 ， 它 的 內(nèi) 能 如 何變 化 ？ 變 化 了 多 少 ？ 2.如 果 外 界 既 沒 有 對 物 體 做功 ， 物 體 也 沒 有

10、對 外 界 做功 ， 那 么 物 體 吸 收 了 多 少熱 量 ， 它 的 內(nèi) 能 就 增 加 多少 ， 物 體 放 出 了 多 少 熱 量 ，它 的 內(nèi) 能 就 減 少 多 少 . 3.如 果 物 體 在 跟 外 界 同 時 發(fā)生 做 功 和 熱 傳 遞 的 過 程 中 ，內(nèi) 能 的 變 化 U與 熱 量 及做 的 功 之 間 又 有 什 么 關(guān) 系呢 ？ U = W + Q 該 式 表 示 的 是 內(nèi) 能 的 變 化 量 跟 功 、 熱量 的 定 量 關(guān) 系 ， 在 物 理 學(xué) 中 叫 做 熱 力 學(xué)第 一 定 律 . U 物 體 內(nèi) 能 的 增 加 量 W 外 界 對 物 體 做 的 功

11、 Q 物 體 吸 收 的 熱 量 物 理 量 符 號 意 義 符號 意 義W + 外 界 對 物體 做 功 物 體 對 外界 做 功Q + 物 體 吸 收熱 量 物 體 放 出熱 量 U + 內(nèi) 能 增 加 內(nèi) 能 減 少 例 題 ： 一 定 量 的 氣 體 從 外 界 吸 收 了 2.6 105J的 熱量 ， 內(nèi) 能 增 加 了 4.2 105J。問 ： 是 氣 體 對 外 界 做 了 功 ， 還 是 外 界 對 氣 體 做 了 功 ？做 了 多 少 焦 耳 的 功 ？解 ： 根 據(jù) U = W + Q 得 W = U Q = 4.2 105J 2.6 105J= 1.6 105J W為 正

12、 值 ， 外 界 對 氣 體 做 功 ， 做 了 1.6 105J 的 功 。解 ： 同 理 可 得 ： W =U Q = 1.6 10 5J 2.6 105J= 1.0 105J W為 負 值 ， 說 明 氣 體 對外 界 做 功 （ 氣 體 體 積 變 大 ） ， 做 了 1.0 105J 的 功 。 如 果 氣 體 吸 收 的 熱 量 仍 為 2.6 105J不 變 ， 但 是內(nèi) 能 只 增 加 了 1.6 105J， 這 一 過 程 做 功 情 況 怎 樣 ？ 四 、 能 量 守 恒 定 律能 量 既 不 會 憑 空 產(chǎn) 生 ， 也 不 會 憑 空 消失 ， 它 只 能 從 一 種 形

13、 式 轉(zhuǎn) 化 為 另 一 種形 式 ， 或 者 從 一 個 物 體 轉(zhuǎn) 移 到 別 的 物體 ； 在 轉(zhuǎn) 化 和 轉(zhuǎn) 移 過 程 中 其 總 量 不 變 ，這 就 是 能 量 守 恒 定 律 . U = W + Q 能 量 既 不 會 憑 空 產(chǎn) 生 ， 也 不 會 憑 空 消失 ， 它 只 能 從 一 種 形 式 轉(zhuǎn) 化 為 另 一 種形 式 ， 或 者 從 一 個 物 體 轉(zhuǎn) 移 到 別 的 物體 ； 在 轉(zhuǎn) 化 和 轉(zhuǎn) 移 過 程 中 其 總 量 不 變 ，這 就 是 能 量 守 恒 定 律 . 一 定 量 的 氣 體 吸 收 熱 量 ， 體 積 膨 脹 并 對 外 做 功 ，則 此 過

14、 程 的 末 態(tài) 與 初 態(tài) 相 比 ， （ ）A 氣 體 內(nèi) 能 一 定 增 加 B 氣 體 內(nèi) 能 一 定 減 小C 氣 體 內(nèi) 能 一 定 不 變 D 氣 體 內(nèi) 能 是 增 是 減 不 能 確 定例 題 1、 D 下 列 說 法 正 確 的 是 （ ）A 外 界 對 氣 體 做 功 ， 氣 體 的 內(nèi) 能 一 定 增 大B 氣 體 從 外 界 吸 收 熱 量 ， 氣 體 的 內(nèi) 能 一 定 增 大C 氣 體 的 溫 度 越 低 ， 氣 體 分 子 無 規(guī) 則 運 動 的 平 均 動 能 越 大D 氣 體 的 溫 度 越 高 ， 氣 體 分 子 無 規(guī) 則 運 動 的 平 均 動 能 越

15、 大例 題 2 D 例 題 3下 列 說 法 正 確 的 是 （ ）A 外 界 對 一 物 體 做 功 ， 此 物 體 的 內(nèi) 能 一 定 增 加B 機 械 能 完 全 轉(zhuǎn) 化 成 內(nèi) 能 是 不 可 能 的C 將 熱 量 傳 給 一 個 物 體 ， 此 物 體 的 內(nèi) 能 一 定 改 變D 一 定 量 氣 體 對 外 做 功 ， 氣 體 的 內(nèi) 能 不 一 定 減 少D 例 題 4 一 定 質(zhì) 量 的 理 想 氣 體 ， 從 某 一 狀 態(tài) 開 始 ， 經(jīng) 過 一系 列 變 化 后 又 回 一 開 始 的 狀 態(tài) ， 用 W1表 示 外 界 對 氣體 做 的 功 ， W2表 示 氣 體 對

16、外 界 做 的 功 ， Q1表 示 氣 體吸 收 的 熱 量 ， Q2表 示 氣 體 放 出 的 熱 量 ， 則 在 整 個 過程 中 一 定 有 （ ）A Q1Q2=W2W1 B Q1=Q2C W1=W2 D Q1Q2點 撥 ： 整 個 過 程 的 內(nèi) 能 不 變 ， E = 0 由 熱 力 學(xué) 第 一 定 律 E=W 總 +Q總 =0Q總 = - W總 Q1Q2=W2W1A 如 圖 所 示 ,密 閉 絕 熱 的 具 有 一 定 質(zhì) 量 的 活 塞 ,活 塞 的 上 部 封閉 著 氣 體 ,下 部 為 真 空 ,活 塞 與 器 壁 的 摩 擦 忽 略 不 計 ,置 于 真 空 中 的輕 彈

17、簧 的 一 端 固 定 于 理 想 氣 體 容 器 的 底 部 .另 一 端 固 定 在 活 塞 上 ,彈簧 被 壓 縮 后 用 繩 扎 緊 ,此 時 彈 簧 的 彈 性 勢 能 為 EP(彈 簧 處 于 自 然 長度 時 的 彈 性 勢 能 為 零 ),現(xiàn) 繩 突 然 斷 開 ,彈 簧 推 動 活 塞 向 上 運 動 ,經(jīng) 過多 次 往 復(fù) 運 動 后 活 塞 靜 止 ,氣 體 達 到 平 衡 態(tài) ,經(jīng) 過 此 過 程（ ）A EP全 部 轉(zhuǎn) 換 為 氣 體 的 內(nèi) 能B. E P一 部 分 轉(zhuǎn) 換 成 活 塞 的 重 力 勢 能 ,其 余 部 分 仍 為 彈 簧 的 彈 性 勢 能C EP全 部 轉(zhuǎn) 換 成 活 塞 的 重 力 勢 能 和 氣 體 的 內(nèi) 能D EP一 部 分 轉(zhuǎn) 換 成 活 塞 的 重 力 勢 能 ,一 部 分 轉(zhuǎn) 換 為 氣 體 的 內(nèi) 能 ,其 余 部 分 仍 為 彈 簧 的 彈 性 勢 能 例 題 5 理 想氣 體 D