人教版高二物理《熱力學(xué)第一定律》.ppt

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熱力學(xué)第一定律 分子因熱運(yùn)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 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) 還和物體所含的分子數(shù)有關(guān) 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(yùn)動速度大于溫度低的物體中的分子運(yùn)動速度 2 10Kg500C水分子的平均動能 1Kg500C水分子平均動能 10Kg500C水的內(nèi)能 1Kg500C的水的內(nèi)能 等于 大于 3 關(guān)于內(nèi)能 下列說法正確的是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(yùn)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 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(shí)質(zhì)上是其它形式的能和內(nèi)能之間轉(zhuǎn)化 2 熱傳遞 實(shí)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 A C 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 A C 3 10Kg1000C水的內(nèi)能 10Kg1000C的水蒸氣的內(nèi)能 10Kg00C水的內(nèi)能 10Kg00C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 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 學(xué)習(xí)難點(diǎn) 1 能量守恒定律 2 從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)理解熱力學(xué)第一定律 會用 U W Q分析和計(jì)算有關(guān)問題 1 如何用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象 2 熱力學(xué)第一定律 U W Q中各物理量的意義及正負(fù)號的確定 學(xué)習(xí)過程 問 既然做功和熱傳遞都可以改變物體的內(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 熱力學(xué)第一定律 各量的正負(fù)號含義 應(yīng)用 能量守恒定律 永動機(jī)不可能制成 總結(jié) 一 熱力學(xué)第一定律 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 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 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 1 一個物體 如果它既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 返回 2 如果外界既沒有對物體做功 物體也沒有對外界做功 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 返回 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 Q物體吸收的熱量 返回 二 定律中各量的正 負(fù)號及含義 返回 三 應(yīng)用 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 105JW為正值 外界對氣體做功 做了1 6 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 演示柴油機(jī)的工作過程 用熱力學(xué)第一定律解釋柴油機(jī)正常工作時壓燃的原理 活塞壓縮氣體 活塞對氣體做功 由于時間很短 散熱可以不計(jì) 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能 溫度升高 達(dá)到柴油燃點(diǎn) 可 點(diǎn)燃 柴油 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 五 永動機(jī)不可能制成 永動機(jī) 不消耗任何能量 卻可以源源不斷地對外做功 這種機(jī)器叫永動機(jī) 人們把這種不消耗能量的永動機(jī)叫第一類永動機(jī) 不吃草的馬 根據(jù)能量守恒定律 任何一部機(jī)器 只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 而不能無中生有地制造能量 因此第一類永動機(jī)是不可能制成的 P68圖10 3 1 六 總結(jié) 1 熱力學(xué)第一定律 U W Q 2 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 氣體從外界只收熱量 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(yùn)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(yùn)動的平均動能越大 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(jī)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 Q1 Q2 W2 W1B Q1 Q2C W1 W2D Q1 Q2 點(diǎn)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 0 Q總 W總 Q1 Q2 W2 W1 A 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(jì) 置于真空中的輕彈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(yùn)動 經(jīng)過多次往復(fù)運(yùn)動后活塞靜止 氣體達(dá)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 EP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 D 同學(xué)們 再見