《高中物理 3.2-3.3 熱力學第一定律 能量守恒定律課件 粵教版選修3-3.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 3.2-3.3 熱力學第一定律 能量守恒定律課件 粵教版選修3-3.ppt（21頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

,,,第三章 熱力學基礎 第二節(jié) 熱力學第一定律 第三節(jié) 能量守恒定律,高中物理·選修3-3·粵教版,[目標定位] 1.理解熱力學第一定律，并掌握其表達式． 2.能運用熱力學第一定律解釋自然界能量的轉化、轉移問題． 3.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵從的基本規(guī)律． 4.知道第一類永動機是不可能制成的.,一、熱力學第一定律 1．定律內容：一個熱力學系統(tǒng)的內能增量等于外界向它傳遞的 與外界對它所做的 的和． 2．數(shù)學表達式：ΔU＝ .,預習導學,熱量,功,Q＋W,二、能量守恒定律 1．大量事實表明，各種形式的能量可以相互轉化，并且在轉化過程中總量保持 ． 2．能量既不能憑空 ，也不能憑空 ，它只能從一種 形式 成另一種形式，或者從一個物體 到別的物體， 在轉化和轉移的過程中其總量 ． 3．能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的規(guī)律之一．,預習導學,不變,產生,消失,轉化,轉移,保持不變,三、永動機不可能制成 1．第一類永動機：人們把設想的不消耗 的機器稱為第一類永動機． 2．第一類永動機由于違背了 ，所以不可能制成.,預習導學,能量,能量守恒定律,一、熱力學第一定律 1．對熱力學第一定律的理解 (1)對ΔU＝W＋Q的理解：做功和熱傳遞都可以改變內能，如果系統(tǒng)跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程，那么外界對系統(tǒng)所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于系統(tǒng)內能的增加ΔU，即ΔU＝Q＋W.,課堂講義,課堂講義,(2)對ΔU、Q、W符號的規(guī)定 ①功W：外界對系統(tǒng)做功，W0，即W為正值； 系統(tǒng)對外界做功，W0； 系統(tǒng)放熱為負：Q0，即ΔU為正值； 系統(tǒng)內能減少，ΔU0，即ΔU為負值．,課堂講義,2．判斷是否做功的方法 一般情況下外界對系統(tǒng)做功與否，需看系統(tǒng)的體積是否變化． (1)若系統(tǒng)體積增大，表明系統(tǒng)對外界做功，W0.,課堂講義,例1 空氣壓縮機在一次壓縮中，活塞對空氣做了2×105 J的功，同時空氣的內能增加了1.5×105 J，這一過程中空氣向外界傳遞的熱量是多少？ 答案 5×104 J 解析 選擇被壓縮的空氣為研究對象，根據(jù)熱力學第一定律有ΔU＝W＋Q. 由題意可知W＝2×105 J，ΔU＝1.5×105 J，代入上式得 Q＝ΔU－W＝1.5×105 J－2×105 J＝－5×104 J. 負號表示空氣向外釋放熱量，即空氣向外界傳遞的熱量為5×104 J.,課堂講義,借題發(fā)揮 應用熱力學第一定律解題的一般步驟 (1)明確研究對象是哪個物體或者是哪個熱力學系統(tǒng)． (2)分別列出物體(或系統(tǒng))吸收或放出的熱量；外界對物體(或系統(tǒng))所做的功或物體(或系統(tǒng))對外所做的功． (3)根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W列出方程進行求解． (4)特別應注意的就是物理量的正負號及其物理意義．,課堂講義,針對訓練 一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8×104 J的功，氣體的內能減少了1.2×105 J，則下列各式中正確的是 ( ) A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J D．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J,課堂講義,答案 B 解析 因為外界對氣體做功，W取正值，即W＝8×104 J；內能減少，ΔU取負值，即ΔU＝－1.2×105 J；根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105 J－8×104 J＝－2×105 J，B選項正確．,課堂講義,二、能量守恒定律 1．不同形式的能量之間可以相互轉化 (1)各種運動形式都有對應的能，如機械運動對應機械能，分子熱運動對應內能等． (2)不同形式的能量之間可以相互轉化，如“摩擦生熱”機械能轉化為內能，“電爐取熱”電能轉化為內能等．,課堂講義,2．能量守恒定律及意義 各種不同形式的能之間相互轉化時保持總量不變． 意義：一切物理過程都適用，比機械能守恒定律更普遍，是19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一．,課堂講義,3．第一類永動機是不可能制成的 (1)不消耗能量能源源不斷地對外做功的機器，叫第一類永動機，其前景是誘人的．但因為第一類永動機違背了能量守恒定律，所以無一例外地歸于失?。?(2)永動機給我們的啟示 人類利用和改造自然時，必須遵循自然規(guī)律．,課堂講義,例2 如圖3－2、3－1所示，直立容器內部被隔板隔開的A，B兩部分氣體，A的密度小，B的密度大，加熱氣體，并使兩部分氣體混合均勻，設此過程中氣體吸熱為Q，氣體內能的增量為ΔU，則 ( ) A．ΔU＝Q B．ΔUQ D．無法比較 答案 B,圖3－2、3－1,課堂講義,解析 因A部分氣體密度小，B部分氣體密度大，以整體氣體為研究對象，開始時，氣體的重心在中線以下，混合 均勻后，氣體的重心應在中線上，所以有重力做負功，使氣體的重力勢能增大，由能量守恒定律可知，吸收的熱量Q有一部分增加氣體的重力勢能，另一部分增加內能．故正確答案為B.,課堂講義,例3 第一類永動機是不可能制成的，這是因為第一類永動機 ( ) A．不符合機械能守恒定律 B．違背了能量轉化與守恒定律 C．沒有合理的設計方案 D．找不到合適的材料 答案 B,課堂講義,三、氣體實驗定律和熱力學第一定律的綜合應用 氣體實驗定律和熱力學第一定律的結合點是溫度和體積．注意三種特殊過程的特點： 1．等溫過程：內能不變，ΔU＝0 2．等容過程：體積不變，W＝0 3．絕熱過程：Q＝0,課堂講義,例4 如圖3－2、3－2所示，倒懸的導熱氣缸中封閉著一定質量的理想氣體，輕質活塞可無摩擦地上下移動，活塞的橫截面積為S，活塞的下面吊著一個重為G的物體，大氣壓強恒為p0，起初環(huán)境的熱力學溫度為T0時，活塞到氣缸底面的距離為L.當環(huán)境溫度逐漸升高，導致活塞緩慢下降，該過程中活塞下降了0.1L，氣缸中的氣體吸收的熱量為Q.求： (1)氣缸內部氣體內能的增量ΔU； (2)最終的環(huán)境溫度T. 答案 (1)Q－0.1p0SL＋0.1LG (2)1.1T0,圖3－2、3－2,課堂講義,