熱力學(xué)第一定律(用).ppt

,第十章 熱力學(xué)定律 第三節(jié) 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律,學(xué)習(xí)目標(biāo),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(hào)的確定。 3、從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)理解熱力學(xué)第一定律，會(huì)用U = W + Q 分析和計(jì)算有關(guān)問題。,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(gè)問題.,改變物體內(nèi)能的方式有哪些？,做功 熱傳遞,一、熱力學(xué)第一定律,1.一個(gè)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(duì)外界做的功為，則它的內(nèi)能如何變化？變化了多少？,2.一個(gè)物體，如果外界既沒有對(duì)物體做功，物體也沒有對(duì)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？,U = Q,U = W,3.如果物體在跟外界同時(shí)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？,一、熱力學(xué)第一定律,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(duì)物體做的功,Q 物體吸收的熱量,一、熱力學(xué)第一定律,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熱量與外界對(duì)它所做的功的和。,（數(shù)學(xué)表達(dá)式）,二、定律中各量的正、負(fù)號(hào)及含義,U = W + Q,三、應(yīng)用,例題：一定量的氣體從外界吸收了2.6105J的熱量，內(nèi)能增加了4.2 105J。問： 是氣體對(duì)外界做了功，還是外界對(duì)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 2.6105J= 1.6105J W為正值，外界對(duì)氣體做功，做了1.6105J 的功。,同理可得： W =U Q = 1.6 105J 2.6105J= 1.0105J W為負(fù)值，說明氣體對(duì)外界做功（氣體體積變大），做了1.0105J 的功。,如果氣體吸收的熱量仍為2.6105J不變，但是內(nèi)能只增加了1.6105J，這一過程做功情況怎樣？,應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟：,根據(jù)符號(hào)法則寫出各已知量（W、Q、U）的正、負(fù)； 根據(jù)方程U=W+Q求出未知量； 再根據(jù)未知量結(jié)果的正、負(fù)來確定吸熱、放熱情況或做功情況。,四、能量守恒定律,能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)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.,.自然界存在著多種不同形式的運(yùn)動(dòng)，每種運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著一種形式的能量。如機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)機(jī)械能；分子熱運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)內(nèi)能；電磁運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)電磁能。,.不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。摩擦可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；熾熱電燈發(fā)光可以將電能轉(zhuǎn)化為光能。,(1) 熱力學(xué)第一定律、機(jī)械能守恒定律都是能量守恒定律的具體體現(xiàn)。,(2) 能量守恒定律適用于任何物理現(xiàn)象和物理過程。,(3) 能量守恒定律的重要意義:,第一，能量守恒定律是支配整個(gè)自然界運(yùn)動(dòng)、發(fā)展、變化的普遍規(guī)律，學(xué)習(xí)這個(gè)定律，不能滿足一般理解其內(nèi)容，更重要的是，從能量形式的多樣化及其相互聯(lián)系，互相轉(zhuǎn)化的事實(shí)出發(fā)去認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的多樣性及其普遍聯(lián)系，并切實(shí)樹立能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失的觀點(diǎn)，作為以后學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)踐中處理一切實(shí)際問題的基本指導(dǎo)思想之一。 第二，宣告了第一類永動(dòng)機(jī)的失敗。,說明：,五、永動(dòng)機(jī)不可能制成,永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功，這種機(jī)器叫永動(dòng)機(jī).人們把這種不消耗能量的永動(dòng)機(jī)叫第一類永動(dòng)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(dòng)機(jī)是不可能制成的.,思考：有一種所謂“全自動(dòng)”機(jī)械手表，既不需要上發(fā)條，也不用任何電源，卻能不停地走下去。這是不是一種永動(dòng)機(jī)？如果不是，你知道維持表針走動(dòng)的能量是哪兒來的嗎？,提示：不是永動(dòng)機(jī)。能量是通過擺動(dòng)手臂對(duì)表內(nèi)的轉(zhuǎn)輪做功而儲(chǔ)存的。,思考2在一間隔熱很好的密閉房間里放一臺(tái)電冰箱，如果把冰箱門打開，開動(dòng)一段時(shí)間后，房內(nèi)溫度是降低還是升高？,提示：升高了。因?yàn)殡姳湎碾娔?，產(chǎn)生電熱，使密閉房間內(nèi)的空氣內(nèi)能增加，房內(nèi)溫度升高。,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(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)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(gè)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(duì)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(duì)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(yùn)動(dòng)的平均 動(dòng)能越大 D氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大,例題2,D,例題3,下列說法正確的是 （ ） A外界對(duì)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(gè)物體，此物體的內(nèi)能一定改變 D一定量氣體對(duì)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(duì)氣體做的功，W2表示氣體對(duì)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(gè)過程中一定有 （ ） AQ1Q2=W2W1 BQ1=Q2 CW1=W2 DQ1Q2,點(diǎn)撥：整個(gè)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, Q1Q2=W2W1,A,再見,改變內(nèi)能的兩種方式,做功,熱傳遞,對(duì)內(nèi),對(duì)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(duì)物體做功）,（物體對(duì)外界做功）,（物體從外界吸熱）,（物體對(duì)外界放熱）,一個(gè)物體，如果它既沒有