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號的確定。 3、從能量轉(zhuǎn)化的觀點理解熱力學(xué)第一定律，會用U = W + Q 分析和計算有關(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？,U = Q,U = W,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？,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 外界對物體做的功,Q 物體吸收的熱量,一、熱力學(xué)第一定律,一個熱力學(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它所做的功的和。,（數(shù)學(xué)表達式）,二、定律中各量的正、負號及含義,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 2.6105J= 1.6105J W為正值，外界對氣體做功，做了1.6105J 的功。,同理可得： W =U Q = 1.6 105J 2.6105J= 1.0105J W為負值，說明氣體對外界做功（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)符號法則寫出各已知量（W、Q、U）的正、負； 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.,.自然界存在著多種不同形式的運動，每種運動對應(yīng)著一種形式的能量。如機械運動對應(yīng)機械能；分子熱運動對應(yīng)內(nèi)能；電磁運動對應(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自然界運動、發(fā)展、變化的普遍規(guī)律，學(xué)習(xí)這個定律，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)化的事實出發(fā)去認識物質(zhì)世界的多樣性及其普遍聯(lián)系，并切實樹立能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失的觀點，作為以后學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實踐中處理一切實際問題的基本指導(dǎo)思想之一。 第二，宣告了第一類永動機的失敗。,說明：,五、永動機不可能制成,永動機：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功，這種機器叫永動機.人們把這種不消耗能量的永動機叫第一類永動機.（不吃草的馬）,根據(jù)能量守恒定律，任何一部機器，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，因此第一類永動機是不可能制成的.,思考：有一種所謂“全自動”機械手表，既不需要上發(fā)條，也不用任何電源，卻能不停地走下去。這是不是一種永動機？如果不是，你知道維持表針走動的能量是哪兒來的嗎？,提示：不是永動機。能量是通過擺動手臂對表內(nèi)的轉(zhuǎn)輪做功而儲存的。,思考2在一間隔熱很好的密閉房間里放一臺電冰箱，如果把冰箱門打開，開動一段時間后，房內(nèi)溫度是降低還是升高？,提示：升高了。因為電冰箱消耗電能，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 （ ） AQ1Q2=W2W1 BQ1=Q2 CW1=W2 DQ1Q2,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=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）,一個物體，如果它既沒有