高中物理 10.3熱力學(xué)第一定律課件 新課標(biāo)選修3—3.ppt

熱力學(xué)定律 分子因熱運(yùn)動(dòng)而具有的能量 同溫度下各個(gè)分子的分子動(dòng)能 k不同 分子動(dòng)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(duì)位置決定的能量 r r0時(shí) r p 0時(shí) r p 0時(shí) 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(dòng)能的總和 物體的動(dòng)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(dòng)速度大于溫度低的物體中的分子運(yùn)動(dòng)速度 2 10kg500c水分子的平均動(dòng)能 1kg500c水分子平均動(dòng)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(dòng) 罐中氣體動(dòng)能越來(lái)越大 所以內(nèi)能也越來(lái)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(gè) 那么每個(gè)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(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 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(gè)狀態(tài)量 一個(gè)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(gè)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(shí)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(duì)物體做功就是對(duì)物體傳熱c 熱量是在熱傳遞中 從一個(gè)物體向另一個(gè)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(shí) 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(shí) 搓搓手就會(huì)感到暖些 這是利用做功來(lái)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(lái)使物體內(nèi)能增大c 陽(yáng)光照曬衣服 衣服的溫度升高 是利用熱傳遞來(lái)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(lái)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(duì)于物態(tài)發(fā)生變化的過程 由吸熱或放熱來(lái)分析物體內(nèi)能的增減是一種很簡(jiǎn)便的判斷方法 分子勢(shì)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(huì)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(hào)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(lái)研究這個(gè)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(hào)含義 應(yīng)用 能量守恒定律 用動(dòng)機(jī)不可能制成 總結(jié) 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 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 1 一個(gè)物體 如果它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量 那么 外界對(duì)它做多少功 它的內(nèi)能就增加多少 物體對(duì)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(duì)物體做功 物體也沒有對(duì)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(duì)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(hào)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(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 6 105j 1 6 105jw為正值 外界對(duì)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(shí)壓燃的原理 活塞壓縮氣體 活塞對(duì)氣體做功 由于時(shí)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(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 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(wú)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 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(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 16 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 d 15 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(wú)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(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大 d 4 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 16 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 a q1 q2 w2 w1b q1 q2c w1 w2d q1 q2 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 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(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為ep 彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)的彈性勢(shì)能為零