熱力學(xué)第一定律導(dǎo)學(xué)案1

1、熱力學(xué)第一定律能量守恒定律1.2能運(yùn)用熱力學(xué)第淀律討論理想氣體 理解熱力學(xué)第定律及其符號(hào)規(guī)定學(xué)習(xí)目標(biāo)定位3理解能量守恒定徐，等容和等溫過程的能量轉(zhuǎn) 換關(guān)系知道能量守恒是自然界普遍遵等壓、4知道第類永動(dòng)機(jī)是不可能造成的.從的基本規(guī) 律知識(shí) 儲(chǔ)備區(qū)溫故遍本潮源 推床方可知新X知識(shí)鏈接1 .改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞.兩者在改變系統(tǒng)內(nèi)能方面是等效的. 2.物體的內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分了做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分/勢能的總和，物體的內(nèi)能 跟物體的溫度、體積和物質(zhì)的量有關(guān).、新知呈現(xiàn)、熱力學(xué)第定律：如果物體跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過程.那么，物體內(nèi)能的增 UQWAUQW. +就等于物體吸收的熱量之和

2、.即和外界對物體做的功加=二、理想氣體的特點(diǎn)1.理想氣體的微觀模型：忽略了分子之間的 作用力，忽略了分獷勢能，所以理想氣體的內(nèi)能等于分了熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的總和.2 .理想氣體的 內(nèi)能只跟溫度和物質(zhì)的量有關(guān)，與體積無關(guān).三、能量守恒定徹：能雖既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì) 憑空消失，它只能從種形式轉(zhuǎn)化成為另 種形式，或者從-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四、第類永動(dòng)機(jī)：不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對外做功的機(jī)器.五、第類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因：違背了能量守恒定律基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)重點(diǎn)互動(dòng)探究學(xué)習(xí)探究區(qū)一、熱力學(xué)第一定律問題設(shè)計(jì)一根金屬絲經(jīng)過某一物理過程，溫皮升高了，除非爭先知道，否則根本不

3、能判定是經(jīng)過 對它做功的方法，還是使用了傳熱的方法使它的內(nèi)能增加.因?yàn)閱渭兊貙ο到y(tǒng)做功和單純地對系 統(tǒng)傳熱都能改變系統(tǒng)的內(nèi)能.既然它們在改變系統(tǒng)內(nèi)能方面是等效的，那么當(dāng)外界對系統(tǒng)做WQ U應(yīng)該是多少？時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)能的增量，又對系統(tǒng)傳熱為功為AUQW. + =答案系統(tǒng)內(nèi)能的增量要點(diǎn)提煉1AUQW. + =熱力學(xué)第定彳社的衣達(dá)式：2 AUQW符號(hào)的規(guī)定+對公式=號(hào)wQAU內(nèi)能增加外界對熱力學(xué)系統(tǒng)做功+熱力學(xué)系統(tǒng)吸收熱量內(nèi)能減少熱力學(xué)系統(tǒng)放出熱量熱力學(xué)系統(tǒng)對外界做功3三種特殊情況AUW(1)QO,外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增 加.，則若過程是絕熱的，即=UA(2)W0Q,物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能

4、的增若過程中外界 沒有對物體做功，即，則=加.QWQXVOAUO,外界對物體做的+ = ，則=若過程的始 末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即或=功等于物體放出的熱量.二、熱力學(xué)第一定律應(yīng)用舉例 問題設(shè)計(jì) 你能應(yīng)用熱力學(xué)第一定律討論理想氣體在等壓膨脹過程的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系 嗎？.)T)fVTVV(V V變?yōu)?，答案設(shè)-定質(zhì)雖的理想氣體，保持壓強(qiáng)不變，由，而且211212W2I. VVTT呂薩克定律知=及由蓋TT22MO. WV(V)因氣體膨脹，則氣體對外做功，210.(TTU) A ,則氣體的內(nèi)能增加V因氣體溫度升高210.AQWQUWAU即系統(tǒng)由外界吸收熱量， 系統(tǒng)吸收的熱量可知=一 =+ 由熱力學(xué)第定律部分

5、用來增加內(nèi)能，-部分轉(zhuǎn)化為氣體對 外所做的功.要點(diǎn)提煉1等壓過程中的能雖轉(zhuǎn)換.0UWA0QUAW(l)0.即氣體吸收的熱量部分用來增加 內(nèi)，則=一等壓膨脹：由于, 能，用-部分轉(zhuǎn)化為氣體對外所做的功.0AW(2)0U0UAWQ,即氣體對外界放熱，放出的熱量等于一等壓壓縮：由于 =,V,則V外界對氣體所做的功與氣體內(nèi)能減小量之和2等容過程中的能呈轉(zhuǎn)換.U0(l)AUQ0WA,即氣體從外界吸收的熱雖全部用于增加氣體溫度升 高:由于，=,則=的內(nèi)能.UQ0WA0UA(2),即氣體向外界放出的熱量等于氣體內(nèi)能的減=, 溫度降低，由于，則=少量.3等溫過程中的能雖:轉(zhuǎn)化.(l)WOAUOQWO,即氣體從

6、外界吸收的熱量全部轉(zhuǎn)換為氣等溫膨脹： 由于= ,則=一體對外所做的功.(2)W0AU0QW0,即外界對氣體所做的功全部轉(zhuǎn)換為氣體，貝IJ, = = 一等溫壓縮：由于傳給外界的熱量.三 能雖守恒定律問題設(shè)計(jì)使熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)能改變的方式是做功和熱傳遞.做功的過程是其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 的過程，熱傳遞是把其他物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)移為系統(tǒng)的內(nèi)能.在能量發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移時(shí)，能量的總量 會(huì)減少嗎？能量的總量保持不變.答案要點(diǎn)提煉1 .對能量守恒定律的理解(1)某種形式的能量減少，定有其他形式的能量增加，且 減少量和增加量定和等.某個(gè)物體的能量減少，定存在其他物體的能量增加1,且減少量和增加量定和等.2 .能量的存在

7、形式及相互轉(zhuǎn)化各種運(yùn)動(dòng)形式都有對應(yīng)的能：機(jī)械運(yùn)動(dòng)有機(jī)械能，分了的熱運(yùn)動(dòng)有內(nèi)能，還有諸如電磁能、化學(xué)能、原(能等.各種 形式的能通過某種力做功可以相互轉(zhuǎn)化.3 .第類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定 律延伸思考熱力學(xué)第一定律、機(jī)械能守恒定律是能雖守恒定律的具體體現(xiàn)嗎？是答案典例精析一、熱力學(xué)第一定律1()()例關(guān)于物體內(nèi)能的變化情況，下列說法中正確的是雙選】【A .吸熱的物體，其內(nèi)能定增加B .體積膨脹的物體，其內(nèi)能定減少C .放熱的物體，其 內(nèi)能也可能增加D絕熱壓縮的氣體，其內(nèi)能定增加做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能，不 能依據(jù)一種方式的變化就判斯內(nèi)能的變化.解析CD答案S2210J1.5的功，同時(shí)空氣的

8、內(nèi)能增加了 X例空氣壓縮機(jī)在次壓縮中，活塞對空氣做了】510J ,這過程中空氣向外界傳遞的熱量是多少？ X AUWQ.+選擇祉壓縮的空氣為研究對象，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有=解析55W21OJAU1.51OJ ,代入上式得：，=X由題意可知X 554J.51010UW1.510JJ2QA X = X X- = = -4510J. X負(fù)號(hào)表示空氣向外釋放熱量，即空氣向外界 傳遞的熱瑩為4510JX答案二、熱力學(xué)第一定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的結(jié)合31所示，倒懸的導(dǎo)熱氣缸中封閉著定質(zhì)量的理想 氣體.輕質(zhì)活塞可無摩擦地上例如圖】SGp.起初環(huán)，洶塞的下面吊著個(gè)重為下移動(dòng)，活塞的橫截面積為的物體，人氣壓強(qiáng)恒為oT

9、L. 當(dāng)環(huán)境溫度逐漸升高，導(dǎo)致活塞緩慢下時(shí)，活塞到氣缸底聞的距離為境的熱力學(xué)溫度為oO.ILQ.求:，氣缸中的氣體吸收的熱量為降，該過程中活塞下降了1圖(1)AU :氣缸內(nèi)部氣體內(nèi)能的增量(2)T.最終的環(huán)境溫度(l)pp(G/S) 一密封氣體的壓強(qiáng)=解析oWpSO.lL X密封氣體對外做功= UQW 一 =由熱力學(xué)第一定律得 +得一 =o(2) 呂薩克定律有該過程是等壓 變化，由蓋 LO.1LS + 77LS =TToTl.1T =解得 +一答案00三、能雖:守恒定律40() 單選例下列對能量守恒定律的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的是】【A .某種 形式的能量減少，-定存在其他形式的能量增加B .某個(gè)物體的能量

10、減少，必然有其他物體的 能量增加C一一第類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的.不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對外做功的機(jī)器 D .石了從空中落下，最后停止在地面上，說明機(jī)械能消失了 AB選項(xiàng)是指能量在選項(xiàng)是指不 同形式的能量間的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的.解析AB選項(xiàng)正好是能量守恒定律的兩個(gè)、 不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移過程中能量是守恒的，AB.轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移.第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，它違背了能量守恒定律.所以方面.CD 選項(xiàng)中石子的機(jī)械能減少，但機(jī)械能并沒有消失，能量守恒定律表明能量既不能正確：DD項(xiàng).錯(cuò) 誤.故選創(chuàng)生，也不能消失，故D答案5()()單選“第類永動(dòng)機(jī)”不可能制成，是因?yàn)槔緼 .不符合機(jī)械能

11、守恒定律B .違背了能量守恒定卸C .做功產(chǎn)生的熱不符合熱功當(dāng)量D找 不到合適的材料和合理的設(shè)計(jì)方案B答案)課堂要點(diǎn)小結(jié)(研究對象:熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律 表達(dá)式:AU=Q+WI公式符號(hào)的規(guī)定熱力學(xué)第一定律I 能量守恒定律(不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化能量守恒定律1能量守恒定律內(nèi)容意義概念第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成原因 結(jié)果檢漁;學(xué)習(xí)效杲體駿成功快樂自我檢測區(qū)叮8101()0的功，熱力學(xué)第一定律定質(zhì)量的氣體在某過程中，外界對氣體做了單選XS1.210J0 氣體的內(nèi)能減少了，則根據(jù)熱力學(xué)第定律，下列各式中正確的是X 454J 10JQJAU1.2104AW810X, X., = = X =45s

12、J 10Q10 A U1.22BW810JJX = - X = - X t, =454J 2Q1.210108CW10JJ AUX X ,. = = -X, =454J 410JQ810 A JU1.210WT) X X = - = - X ,.= -B答案4WW810JAUAU =一取負(fù)值，即X解析 因?yàn)橥饨鐚怏w做功，取正值，即；內(nèi)能減少， =554J2 8 J1根據(jù)熱力學(xué)第一定律=一 = +X,可知=XX一 S10JB選項(xiàng)正確.X,即2()02K隔雙選所示，絕熱容器被隔板.如圖熱力學(xué)第一定律與氣體 實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用ababKab.后,內(nèi)氣體進(jìn)入已知成、兩部分.內(nèi)有定質(zhì)量的稀薄氣體，內(nèi) 為真空.抽離隔板0最終達(dá)到平衡狀態(tài).在此過程中9圖A .氣體對外界做功，內(nèi)能減少B .氣體不做功，內(nèi)能不變C .氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低 D .氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變BD答案Kaba內(nèi)氣體不做功，由熱力學(xué)第，內(nèi)為真空，所以內(nèi)氣體體積變大，由于抽離隔板解析 B正確內(nèi)能不變，故溫度不變，體積變大，由玻意耳定律可知壓強(qiáng)變小，所以一定律可得D正 確.3()0().下血設(shè)想不符合能量守恒定綁的是能雖守恒定律單選A.利用永久碗鐵間的作 用力，造臺(tái)永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械B .做條沒有動(dòng)力系統(tǒng)的船，在水而上行駛C .通過太陽照射 飛機(jī)，即使飛機(jī)不帶燃料也能飛行