熱力學(xué)第一定律“黃岡賽”一等獎(jiǎng)

第1節(jié)熱力學(xué)第一定律

教學(xué)目標(biāo)1.理解熱力學(xué)第一定律,掌握熱力學(xué)第一定律表達(dá)式并能進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算.2.知道什么是第一類永動(dòng)機(jī),知道熱力學(xué)第一定律另一種表述:第一類永動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的.

1.熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用(1)物體內(nèi)能的改變方式:________和________是改變物體內(nèi)能的兩種方式.(2)功和物體內(nèi)能的變化之間的關(guān)系:若物體與外界不存在熱傳遞,當(dāng)外界對(duì)它做功W時(shí),它的內(nèi)能________是ΔU,且W=________.當(dāng)物體對(duì)外做功W時(shí),則物體內(nèi)能________是ΔU,這時(shí)W=ΔU且W?ΔU均為________值,ΔU為負(fù)值,表示內(nèi)能減少.做功熱傳遞增加量ΔU改變量負(fù)

(3)熱傳遞和物體內(nèi)能變化之間的關(guān)系:若物體既不對(duì)外做功,外界也不對(duì)物體做功,當(dāng)物體從外界吸收熱量Q時(shí),它的內(nèi)能________是ΔU,且Q=________;若物體向外放出熱量Q,它的內(nèi)能________是ΔU,即Q=ΔU仍適用,但Q?ΔU均為________值.ΔU為負(fù)值,表示內(nèi)能減少.增加量ΔU改變量負(fù)

(4)熱力學(xué)第一定律a.物體內(nèi)能的變化與做功和熱傳遞的關(guān)系:物體與外界同時(shí)存在著做功和熱傳遞的過程,物體內(nèi)能的增加量ΔU與___________做功,物體吸收的熱量Q之間的關(guān)系式為ΔU=W+Q.b.如果物體對(duì)外界做功和向外傳遞熱量,ΔU=W+Q關(guān)系式仍適用,只不過W?Q均為負(fù)值,ΔU也為負(fù)值表示內(nèi)能減少.所以應(yīng)用ΔU=W+Q進(jìn)行計(jì)算時(shí)有符號(hào)規(guī)定:吸熱Q>0,放熱Q<0;物體對(duì)外做功W________0,外界對(duì)物體做功W________0;ΔU>0表示物體內(nèi)能增加,ΔU<0表示物體內(nèi)能減少.外界對(duì)物體<>c.熱力學(xué)第一定律:功?熱量和內(nèi)能的改變之間的關(guān)系式ΔU=________叫做熱力學(xué)第一定律.d.意義:在一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程中,能量可以發(fā)生________或________,在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程中總能量守恒.W+Q轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化2.第一類永動(dòng)機(jī)(1)第一類永動(dòng)機(jī):不消耗能量而能永遠(yuǎn)對(duì)外________的機(jī)器.(2)設(shè)計(jì):17~18世紀(jì),人們提出了許多永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案,都以失敗告終.(3)原因:設(shè)想能量能夠無中生有的創(chuàng)造出來,違背了____________________.(4)熱力學(xué)第一定律的另一種表達(dá):第一類永動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的.做功能量守恒定律1.做功與內(nèi)能變化的關(guān)系(1)做功是改變物體內(nèi)能的方式之一,做功改變物體內(nèi)能的過程是將其它形式的能(如機(jī)械能?電能等)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程,功是能量轉(zhuǎn)化的量度.(2)如果物體和外界沒有熱傳遞過程,外界對(duì)物體做多少功,就有多少其它形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,物體的內(nèi)能就增加多少.物體對(duì)外界做多少功,就有多少內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能,物體的內(nèi)能就減少多少.2.熱傳遞與內(nèi)能變化的關(guān)系熱量(1)熱傳遞過程是指物體與外界傳遞熱量的過程,是改變物體內(nèi)能的另一種方式,熱傳遞具有方向性,熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體,不能從低溫物體自發(fā)的傳遞給高溫物體而不引起其它變化.(2)如果物體與外界沒有做功的過程,物體吸熱,內(nèi)能增加,吸收多少熱量?jī)?nèi)能就增加多少.物體放熱,內(nèi)能減少,放出多少熱量,內(nèi)能就減少多少.

(3)熱量是熱傳遞過程中的內(nèi)能的遷移量.熱量的概念只在內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過程中才能有意義,不能說物體具有多少熱量.(4)做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能方面是等效的,熱量和功都與內(nèi)能的單位相同.3.對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解(1)熱力學(xué)第一定律是包括內(nèi)能在內(nèi)的能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律,即在一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程中,能量可以發(fā)生轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化,在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒.熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內(nèi)能的方式是等效的,而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系,即ΔU=Q+W,此式為標(biāo)量式,功?熱量?能應(yīng)統(tǒng)一使用國際單位焦耳.(2)對(duì)公式ΔU=Q+W各量的符號(hào)規(guī)定外界對(duì)物體做功,W取正值,物體對(duì)外界做功,W取負(fù)值;物體吸收熱量,Q為正值,物體放出熱量,Q為負(fù)值;物體內(nèi)能增加,ΔU取正值,物體內(nèi)能減少,ΔU取負(fù)值.4.幾種特殊的內(nèi)能變化過程(1)若過程是絕熱的,則Q=0,W=ΔU,外界對(duì)物體做多少功,物體內(nèi)能增加多少,物體對(duì)外做多少功,內(nèi)能減少多少.外界與物體間做的功等于物體內(nèi)能的變化.(2)若過程中沒有做功,