3-2 热力学第一定律课件(粤教版选修3-3)

ΔU 物体内能的增加量 W 外界对物体做的功 Q 物体吸收的热量
ΔU = W + Q
该式表示的是内能的变化量跟功、 该式表示的是内能的变化量跟功、热 量的定量关系，在物理学中叫做热力学 量的定量关系，在物理学中叫做热力学 第一定律. 第一定律.
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二、定律中各量的正、负号及含义 定律中各量的正、
解答
2.如果外界既没有对物体做功， 2.如果外界既没有对物体做功，物体 如果外界既没有对物体做功 也没有对外界做功， 也没有对外界做功，那么物体吸收 了多少热量，它的内能就增加多少， 了多少热量，它的内能就增加多少， 物体放出了多少热量， 物体放出了多少热量，它的内能就 减少多少. 减少多少.
3.如果物体在跟外界同时发生 如果物体在跟外界同时发生 做功和热传递的过程中， 做功和热传递的过程中，内能 的变化∆U与热量 及做的功Ｗ 与热量Ｑ 的变化 与热量Ｑ及做的功Ｗ 之间又有什么关系呢？ 之间又有什么关系呢？
热力学第一定律
分子 动能
•分子因热运动而具有的能量 分子因热运动而具有的能量 •同温度下各个分子的分子动能ＥK 不同 同温度下各个分子的分子动能 •分子动能的平均值仅和温度有关 分子动能的平均值仅和温度有关 •分子间因有相互作用力而具有的、由它 分子间因有相互作用力而具有的、 分子间因有相互作用力而具有的 们相对位置决定的能量 • r＜r0时,r↓→ＥP↑;ｒ＞ｒ0时,r↑→Ｅ P↑;ｒ＝ｒ0时，ＥP 最低 •ＥP 随物态的变化而变化 •物体内所有分子的ＥK 和ＥP 总和 物体内所有分子的 •物体的内能与温度和体积有关，还和物体所 物体的内能与温度和体积有关， 含的分子数有关。 含的分子数有关。
例题3 例题3、
下列说法正确的是
（
D
）
A．外界对一物体做功，此物体的内能一定增加 ．外界对一物体做功， B．机械能完全转化成内能是不可能的 ． C．将热量传给一个物体，此物体的内能一定改变 ．将热量传给一个物体， D．一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少 ．一定量气体对外做功，
例题4 例题4：
D
）
理想 气体
A． EP全部转换为气体的内能 ． B. EP一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍 一部分转换成活塞的重力势能 其余部分仍 为弹簧的弹性势能 C． EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 ． D． EP一部分转换成活塞的重力势能 一部分转换 ． 一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换 为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能 为气体的内能 其余部分仍为弹簧的弹性势能
A)
A．温度升高，内能增加600 J ．温度升高，内能增加 B．温度升高，内能减少200 J ．温度升高，内能减少 C．温度降低，内能增加600 J ．温度降低，内能增加 D．温度降低，内能减少200 J ．温度降低，内能减少
例题6 例题6、
如图所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞 活塞的上部封 如图所示 密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封 密闭绝热的具有一定质量的活塞 闭着气体,下部为真空 活塞与器壁的摩擦忽略不计 闭着气体 下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计 置于真空中的 下部为真空 活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的 轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部.另一端固定在活塞上 弹 轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部 另一端固定在活塞上,弹 另一端固定在活塞上 簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为 弹簧处于自然长 簧被压缩后用绳扎紧 此时弹簧的弹性势能为EP(弹簧处于自然长 此时弹簧的弹性势能为 度时的弹性势能为零),现绳突然断开 弹簧推动活塞向上运动 度时的弹性势能为零 现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动 经过 现绳突然断开 弹簧推动活塞向上运动,经过 多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态 经过此过程 多次往复运动后活塞静止 气体达到平衡态,经过此过程 气体达到平衡态 （
物理量 符号 意义 符 号 意义 物体对外 界做功 物体放出 热量 内能减少
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W Q ΔU
+ + +
外界对物 － 体做功 物体吸收 － 热量 内能增加 －
三、应用
例题： 例题：一定量的气体从外界吸收了 2.6× 的热量，内能增加了4.2 2.6×105J的热量，内能增加了4.2 ×105J。 问：①是气体对外界做了功，还是外界对气体 是气体对外界做了功， 做了功？做了多少焦耳的功？ 做了功？做了多少焦耳的功？ 如果气体吸收的热量仍为2.6 2.6× 不变， ②如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变， 但是内能只增加了1.6 1.6× 但是内能只增加了1.6×105J，这一过程做功情 况怎样？ 况怎样？
一定质量的理想气体，从某一状态开始， 一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一 系列变化后又回一开始的状态， 系列变化后又回一开始的状态，用W1表示外界对气 体做的功， 表示气体对外界做的功， 体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体 吸收的热量， 表示气体放出的热量， 吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过 程中一定有 （ A ） A．Q1—Q2=W2—W1 ． C．W1=W2 ． B．Q1=Q2 ． D．Q1>Q2 ．
点拨：整个过程的内能不变， 点拨：整个过程的内能不变， ∆U = 0 由热力学第一定律 ∆U=W总+Q总=0 Q总= - W总 ∴ Q1—Q2=W2—W1
例题5 例题5．(2010·广东高考 如图 －1－5是 广东高考)如图 广东高考 如图13－ － 是
密闭的汽缸，外力推动活塞 压 密闭的汽缸，外力推动活塞P压 缩气体，对缸内气体做功 缩气体，对缸内气体做功800 J， ， 同时气体向外界放热200 J，缸内 同时气体向外界放热 ， 气体的 (
分子 势能
物体 内能
改变内能的两种方式 做功 热传递
对内 对外 吸热 放热 （外界对 （物体对 （物体从 （物体对 物体做功） 外界做功） 外界吸热） 外界放热） 物体做功） 外界做功） 外界吸热） 外界放热） 内能增加 内能减少 内能增加 内能减少
学习过程： 学习过程：
[问]：改变物体内能的方式有哪些？ 改变物体内能的方式有哪些？ ①做功 ②和热传递
解：①根据∆U = W + Q 得 解：②同理可得：W ＇ =∆U － = 5J= 1.6×105 W = ∆U － J －J 2.6×10 2.6×105J= － 1.0×105J W为负值，说明气体对外 W为正值，外界对气体做功，做了1.6×105J 的功。 界做功（气体体积变大），做了1.0×105J 的功。
解答 1.一个物体 一个物体， 1.一个物体，如果它既没有吸收热量 也没有放出热量，那么， 也没有放出热量，那么，外界对它 做多少功，它的内能就增加多少； 做多少功，它的内能就增加多少； 物体对外界做多少功， 物体对外界做多少功，它的内能就 减少多少. 减少多少.
2.一个物体，如果外界既没有对物体 一个物体， 一个物体 做功，物体也没有对外界做功，那么： 做功，物体也没有对外界做功，那么： ①如果物体吸收热量Ｑ，它的内能如 如果物体吸收热量Ｑ，它的内能如 Ｑ， 何变化？变化了多少？ 何变化？变化了多少？ ②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变 如果放出热量Ｑ，它的内能如何变 Ｑ， 变化了多少？ 化？变化了多少？
(2011·银川模拟 一定量的气体内能增加了 ×105 J. 银川模拟)一定量的气体内能增加了 银川模拟 一定量的气体内能增加了3× (1)若吸收了 ×105 J的热量，则是气体对外界做功， 若吸收了2× 的热量， 若吸收了 的热量 则是气体对外界做功， 还是外界对气体做功？做了多少焦耳的功？ 还是外界对气体做功？做了多少焦耳的功？ (2)若气体对外界做了 ×105 J的功，则是气体放热 若气体对外界做了4× 的功， 若气体对外界做了 的功 还是从外界吸热？放出或吸收的热量是多少？ 还是从外界吸热？放出或吸收的热量是多少？
解析： 由热力学第一定律 由热力学第一定律∆U＝ ＋ 得 解析：(1)由热力学第一定律 ＝Q＋W得 W＝∆U－Q＝3×105 J－2×105 J＝1×105 J ＝ － ＝ × － × ＝ × 外界对气体做功． 外界对气体做功． (2)由∆U＝Q＋W得 由 ＝ ＋ 得 Q＝∆U－W＝3×105 J－(－4×105 J)＝7×105 J ＝ － ＝ × －－ × ＝ × 气体从外界吸热． 气体从外界吸热． 答案： 外界对气体做功 答案：(1)外界对气体做功 (2)气体从外界吸热 气体从外界吸热 1×105 J ×
例题1 例题1、
一定量的气体吸收热量， 一定量的气体吸收热量 ， 体积膨胀并对外 做功，则此过程的末态与初态相比， （ D ） A．气体内能一定增加 ． B．气体内能一定减小 ． C．气体内能一定不变 ． D．气体内能是增是减不能确定 ．
例题2 例题2、 下列说法正确的是
（ D
）
A．外界对气体做功，气体的内能一定增大 ．外界对气体做功， B．气体从外界只收热量，气体的内能一定 ．气体从外界只收热量， 增大 C．气体的温度越低，气体分子无规则运动 ．气体的温度越低， 的平均动能越大 D．气体的温度越高，气体分子无规则运动 ．气体的温度越高， 的平均动能越大
7×105 J ×
[问]：既然做功和热传递都可以改变物体的 内能，那么， 内能，那么，功、热量跟内能的改变之间一定 有某种联系，我们就来研究这个问题. 有某种联系，我们就来研究这个问题.
一、热力学第一定律
1.一个物体， 1.一个物体，它既没有吸收热量也没有 一个物体 放出热量，那么： 放出热量，那么： ①如果外界做的功为Ｗ，则它的内能 如果外界做的功为Ｗ，则它的内能 Ｗ， 如何变化？变化了多少？ 如何变化？变化了多少？ ②如果物体对外界做的功为Ｗ，则它 如果物体对外界做的功为Ｗ，则它 Ｗ， 的内能如何变化？变化了多少？ 的内能如何变化？变化了多少？