热力学第一定律、能量守恒定律 课件

二、能量守恒定律 1.能量守恒定律: (1)内容:能量既不会凭空_产__生__,也不会凭空_消__失__,它只能从 一种形式_转__化__为另一种形式,或者从一个物体_转__移__到别的 物体,在转化或转移的过程中,能量的_总__量__保持不变。 (2)意义: ①各种形式的能可以相互_转__化__。 ②各种互不相关的物理现象可以用_能__量__守__恒__定律联系在一起。
【知识点睛】(1)热力学第一定律与能量守恒定律密切相关,是 能量守恒定律的具体体现。 (2)第一类永动机违背能量守恒定律,不能制成。
【误区警示】热力学第一定律与能量守恒定律的关系 利用能量的观点处理物理问题是我们常用的思维方法,有学生认 为热力学第一定律与能量守恒定律无关。为此教师应讲明热力 学第一定律是能量守恒定律的一种表现形式,与能量守恒定律相 关。
(3)理想气体做等压膨胀时,气体克服外界大气压力做功的表 达式为_p_0_(_V_2-_V_1_)_。
【解析】(1)选D。该永动机叶片进入水中,吸收热量而伸展划 水,推动转轮转动,离开水面后向空气中放热,叶片形状迅速恢复, 所以转动的能量来自热水,由于不断向空气释放热量,所以水温 逐渐降低,A、B、C错,D对。 (2)气体做等压变化,体积变大,温度升高,平均动能增大,气体要 克服大气压力做功,内能的变化为ΔU=Q-p0(V2-V1)。 答案：(1)D (2)增大 Q-p0(V2-V1)
2.第一类永动机不可能制成: (1)第一类永动机:不需要任何动力或燃料,却能不断地_对__外__ _做__功__的机器。 (2)第一类永动机不可能制成的原因:违背了_能__量__守__恒__定律。 (3)意义:正是历史上设计永动机的失败,才使后人的思考走 上了正确的道路。
主题一 热力学第一定律
1.一个物体,它既没有吸收热量也没有放出热量,那么: (1)如果外界对物体做的功为W,则它的内能如何变化?变化了多 少? (2)如果物体对外界做的功为W,则它的内能如何变化?变化了多 少? 提示：(1)一个物体,如果它既没有吸收热量也没有放出热量,那 么,外界对它做功为W,它的内能就增加W; (2)物体对外界做功为W,它的内能就减少W。
热力学第一定律 能量守恒定律
一、热力学第一定律 1.功和热:改变系统的状态,_做__功__和_热__传__递__这两种方法是等 效的,即一定数量的功与确定数量的热相对应。 2.热力学第一定律: (1)内容:一个热力学系统的内能_增__量__等于外界向它传递的 _热__量__与外界对它所做的_功__的和。 (2)表达式:_Δ__U_=_Q_+_W_。
【典例1】(西城高二检测)外界对一定质量的气体做了
200 J的功,同时气体又向外界放出了80 J的热量,则气体的内
能
(选填“增加”或“减少”)了
J。
【解题探究】(1)热力学第一定律的公式_Δ__U_=_W_+_Q_。
(2)_外__界__对__物__体__做功、_吸__收__热量、内能_增__加__皆取正号;
W 外界对物体做功 物体对外界做功
Q 物体吸热 物体放热
ΔU 内能增加 内能减小
【误区警示】热力学第一定律中各量“+”“-”的正确理解 区分热力学第一定律公式ΔU=W+Q中各量的正负是一个难点, 容易出错。为此要明确以下两点: (1)凡是对研究对象“有利”的,即外界对物体做功、吸收热量、 内能增加皆取正。 (2)凡是对研究对象“不利”的,即物体对外界做功、放出热量、 内能减少皆取负。
2.一个物体,如果外界既没有对它做功,它也没有对外界做功, 那么: (1)如果物体从外界吸收热量Q,它的内能如何变化?变化了多少? (2)如果物体向外界放出热量Q,它的内能如何变化?变化了多少? 提示：(1)如果外界既没有对物体做功,物体也没有对外界做功, 那么物体从外界吸收热量Q,它的内能就增加Q; (2)物体向外界放出热量Q,它的内能就减少Q。
主题二 能量守恒定律
1.热力学第一定律与能量守恒定律是什么关系? 提示：能量守恒定律是各种形式能相互转化或转移的过程,总能 量保持不变。它包括各个领域,其范围广泛,热力学第一定律是 物体内能与其他形式的能之间的相互转化或转移,是能量守恒定 律的具体体现。
2.什么是第一类永动机?它能实现吗? 提示：不消耗任何能量,却可以源源不断地对外做功的机器叫做 第一类永动机;第一类永动机不能实现,因为第一类永动机违反 了能量守恒定律。
【典例2】(江苏高考)(1)如图所示,一演示用的“永动机”转 轮由5根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装有用形状记忆合金制成 的叶片。轻推转轮后,进入热水的叶片因伸展而“划水”,推动 转轮转动。离开热水后,叶片形状迅速恢复,转轮因此能较长时 间转动。下列说法正确的是 ( )
A.转轮依靠自身惯性转动,不需要消耗外界能量 B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身 C.转动的叶片不断搅动热水,水温升高 D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
பைடு நூலகம்
_物__体__对__外__界__做功、_放__出__热量、内能_减__少__皆取负号。
【解析】外界对气体做了200 J的功,则W=200 J,气体向外界 放出了80 J的热量,则Q=-80 J,根据热力学第一定律 ΔU=W+Q得: ΔU=200 J-80 J=120 J>0,故内能增加,增加了120 J。 答案：增加 120
3.一定质量的气体,膨胀时对外做功,同时向外放热,气体的内 能增加了还是减少了?若气体对外做功的同时吸收热量呢? 提示：气体的内能减少了;若气体对外做功的同时吸收热量,则 要看对外做的功W和吸收的热量Q的关系,若W>Q,则内能减少, 若W<Q,则内能增加。
【知识点睛】热力学第一定律的符号法则
符号 + -
(2)如图所示,内壁光滑的汽缸水平放置,一定质量的理想气体 被活塞密封在汽缸内,外界大气压强为p0。现对汽缸缓慢加热, 气体吸收热量Q后,体积由V1增大到V2,则在此过程中,气体分子 平均动能 (选填“增大”“不变”或“减小”),气体内能 变化了 。
【解题探究】(1)永动机转动时能量的来源是_热__水__; (2)影响理想气体内能大小的因素是:_温__度__、_物__质__的__量__;