新课标人教版3-3选修三10.3《热力学第一定律》教学
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2
i i2 R
例 p pc pa
O
Vb pc
(O m
MT已b 3知.42200kKg O 2 cb a
Vp3ba.2i0VcV1p5cb02kgV2185maVOpblaV1)
等求体a等bc 压全对过 外例程作系功题统及吸内收能量变热化、
解法提要：
TpaVAabTbbccTc等m等bM1T体p压p.abR7(T5VV,ccpbVpb1aE0VQVbb5V2)pc6bm(M2JEC.2)m5TM1VT外b(0aKRA界((TK)TT对,,T)ccbC系AV统aTb作b2)i功0R AEabEc1c.009EaA1b0m5cMCV(J(1T).c75内T能1b0)减5少 (J)
F dl
S dl
d
dl
气体膨胀 d 0 系统对外做正功 d 0
V A 气体被压缩 d 0 系统对外做负功 d 0
V A p 体积从 变到 系统所做的功
V V a
b
a
d
A dA
沿 a c b 过程的功
V pb d V a V沿 a d b 过程的功
A
系统通过体积变化实现作功。
c
热力学中的功是与系统始末状
Moreover, our store provides various types of classic sample essays, such as contract agreements, documentary evidence, planning plans, summary reports, party and youth organization materials, reading notes, post reading reflections, essay encyclopedias, lesson plan materials, other sample essays, etc. If you want to learn about different formats and writing methods of sample essays, please stay tuned!
V
200 (J) 0
外界向系统作功
等体过程 （又称等容过程）
理想气体的物态方程
系统保p V持体m积M
TR V 不变
Tp 过程方程
1 常量
pb p b
热Ta d力QQd等VQ学VEdd2第EETEb 一1等dmAMV定A过2i0程律R 系dT统d理EE吸想收气mmMM的体的热22ii内量RR能Td为T
热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒与 转化定律的一种表达形式。
该定律的另一种通俗表述是：第一类永动机是不 可能造成的。
第一类永动机是指能不断对外作功而又不需消耗任何形式的能 量、或消耗较少的能量却能得到更多的机械功的机器。
热力学微第过一定程律表达式
在任何一个热力学过程中，系统所吸收的Q热量
等于系统内能的增量 E2与E系1 统对外作功A 之和。
等全p体aO部升用压于过增程加所系V吸aa统收的的V内热能量QVdQQVV其dQr中VdEE2i
mM R
i 2
R
(Tb
Ta(
Eb
Ea
称为定体摩尔热容
mMmMC2CVi VRrdTT
本式也是计算
d的E、普遍r式E
等压过程 等压过程
等一过系pp压部程a统O理膨方分保想p胀程用Va气V持a过于V体压程增T的m所加强M物1吸系bVp态bR收统不方T常的的V程变热量内量能热dQ力AQdQpppQpd学EVdE2d第ddEQAdmEpMAd一p1AR(dp定EAAdppT(bdmV律VMEb故CaV(V理dadE(EAd想Tpp气(mmmMM体MVmmbMM的2CiR 内VVdRRRTa能ddT(dTTT
Q
dQ
TT12
M m
Cd
T
系统吸收的热量为正 0
Q Q 若计算结果
0 则表示系统放热。
热量必须与过程相联系，只有发生
过程才有吸收或放出热量可言。
系统从某一状态变到另一状态，若其 过程不同，则吸或放的热量也会不同。
故 热量也是过程量
内能
性质
状态量
功
过程量
热量 过程量
实质
实质
是构成系统的全部分子 的平均能量之和。
是系统的宏观有序机械 运动与系统内大量分子无 规热运动的相互转化过程。
是外界物质分子无规热 运动与系统内物质分子无 规热运动的相互转化过程。
内能 功 热量 的国际标准单位都是 焦耳 （ J ）
热力学第热一力定学律第一定律
在任何一个热力学过程中，系统所吸收的Q热量 等于系统内能的增量 E2与E系1 统对外作功A 之和。 Q E2 E1 A
理想气体的物态方程
热力学第一定律
两由则即物边(pp态对g过积绝(p方g程于分热VT1V程)曲得过1mV绝lMT)Tgn线程热无VdmVM1形V方RV过一lp态程TnR程恒VT？常T(定MTd量mTMR)常C2V1量R T0C1d消pV去d理TV及想mM得气QddA常gQ体RQ用mE准1MTpT2的g静ddCVTpE绝V其态EVgd1它gg绝d热1ETd形1C热过AA式V常过常程常量程量量方g 程R 1
的引力势能。实验证明人，真实气体的内能，是状态参量
T 和 V（或 p ）的函数，即 E E(T,V)或 E E(T,p)。
总之，某给定气体系统的内能。只由该系统的状态所决定，
在热力学中内能是一个重要的状态量。
二、功
功 活塞面积 S
气体系统体积变化过程
所做的功（体积功）
气体压强
p
pA p V 元功
d
E (E2
mmMM
EC2i1VmM)(R T(22iT2RT1TT)1)
g Cp CVCV
g
R
CR 1VCV
理想气体的物态方程
(Tp2VmppMT221)CVVm2M2mVM(pRgp11R TVV111(
全靠消耗系统自身的内能对外作功
在绝热过程中 A1mo值l 理也想可气由体气绝体热的功g值的及大初小末为态CV的(Tp1VT值2)求得
回到a态，向外放出热量300J。
求 从b态 II 回到a态的过程中，系统内能的变化及对外作的功。
解法提要： Q E2 E1 A
p a
过程
I
过程 I
Eb
500
Ea400 QI100A (IJ)
Ea Eb 过程(1I0IE0b (JE)a)
O
II 程 过 b
Va
Vb
AII QI3I00(E(a10E0b))
一部分用于对外界做功
mM CV(Tb
Ta (
mM
(T R b
Ta (
常写成 Qp
M (C
R ((Tb
Ta(
M Cp(Tb
T ( Cp CV 其中
R
a 称为定压摩尔热容
QV 定体摩尔热容 C V M m C 理想气体常用式
V Q 定压摩尔热容 Cp MV m Cp 理想气体常用式
1d
（1mol气体在等体过程中
教学目标
• （1）知道热力学第一定律 ，理解能量守恒 定律
• （2）对热力学第一定律的数学表达式有简 单认识
• （3）知道永动机是不可能的
热力学第一定律 first law of thermodynamics
热力学第一定律对理想气体的应用 application of first law of thermodynamics to ideal gas
Aac AT
mM5.7R 4Tal1n03
Vc Va
(J)
Tb Ta( VVba )g 1 11.94 (K)
Aab
AQ
3.76
m1M0C3 V(J()Tb
Ta(
理p想V气体m物M态R方T热程 力Q学等第E值一A及定绝律AQE热mmMMpCC归VdVTT纳CpTE
T2 E2
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为正，内能减少则为负
E ( E2( E 系统对外第作一功类永，动d 机是指或能不断为对正外，作功外而界又对不系需统消耗作任功何则形为式负的能
A A 量、或式消中耗各较量少的的能单量位却制能必得须到更统多一的。机械功的机器。
例功400J系；统然从后平从衡b态态a
I II
凡例 平衡态b,吸收热量500J，对外作
A
V 态和过程都有关的一种过程量。 O
a
A与
过 程 有 关
b
Vb V
三、热量
热量是系统与外热界量仅由于
温度不同而传递的能量。
质量系统M 外
比热 c
吸收热量 dQ
温度升高 dT 界
Qd
M cdT
若改用摩尔热容 C
即1mol的物质温度升
高1K时所吸收的热量
则 dQ
M
C dT
m
系统由温度 T1 变到温度 T2 的过程中所吸收的热量
V
，使
p
对同故一 pQ
pVT
pa
pb
O
p( a
106Pa)
例 1mO
Ta
等温线
绝热线
2 等温过程
已知 等温求绝热A例ab 题 Aac
l300NK2
c b 20(
C解V g法25提CCR Vp要2：0C.8NCVJ2VmR oil
5 1K
1.4
103m3V)
绝热过程
TaVag 1 Tb Vbg 1
1
pb
膨胀b
O Va
Vb V
AT
dA M m
T TR
lnVVabVVmbaM
R
TdV V QT
等温过程气体吸收的热量全部转化为对外作功。
绝热过程绝热过程
热力Q系学E统2第不E与一1外定A 律
界交换热量
AQ mMpQ2C(VgV2E(02T12p1ETV111)) p1V1g 1p2V2
理想气体的内能
循环过程 卡诺循环 cycle Carnot cycle
热力学第一定律
热力学是研究物质世界中有关热现象的宏观 理论，它不涉及物质的微观结构，而是将一物质 系统中大量粒子看作一个整体，研究系统所表现 的各种宏观性质和规律。
热力学第一定律是热力学的基本定律，是一个 包括热现象在内的能量守恒与转化的定律。
Td
温度升高1K所吸收的热量）
iR
21
p d
（1mol气体在等压过程中
Td
温度升高1K所吸收的热量）
R
iR
R
C
2
i 2R 2
热力学中还常用到比热容比的概念：
（定压、定体两种
比热容比 g
理想气体常用式
定压摩尔热容 Cp
VC 定体摩尔热容
g Cp
C
iR 2i R
比热之比或定压、定 体两种摩尔热容之比）
R
第十章《热力学定律 》
10.3《热力学第一定律 能量守恒定律》
序言
下载提示：该PPT课件是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解 决实际问题。PPT课件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!
本编为大家提供各种类型的PPT课件，如数学课件、语文课件、英语课件、地理课件、 历史课件、政治课件、化学课件、物理课件等等，想了解不同课件格式和写法，敬请下载!
Q E Aabc 2.84 105(J) 放热
等温过程等温过程
理想气体的物态方程
系统p保V持温mM度
TR T不变
过ppa程方程a等p V
常量
p
温
理想气体的内能
热力QdQ学E2第dEE一1dA定A 律
E dE
mMmM2Ci VR
T dT
M TR mV
0
dAT p d V M R TdV
mV
0
d QT
热力学第一定律首先涉及到
内能 功 热量
的基本概念
内能 功 热量 内能
一、内能
广义上的内能，是指某物体系统由其内部状态所决定的能量。
某给定理想气体系统的内能，是组成该气体系统的全部
分子的动能之和，其值为
T 决定，内能 E E(T)
E，是状mM态2i参R 量T
，由状态参量
T 的单值函数。
真实气体的内能除了其全体分子的动能外还包括分子之间
Q E2 E1 A
对于一个无限小的过程，热力学第一定律可写成
Q E A E V p 热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒与
转d化定律d的一种d表达形式d 。
d
式中各量均为代数量，有正有负
该定律的另一种通俗表述是：第一类永动机是不
( ( 系统吸收可热能量造，成d 的。或 为正，放出热量则为负
Q ( Q 1( 系统内能增加，d 或
绝热过程方程 等温过程方绝程 热p线
p V g 常量
绝热线的斜率
KQ
(d p)
dV Q
gp
V
其中 g Cp 1
CV
p V 常量
等温线的斜率
KTห้องสมุดไป่ตู้
(
d d
p
V
)T
p
V
绝热线
p pQ pT (p,等V(温线
V 0V V
KQ KT
绝热线较陡
绝等绝热温热线膨膨较胀胀陡的T除物V不理变解共，释同导：因致素p外p，的还因nk因素T消只耗是,内Vn能，NT
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Vp3ba.2i0VcV1p5cb02kgV2185maVOpblaV1)
等求体a等bc 压全对过 外例程作系功题统及吸内收能量变热化、
解法提要：
TpaVAabTbbccTc等m等bM1T体p压p.abR7(T5VV,ccpbVpb1aE0VQVbb5V2)pc6bm(M2JEC.2)m5TM1VT外b(0aKRA界((TK)TT对,,T)ccbC系AV统aTb作b2)i功0R AEabEc1c.009EaA1b0m5cMCV(J(1T).c75内T能1b0)减5少 (J)
F dl
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气体膨胀 d 0 系统对外做正功 d 0
V A 气体被压缩 d 0 系统对外做负功 d 0
V A p 体积从 变到 系统所做的功
V V a
b
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A dA
沿 a c b 过程的功
V pb d V a V沿 a d b 过程的功
A
系统通过体积变化实现作功。
c
热力学中的功是与系统始末状
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V
200 (J) 0
外界向系统作功
等体过程 （又称等容过程）
理想气体的物态方程
系统保p V持体m积M
TR V 不变
Tp 过程方程
1 常量
pb p b
热Ta d力QQd等VQ学VEdd2第EETEb 一1等dmAMV定A过2i0程律R 系dT统d理EE吸想收气mmMM的体的热22ii内量RR能Td为T
热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒与 转化定律的一种表达形式。
该定律的另一种通俗表述是：第一类永动机是不 可能造成的。
第一类永动机是指能不断对外作功而又不需消耗任何形式的能 量、或消耗较少的能量却能得到更多的机械功的机器。
热力学微第过一定程律表达式
在任何一个热力学过程中，系统所吸收的Q热量
等于系统内能的增量 E2与E系1 统对外作功A 之和。
等全p体aO部升用压于过增程加所系V吸aa统收的的V内热能量QVdQQVV其dQr中VdEE2i
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称为定体摩尔热容
mMmMC2CVi VRrdTT
本式也是计算
d的E、普遍r式E
等压过程 等压过程
等一过系pp压部程a统O理膨方分保想p胀程用Va气V持a过于V体压程增T的m所加强M物1吸系bVp态bR收统不方T常的的V程变热量内量能热dQ力AQdQpppQpd学EVdE2d第ddEQAdmEpMAd一p1AR(dp定EAAdppT(bdmV律VMEb故CaV(V理dadE(EAd想Tpp气(mmmMM体MVmmbMM的2CiR 内VVdRRRTa能ddT(dTTT
Q
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TT12
M m
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T
系统吸收的热量为正 0
Q Q 若计算结果
0 则表示系统放热。
热量必须与过程相联系，只有发生
过程才有吸收或放出热量可言。
系统从某一状态变到另一状态，若其 过程不同，则吸或放的热量也会不同。
故 热量也是过程量
内能
性质
状态量
功
过程量
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实质
实质
是构成系统的全部分子 的平均能量之和。
是系统的宏观有序机械 运动与系统内大量分子无 规热运动的相互转化过程。
是外界物质分子无规热 运动与系统内物质分子无 规热运动的相互转化过程。
内能 功 热量 的国际标准单位都是 焦耳 （ J ）
热力学第热一力定学律第一定律
在任何一个热力学过程中，系统所吸收的Q热量 等于系统内能的增量 E2与E系1 统对外作功A 之和。 Q E2 E1 A
理想气体的物态方程
热力学第一定律
两由则即物边(pp态对g过积绝(p方g程于分热VT1V程)曲得过1mV绝lMT)Tgn线程热无VdmVM1形V方RV过一lp态程TnR程恒VT？常T(定MTd量mTMR)常C2V1量R T0C1d消pV去d理TV及想mM得气QddA常gQ体RQ用mE准1MTpT2的g静ddCVTpE绝V其态EVgd1它gg绝d热1ETd形1C热过AA式V常过常程常量程量量方g 程R 1
的引力势能。实验证明人，真实气体的内能，是状态参量
T 和 V（或 p ）的函数，即 E E(T,V)或 E E(T,p)。
总之，某给定气体系统的内能。只由该系统的状态所决定，
在热力学中内能是一个重要的状态量。
二、功
功 活塞面积 S
气体系统体积变化过程
所做的功（体积功）
气体压强
p
pA p V 元功
d
E (E2
mmMM
EC2i1VmM)(R T(22iT2RT1TT)1)
g Cp CVCV
g
R
CR 1VCV
理想气体的物态方程
(Tp2VmppMT221)CVVm2M2mVM(pRgp11R TVV111(
全靠消耗系统自身的内能对外作功
在绝热过程中 A1mo值l 理也想可气由体气绝体热的功g值的及大初小末为态CV的(Tp1VT值2)求得
回到a态，向外放出热量300J。
求 从b态 II 回到a态的过程中，系统内能的变化及对外作的功。
解法提要： Q E2 E1 A
p a
过程
I
过程 I
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500
Ea400 QI100A (IJ)
Ea Eb 过程(1I0IE0b (JE)a)
O
II 程 过 b
Va
Vb
AII QI3I00(E(a10E0b))
一部分用于对外界做功
mM CV(Tb
Ta (
mM
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Ta (
常写成 Qp
M (C
R ((Tb
Ta(
M Cp(Tb
T ( Cp CV 其中
R
a 称为定压摩尔热容
QV 定体摩尔热容 C V M m C 理想气体常用式
V Q 定压摩尔热容 Cp MV m Cp 理想气体常用式
1d
（1mol气体在等体过程中
教学目标
• （1）知道热力学第一定律 ，理解能量守恒 定律
• （2）对热力学第一定律的数学表达式有简 单认识
• （3）知道永动机是不可能的
热力学第一定律 first law of thermodynamics
热力学第一定律对理想气体的应用 application of first law of thermodynamics to ideal gas
Aac AT
mM5.7R 4Tal1n03
Vc Va
(J)
Tb Ta( VVba )g 1 11.94 (K)
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AQ
3.76
m1M0C3 V(J()Tb
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理p想V气体m物M态R方T热程 力Q学等第E值一A及定绝律AQE热mmMMpCC归VdVTT纳CpTE
T2 E2
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为正，内能减少则为负
E ( E2( E 系统对外第作一功类永，动d 机是指或能不断为对正外，作功外而界又对不系需统消耗作任功何则形为式负的能
A A 量、或式消中耗各较量少的的能单量位却制能必得须到更统多一的。机械功的机器。
例功400J系；统然从后平从衡b态态a
I II
凡例 平衡态b,吸收热量500J，对外作
A
V 态和过程都有关的一种过程量。 O
a
A与
过 程 有 关
b
Vb V
三、热量
热量是系统与外热界量仅由于
温度不同而传递的能量。
质量系统M 外
比热 c
吸收热量 dQ
温度升高 dT 界
Qd
M cdT
若改用摩尔热容 C
即1mol的物质温度升
高1K时所吸收的热量
则 dQ
M
C dT
m
系统由温度 T1 变到温度 T2 的过程中所吸收的热量
V
，使
p
对同故一 pQ
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O
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106Pa)
例 1mO
Ta
等温线
绝热线
2 等温过程
已知 等温求绝热A例ab 题 Aac
l300NK2
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C解V g法25提CCR Vp要2：0C.8NCVJ2VmR oil
5 1K
1.4
103m3V)
绝热过程
TaVag 1 Tb Vbg 1
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R
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等温过程气体吸收的热量全部转化为对外作功。
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热力Q系学E统2第不E与一1外定A 律
界交换热量
AQ mMpQ2C(VgV2E(02T12p1ETV111)) p1V1g 1p2V2
理想气体的内能
循环过程 卡诺循环 cycle Carnot cycle
热力学第一定律
热力学是研究物质世界中有关热现象的宏观 理论，它不涉及物质的微观结构，而是将一物质 系统中大量粒子看作一个整体，研究系统所表现 的各种宏观性质和规律。
热力学第一定律是热力学的基本定律，是一个 包括热现象在内的能量守恒与转化的定律。
Td
温度升高1K所吸收的热量）
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21
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（1mol气体在等压过程中
Td
温度升高1K所吸收的热量）
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热力学中还常用到比热容比的概念：
（定压、定体两种
比热容比 g
理想气体常用式
定压摩尔热容 Cp
VC 定体摩尔热容
g Cp
C
iR 2i R
比热之比或定压、定 体两种摩尔热容之比）
R
第十章《热力学定律 》
10.3《热力学第一定律 能量守恒定律》
序言
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Q E Aabc 2.84 105(J) 放热
等温过程等温过程
理想气体的物态方程
系统p保V持温mM度
TR T不变
过ppa程方程a等p V
常量
p
温
理想气体的内能
热力QdQ学E2第dEE一1dA定A 律
E dE
mMmM2Ci VR
T dT
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0
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mV
0
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热力学第一定律首先涉及到
内能 功 热量
的基本概念
内能 功 热量 内能
一、内能
广义上的内能，是指某物体系统由其内部状态所决定的能量。
某给定理想气体系统的内能，是组成该气体系统的全部
分子的动能之和，其值为
T 决定，内能 E E(T)
E，是状mM态2i参R 量T
，由状态参量
T 的单值函数。
真实气体的内能除了其全体分子的动能外还包括分子之间
Q E2 E1 A
对于一个无限小的过程，热力学第一定律可写成
Q E A E V p 热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒与
转d化定律d的一种d表达形式d 。
d
式中各量均为代数量，有正有负
该定律的另一种通俗表述是：第一类永动机是不
( ( 系统吸收可热能量造，成d 的。或 为正，放出热量则为负
Q ( Q 1( 系统内能增加，d 或
绝热过程方程 等温过程方绝程 热p线
p V g 常量
绝热线的斜率
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其中 g Cp 1
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等温线的斜率
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绝热线较陡
绝等绝热温热线膨膨较胀胀陡的T除物V不理变解共，释同导：因致素p外p，的还因nk因素T消只耗是,内Vn能，NT