人教版高中物理选修3-3课件《10.1热力学定律》
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人教版物理选修3-3第十章第3节10.3热力学第一定律 能量守恒定律(共26张PPT)(优质版)
3．热力学第一定律：物体内能的增加等 于外界对物体所做的功与从外界吸收的 热量之和．
U W Q
（l）热力学第一定律反映了功、热量跟内能改 变之间的定量关系．
（2）式中Q 、 U、 W的正负及含义如下所
述．
定律中各量的正、负号及含义
物ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量 符号
意义
符号 意义
W
+
外界对物体 做功
－
物体对外 界做功
Q
+
物体吸收热 量
－
物体放出 热量
ΔU + 内能增加 － 内能减少
课堂练习
1、关于物体的内能变化以下说法正确的是
（C）
A．物体吸收热量，内能一定增大 B．物体对外做功，内能一定减小 C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能
不变 D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能
不变
2、关于内能下列说法正确的是（ BC ） A.相同质量的两物体，升高相同的温度，内能 增量一定相同； B.一定量00C的水结成00C的冰，内能一定减小 C.一定量气体克服外界压力膨胀，但不吸热也
不放热，内能一定减小 D.一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能
可能减小
3.一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热 量，内能增加了4.2×105J．是气体对外界做 了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦 耳的功？
解析：
引起物体内能变化的物理过程有两种，做功和 热传递，由于物体内能的增加量大于物体从 外界吸收的热量，所以一定存在外界对物体 做功
Q 2.6105 J 0, U 4.2105 J 0
根据热力学第一定律 U = Q ＋W 得：
W 4.2105 J 2.6105 J 1.6105 J 0
人教版选修3-3 第10章 第3节 热力学第一定律 能量守恒定律 课件(22张)
3．能量守恒的两种表达 (1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少 量和增加量一定相等． (2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加， 且减少量和增加量一定相等．
3．汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这一过程中 ()
A．汽车的机械能守恒 B．汽车的动能和势能相互转化 C．机械能逐渐转化为内能，总能量逐渐减小 D．机械能逐渐转化为内能，总能量不变 解析：选 D 汽车在关闭发动机后能匀速运动，说明汽车 和斜坡之间一定有摩擦力作用，所以汽车的机械能不守恒，有
谢谢观看！
(3)判断是否做功的方法：一般情况下看物体的体积是否变 化．
①若物体体积增大，表明物体对外界做功，W<0. ②若物体体积减小，表明外界对物体做功，W>0.
1．(2019·全国卷Ⅰ)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器
和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空
气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直
解析：选 B 抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀分 布，其重心升高，重力势能增加．由能量守恒定律知，增加的 重力势能由内能转化而来，所以内能的增量小于吸收的热量， 故选项 B 正确．
要点三 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 9 _对__外__做__功__的机器．
3．热力学第一定律的理解
(1)对公式 ΔU＝Байду номын сангаас＋W 中 ΔU、Q、W 符号的规定
符号
Q
W
ΔU
＋ 物体吸收热量 外界对物体做功 内能增加
－ 物体放出热量 物体对外界做功 内能减少
(2)几种特殊情况 ①若过程是绝热的，即 Q＝0，则 ΔU＝W，物体内能的增 加量等于外界对物体做的功． ②若过程中不做功，即 W＝0，则 ΔU＝Q，物体内能的增 加量等于物体从外界吸收的热量． ③若过程的始末状态物体的内能不变，即 ΔU＝0，则 W＝ －Q(或 Q＝－W)，外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物 体吸收的热量等于物体对外界做的功)．
物理(人教版选修3-3)课件第十章第3节 热力学第一定律能量守恒定律
(3)在公式ΔU＝Q＋W中，ΔU＞0，物体内能增加； ΔU ＜0，物体内能减少。Q ＞0，物体吸热；Q＜0，物体放 热。W＞0，外界对物体做功；W＜0，物体对外界做功。
[答案] (1)外界对气体做了1.6×105 J的功。 (2)说明气体对外界做功。 (3)见解析
1．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的 功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式中正确的是 () A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J D．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J
即ΔU＝W＋Q。 将Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J代入上式得： W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J ＝1.6×105 J。 W＞0，说明外界对气体做了1.6×105 J的功。
(2)如果吸收的热量Q＝2.6×105 J，内能ΔU增加了 1.6×105 J，计算结果为W＝－1.0×105 J，说明气体对外界 做功。
[重点诠释]
(1)自然界中能量的存在形式：物体运动具有动能、分 子运动具有分子动能、电荷具有电能、原子内部的运动具 有原子能等。可见，在自然界中不同的能量形式与不同的 运动形式相对应。
(2)不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过 程是通过做功来完成的。
(3)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加， 且减少量和增加量一定相等。
第
第
十
3
章
节
理解 教材 新知
把握 热点 考向
应用 创新 演练
[答案] (1)外界对气体做了1.6×105 J的功。 (2)说明气体对外界做功。 (3)见解析
1．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的 功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式中正确的是 () A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J D．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J
即ΔU＝W＋Q。 将Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J代入上式得： W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J ＝1.6×105 J。 W＞0，说明外界对气体做了1.6×105 J的功。
(2)如果吸收的热量Q＝2.6×105 J，内能ΔU增加了 1.6×105 J，计算结果为W＝－1.0×105 J，说明气体对外界 做功。
[重点诠释]
(1)自然界中能量的存在形式：物体运动具有动能、分 子运动具有分子动能、电荷具有电能、原子内部的运动具 有原子能等。可见，在自然界中不同的能量形式与不同的 运动形式相对应。
(2)不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过 程是通过做功来完成的。
(3)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加， 且减少量和增加量一定相等。
第
第
十
3
章
节
理解 教材 新知
把握 热点 考向
应用 创新 演练
人教版高中物理选修3-3课件《10.1热力学定律》
二、功和内能
1.功与系统内能改变的关系:做功可以改变系统的内能。 (1)外界对系统做功,系统的内能增加。在绝热过程中,内能的增量就 等于外界对系统做的功,即 ΔU=U2-U1=W。 (2)系统对外界做功,系统的内能减少。在绝热过程中,系统对外界做 多少功,内能就减少多少,即 W=-ΔU。 2.在绝热过程中,功是系统内能转化的量度。
3.功和内能的区别 (1)功是过程量,内能是状态量。 (2)在绝热过程中,做功一定能引起内能的变化。 (3)物体的内能大,并不意味着做功多。在绝热过程中,只有内能变 化较大时,才对应着做功较多。
当堂检测
1.英国物理学家焦耳的主要贡献有( ) A.发现了电流通过导体产生热量的定律,即焦耳定律 B.测量了热和机械功之间的关系——热功当量 C.第一次计算了气体分子的速度 D.与 W.汤姆孙合作研究了气体自由膨胀降温的实验 答案:ABCD
2.在绝热过程中,外界压缩气体做功 20 J,下列说法中正确的是( ) A.气体内能一定增加 20 J B.气体内能增加必定小于 20 J C.气体内能增加可能小于 20 J D.气体内能可能不变 答案:A 解析:做功的过程是能量转化的过程,在绝热过程中,做多少功,内能就增 加多少,所以 A 正确。
1.内能及内能的变化 (1)物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能之和。因此物体 的内能是一个状态量。 (2)当物体温度变化时,分子的平均动能变化;物体的体积变化时,分 子势能发生变化,因此物体的内能变化只由初末状态决定,与中间过程 及方式无关。 2.做功与内能变化的关系 (1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相 互转化的过程。 (2)在绝热过程中,外界对物体做多少功,就有多少其他形式的能转 化为内能,物体的内能就增加多少。
人教版高中物理选修3-3课件第10章第3节热力学第一定律能量守恒定律
A．尾气的温度越低，柴油机越节能
B．尾气的温度越高，柴油机越节能
C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关
D．以上说法均不正确
A
解析：高温高压的燃气推动活塞向下运动，对活塞做功，燃气的内能大部分转化为活塞的机械能， 在做功的过程中，内能转化为活塞的机械能越多，尾气的温度越低，柴油机越节能，故A正确，BCD错误。
『想一想』 有一种所谓“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去。这是不 是一种永动机？如果不是，你知道维持表针走动的能量是从哪儿来的吗？
答案：不是永动机，手表戴在手上，手运动的能量一部分转化为手表的能量(动能)。
课内互动探究
探究 一
对热力学第一定律的理解
思考讨论 1
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
解析：形状记忆合金进入水后受热形状发生改变而搅动热水，由能量守恒知能量来源于热水，故A、 B、C错；由能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一部分释放于空气中，故D对。
归纳总结
1．能量的存在形式及相互转化
各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、 原子能等。
各种形式的能，通过做功可以相互转化，例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧， 化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能
Hale Waihona Puke 2．守恒条件与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的，例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力做功； 而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然界现象都遵守的基本规律。
(3)具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想。
新人教版高中物理选修3-3第十章《热力学定律》精品课件
在各种不同的绝热过程中， 在各种不同的绝热过程中，系统状态的改 变与做功方式无关，仅与做功数量有关。 做功方式无关 做功数量有关 变与做功方式无关，仅与做功数量有关。
哪些力做功仅由物体的起点和终点两 个位置决定与物体的运动路径无关？ 个位置决定与物体的运动路径无关？
重力 电场力
功与系统内能改变的关系 1.做功可以改变系统的内能 1.做功可以改变系统的内能 外界对系统做功， ①外界对系统做功，系统的内能增加 ②系统对外界做功，系统的内能减少。 系统对外界做功，系统的内能减少。 2.功是系统内能转化的量度 2.功是系统内能转化的量度 3.实质: 3.实质:其他形式的能与内能的相互转化 实质 4.国际单位制中，内能和功的单位都是焦耳( 4.国际单位制中，内能和功的单位都是焦耳( J ) 国际单位制中
二、内能
任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖 于系统自身状态的物理量， 于系统自身状态的物理量，这个物理量在两 个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统 所做的功相联系。 所做的功相联系。我们把这个物理量称为系 统的内能 内能——U 统的内能 △U＝U2－U1 ＝ △U＝W ＝
练习巩固
1.下列说法正确的是（ 下列说法正确的是（ 下列说法正确的是 D ） A 分子的动能与分子的势能的和叫做这个分 子的内能 B 物体的分子势能由物体的温度和体积决定 C 物体的速度增大时，物体的内能增大 物体的速度增大时， D 物体的内能减小时，物体的温度可能增加 物体的内能减小时，
物理新人教版选修3 物理新人教版选修3-3
10热力学ห้องสมุดไป่ตู้律 热力学定律
知识回顾
什么叫内能？ 什么叫内能？ 与哪些因素有关？ 与哪些因素有关？
质量、温度相同的物体， 质量、温度相同的物体，内能必定相等对 吗？
人教版物理选修3-3课件：第10章+热力学定律+第1节
课内探究
探究 做功和内能变化的关系
• “火”不但可以用来取暖，还可以用来加 热食物，“火”把人类带入了文明的殿堂 。我们的祖先很早就发明了“钻木取火” 的用具，使人们不再仅仅依靠自然的“恩 赐”而得到“火”。
• 你提知示：道做“功钻可以木改取变火物”体的的内道能理，“吗钻？木取火”就是通过外力做功，机械能
特别提醒：(1)外界对某一系统做功时，系统的内能不一定增加，还要看该 系统有没有向外放热，以及向外放热的多少。
(2)在绝热过程中，系统内能的增加量等于外界对系统所做的功。
• 典例 (多选)(江苏省徐州市2017～2018学年高二下学期期 中)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所 示。充气袋四周被挤压时AC，假设袋内气体与外界无热交换 ，则袋内气体( )
• A．体积减小，内能增大
• B．体积减小，压强减小
• C．对外界做负功，内能增大
• D．对外界做正功，压强减小
• 解题指导：(1)气体体积减小，外界对气体做正功。
解析：实际气体在温度不太低、压强不太大时可看成理想气体。充气袋被挤 压，气体体积减小，外界对气体做正功，则 W>0，由于袋内气体与外界无热交换， 即 Q＝0，根据做功与内能改变的关系知，内能增大，温度升高，选项 A、C 正确；
• 『判一判』
• (1)某一系统经历绝热过程时，只要初末状态相同，则做功 数量√ 也一定相同。( )
• (2)在绝热过程中，做功方式不同会直接影响系统状态变化 的× 最终结果。( )
• (3)在绝热过程中，系统对外界做的功等于系统内能×的增加
量。( )
×
• (4)功和内能都是能量转化的量度。( ) √
_______________________的物理量，叫系统的内能。
人教版高中物理选修(3-3)《热力学第一定律 能量守恒定律》ppt课件
②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？
ΔU = Q
3.如果物体在跟外界同时发生做功和热传 递的过程中，内能的变化ΔU与热量Ｑ及 做的功Ｗ之间又有什么关系呢？
一、热力学第一定律
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
（数学表达式）
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第一定律.
②同理可得：
W ′=ΔU′－ Q ′ = 1.6 ×105J － 2.6×105J= － 1.0×105J W为 负值，说明气体对外界做功（气体体积变大），做了1.0×105J 的功。
应用热力学第一定律解题的一般步骤： ①根据符号法则写出各已知量（W、Q、 ΔU）的正、负； ②根据方程ΔU=W+Q求出未知量； ③再根据未知量结果的正、负来确定吸 热、放热情况或做功情况。
说明：
(1) 热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守 恒定律的具体体现。 (2) 能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。
(3) 能量守恒定律的重要意义:
第一，能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、变化的 普遍规律，学习这个定律，不能满足一般理解其内容，更重 要的是，从能量形式的多样化及其相互联系，互相转化的事 实出发去认识物质世界的多样性及其普遍联系，并切实树立 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失的观点，作为以后学 习和生产实践中处理一切实际问题的基本指导思想之一。 第二，宣告了第一类永动机的失败。
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；在转化和转移过程 中其总量不变，这就是能量守恒定律.
例题1
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
高中物理选修3---3第十章《热力学定律》全章新课教学课件
【例题】金属筒内装有与外界温度相同的压 缩气体，打开筒的开关，筒内高压气体迅速 向外逸出。待筒内外压强相等时，立即关闭 开关。在外界保持恒温的条件下，经过一段 较长的时间后，再打开开关，这时出现的现 象是（ B ） A.筒外空气流向筒内 B.筒内空气流向筒外 C.筒内外空气互相交换,筒内空气质量不变 D.筒内外无空气交换
※机械量热法：
热功当量实验
1.实验装置与过程： 用绝热性能良好的材料制作容器。让重 物匀速下降带动电动机发电，电流通过浸在水中的电阻丝， 使水温上升。
2.实验条件：容器与水组成 的系统与外界绝热。
T2
3.测量的物理量： 温度计始末 状态的温度，电阻丝中的电 流与两端电压，通电时间。
V A
发电机
4实验结论： 只要所做的电功相
演示实验：
在有机玻璃筒底放置少量易 燃的蓬松的棉花，迅速压下筒 中的活塞，你看到了什么现象？
棉花发生燃烧。
问题：这种现象说明了什么？ 做功使得物体温度升高， 改变了物体的内能。
问题：既然做功能够改变系统 的内能，那么功与内能之间有什 么样的数值关系呢？
开始
英国物理学家---焦耳，通过 对一个绝热性能良好的热力学 系统做功，测量了热量与功之 间的数值（也就是当量）关系--热功当量，为热力学第一定律 和能量守恒定律的建立奠定了 实验基础。
界对系统所做的功W.
△U＝W
※ W指外界对系统所做的功.
四、关于W（符号指外界对系统做的功）的理解：
1.当气体体积减小时，外界对气体做功，W＞0.
2.当气体体积增大时，气体对外界做功，即外 界对气体做负功，W＜0.
3.当外界为真空，气体体积增大时，我们将这种 气体向真空的膨胀过程叫做自由膨胀，此时，气 体体积虽然增大，由于没有做功的对象，因此在 自由膨胀过程中，气体不做功，W=0。
10.1-10.3 热力学第一定律—人教版高中物理选修3-3课件(共25张PPT)
1.什么是绝热过程？
绝热过程 系统只通过对外界做功或外界对它做功而与外界交 换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热。
2.做功与内能变化的关系？
在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增加量。
表达式：ΔU＝W
说明： 1.系统内能的改变量，只与初末状态的内能U1、U2有关，与做功的过程、方式无关； 2. 外界对系统做功时w为正；系统对外界做功时w为负。
每日一题 14
如图所示，在质量为m、长度为L1的匀质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直 悬挂的弹簧相连，弹簧的劲度系数为k。在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小 为B，方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的示数，MN 的长度大于ab，ab＝cd＝L2。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域 的cd边重合，且指针指到刻度尺的0刻度位置，重力加速度为g。 (1)若要使该电流表能正常工作，则待测电流必须从金属棒的哪一端流入? (2)刻度尺上距0刻度为x处对应的电流大小是多少? (3)若弹簧在弹性限度内的最大伸长量为xm，则该电流表的最大量程为多少?
以下说法正确的是（ BD ）
A．从状态d到c，气体不吸热也不放热 B．从状态c到b，气体放热 C．从状态a到d，气体对外不做功 D．从状态b到a，气体吸热
二、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)各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。
三、永动机不可能制成 考察选择题
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．不可制成的原因：违背了能量守恒定律。
《热力学第一定律能量守恒定律》人教版高中物理选修3-3课件
二、能量守恒定律
在必修二的时候已经学过能量守恒定律。现在我重新沿着科学家们的思路再来认 识它。 从18世纪末到19世纪40代，不同领域的科学家从不同角度都提出了能量守恒的 思想。人类对于能量守恒的认识经历、、、、、、
任何一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完放出的总 热量相同。这表明一个系统(即参加化学反应的几种物质)存在 着一个与热量关的物理量，在一个确定的化学反应中这个量是 不变的。这一发现被认为是能量守恒定的先驱。
二、能量守恒定律
例2、水平马路上行驶的汽车，在发动机熄火后，速度越来越慢，最后停止.这一
现象符合能的转化和守恒定律吗？如果符合,汽车失去的动能变成了什么？动能地面、源自胎的内能符合能的转化和守恒定律
二、能量守恒定律
他们不懈努力反映了人类追求幸福生活的美好愿望。
三、永动机不可能制成
1、 第一类永动机 概念：不需要任何动力或燃料，却能源源不断地对外做功。（不吃草的马） 结果：无一例外地归于失败。 原因：违背了能量守恒定律。
二、能量守恒定律
能量守恒定律：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另外的物体，在转化或转移过程中其总量 不变。
意义： 1、不同形式的能量之间可以相互转化。
2、能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的规律之一，也是19世纪自 然科学的三大发现之一，被恩格斯称为“伟大的运动基本规律”。
解得：Δt=0.14℃
5、奶牛的心脏停止跳动后，大的在1h内体温由37.0℃降低到33.5℃.请你由此估算在这种环境 下养奶牛，要维持一个体重400kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能为它提供多 少热量?计算时，可认为奶牛体内绝大部分是水。
人教版高中物理选修3-3 第10章第3节热力学第一定律 能量守恒定律(共27张PPT)(1)(完美版下载)
(2)气体吸收的热量Q；
(3)气体增加的内能ΔU。
思考
如何求对外做的功？
什么是汽化热？
汽化热和哪些因素有关？
(1)169.7J，(2)2263.8J，(3)2094.1J
(10-3)2. 如图所示的容器，A、B中各有一个可自由移 动的活塞，活塞下面是水上面是大气、大气压恒定， A、B间带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热， 开始时A的水面比B高，开启K，A中的水逐渐向B中 流，最后达到平衡，在这个过程中 （ ） A.大气压力对水作功，水的内能增加 B.水克服大气压力作功，水的内能减少 C.大气压力对水不作功，水的内能不变 D.大气压力对水不作功，水的内能增加
2、热力学第一定律ΔU = Q + W中各 物理量的意义及正负号的确定。
温故知新
思考分析
1下列说法正确吗? A、物体所有分子的动能的总和=物体的动能 B、速度快的分子比速度慢的分子温度高 C、温度高物体中的分子运动速度大于温度低的 物体中的分子运动速度.
2关于内能，下列说法正确的是 C A、温度相同的物体内能一样多 机械能增大
ΔU＝ Q + W
ΔU＝ Q + W
3.符号规定：
增加量 减小量
吸热 放热
对内做功 对外做功
巩固练习1：
(10-3)1.在一个标准大气压下，水在沸腾时，1g水由液
态变成同温度的气态，其体积由1.043cm3变为1676cm3。
已知水的汽化热为2263.8J/g。求：
(1)体积膨胀时气体对外界作的功W；
3.如果物体在跟外界同时发 生做功和热传递的过程中， 内能的变化ΔU与热量Ｑ及 做的功Ｗ之间又有什么关系 呢？
ΔU 物体内能的增加量 Q 物体吸收的热量 W 外界对物体做的功
人教版高中物理选修3-3课件第10章热力学定律3热力学第一定律能量守恒定律
(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子
力做负功，气体分子势能增加了．
(3)因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，所以气体分子的平均动能
一定减少了． 【答案】 (1)减少 1.8×105 J (2)增加 (3)减少
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应用热力学第一定律解题的思路与步骤 1．首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统． 2．分别列出物体(或系统)吸收或放出的热量；外界对物体(或系统)所做的功 或物体(或系统)对外所做的功． 3．根据热力学第一定律 ΔU＝Q＋W 列出方程进行求解． 4．特别注意的就是物理量的正负号及其物理意义．
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【解析】 (1)由热力学第一定律 W＋Q＝ΔU 得 Q＝ΔU－W＝－5×104 J， 说明气体放出热量 5×104 J.
(2)由气态方程pTV＝C(常量)易判断出 C 过程是等压变化，该过程温度升高， 理想气体的内能增加．
【答案】 (1)放出 5×104 (2)C 增加
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知识脉络
上一页返回首页ຫໍສະໝຸດ 下一页热力学第一定律
[先填空] 1．改变内能的两种方式 做功与__热__传__递__．两者在改变系统内能方面是_等__效__的___． 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_____.
不变，即内能不变，由于过程 bc 体积增大，所以气体对外做功，由热力学第一
定律可知，气体一定吸收热量，选项 B 错误；过程 ca 压强不变，温度降低，内
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二、功和内能
1.功与系统内能改变的关系:做功可以改变系统的内能。 (1)外界对系统做功,系统的内能增加。在绝热过程中,内能的增量就 等于外界对系统做的功,即 ΔU=U2-U1=W。 (2)系统对外界做功,系统的内能减少。在绝热过程中,系统对外界做 多少功,内能就减少多少,即 W=-ΔU。 2.在绝热过程中,功是系统内能转化的量度。
预习交流
打气筒是日常生活中的一种工具,当我们用打气筒给自行车打气 的时候,就是在克服气体压力和摩擦力做功。打气的过程中你有没有试 着去摸一下打气筒的外壳?有什么感觉?打气筒的温度升高了,这是怎么 回事呢?
答案:做功的过程是能量转化的过程,做功使得系统的内能增加了, 所以温度升高。
课堂合作探究
问题导学
1.内能及内能的变化 (1)物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能之和。因此物体 的内能是一个状态量。 (2)当物体温度变化时,分子的平均动能变化;物体的体积变化时,分 子势能发生变化,因此物体的内能变化只由初末状态决定,与中间过程 及方式无关。 2.做功与内能变化的关系 (1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相 互转化的过程。 (2)在绝热过程中,外界对物体做多少功,就有多少其他形式的能转 化为内能,物体的内能就增加多少。
2.在绝热过程中,外界压缩气体做功 20 J,下列说法中正确的是( ) A.气体内能一定增加 20 J B.气体内能增加必定小于 20 J C.气体内能增加可能小于 20 J D.气体内能可能不变 答案:A 解析:做功的过程是能量转化的过程,在绝热过程中,做多少功,内能就增 加多少,所以 A 正确。
3.功和内能的区别 (1)功是过程量,内能是状态量。 (2)在绝热过程中,做功一定能引起内能的变化。 (3)物体的内能大,并不意味着做功多。在绝热过程中,只有内能变 化较大时,才对应着做功较多。
当堂检测
1.英国物理学家焦耳的主要贡献有( ) A.发现了电流通过导体产生热量的定律,即焦耳定律 B.测量了热和机械功之间的关系——热功当量 C.第一次计算了气体分子的速度 D.与 W.汤姆孙合作研究了气体自由膨胀降温的实验 答案:ABCD
高中物理课件
（金戈铁骑 整理制作）
第十章 热力学定律
第 1 节 功和内能
课前预习导学
目标导航
学习目标 1.了解焦耳的实验相关内容。 2.能说出在绝热环境中,做功与内能变化的 关系。 3.会解释关于做功与内能变化关系的生活 中的问题。
重点难点
重点:做功与内能变化的关系(绝 热过程)。 难点:功与内能的区别及联系。
预习导引
一、焦耳的实验
1.实验目的:精确地测定做功和热传递对于系统的影响,以及功和 热量的相互关系。
2.焦耳的两个最具代表性的实验:一个是让重物下落带动叶片搅拌 容器中的水,引起水温上升;另一个是通过电流的热效应给水加热。
3.绝热过程:不从外界吸热,也不向外界放热的过程叫做绝热过程。 4.结论:要使系统状态通过绝热过程发生变化,做功的多少只由过 程的始末两个状态决定,而与做功的方式无关。
功和内能的关系
活动与探究
1.观察压缩空气引火器的构造,然后取一小块干燥硝化棉,用镊子 拉得疏松一些,放入玻璃筒底。将活塞涂上少许蓖麻油(起润滑和密封作 用),放入玻璃筒的上口。迅速压下活塞,可看到什么现象?实验现象说明 了什么?
答案:可以看到硝化棉燃烧。实验现象说明压缩空气做功,使空气内 能增大,温度升高引起硝化棉燃烧。
3.下列实例中,属于做功来增加物体内能的是( ) A.铁棒放在炉子里被烧红 B.锯条锯木头时会发热 C.钻木取火 D.冬天在阳光下取暖 答案:BC 解析:A、D 属于热传递,锯条锯木头与钻木取火时都会做功从而使物体 的内能增加。
4.气体在等压变化中( ) A.一定对外界做功 B.外界一定对气体做正功 C.若温度升高,一定对外界做正功 D.可能既不对外界做功,外界也不对气体做功 答案:C 解析:在等压变化过程中,若温度升高,则气体的体积增大,即气体膨胀对 外界做功,C 正确,B 错误;若温度降低,则气体体积减小,即外界压缩气体 对气体做功,A 错误;在等压变化中,气体体积一定变化,所以要么外界对 气体做功,要么气功当量实验和电流热效应给水加热的实验中做功的方 式相同吗?你能得出什么结论?
答案:不同。在各种不同的绝热过程中,系统内能的改变与做功方式 无关,仅与做功多少有关。
迁移与应用
采用绝热的方式使一定量的气体由初状态 A 变化至末状态 B。对 于不同的绝热方式,下列说法正确的是( )
A.对气体所做的功不同 B.对气体所做的功相同 C.对气体不做功,因为没有能量的传递 D.以上三种说法都不对 答案:B 解析:对于一定质量的气体,不管采用任何一种绝热方式由状态 A 变化到状态 B,都是绝热过程。在这一过程中,气体在初状态 A 有一确定 的内能 UA,在状态 B 有另一确定的内能 UB,由绝热过程中 ΔU=UB-UA=W 知,W 为恒量,所以 B 正确。