热力学第一定律及能量守恒定律

黄山中学物理学科学案

课题：热力学第一定律及

主备人：李伟审核人：张莉日期：2008-3-24

能量守恒定律

学习目标：

1、理解物体跟外界做功和热传递的过程中W、Q、△U的物理意义。

2、会确定W、Q、△U的正负号。

3、理解、掌握热力学第一定律，从能量转化和转移的观点理解热力学第一定律。

4、会用△U = W + Q分析和计算问题。

5、理解、掌握能量守恒定律及其重要性。

重点难点：运用热力学第一定律的数学表达式进行计算

学习过程及内容

一、自主学习：

(一)热力学第一定律

1.功和热：和这两种方法在改变内能方面是的，即一定数量的功与的热相对应。

2.定律内容：

3.表达式：

4.符号法则：

（二）能的转化和守恒定律

1.大量事实证明各种形式的能可以相互转化，并且在转化过程中

2.内容：

（三）永动机不可能制成

第一类永动机：人们设想中的不消耗的机器

第一类永动机违背，所以不可能制成。

二、重难点阐释

1、功与热的异同

(1)功与热的相同点：它们在引起物体内能的变化上是等效的。

(2)功与热传递的不同点：热传递是一个物体的内能转移为另一个物体的内能，做功是其他形式的能与物体内能间的转化。

2、温度、内能、热量、热能等概念的区别

(1)温度：表示物体的冷热程度，是物体分子平均动能大小的标志，它是大量分子热运

动的集体表现，对个别分子来说，温度没有意义。

(2)内能：物体内所有分子动能和势能的总和，它是由大量分子的热运动和分子的相对

位置所决定的能。

(3)热量：是热传递过程中内能的改变量，热量用来量度热传递过程中内能转移的量

(4)热能：是内能通俗的说法。

温度和内能是状态量，热量则是过程量，热传递的前提条件是存在温差，传递的是热量，实质上是内能的转移。

4．分析物体内能变化的方法有两种

(1)根据物体内能的组成来分析，物体的内能是组成物体的所有分子动能和势能的总和，由温度的变化来判断分子平均动能的变化．由体积的变化来判断分子力做功的正负从而判断分子势能的变化，最后确定物体内能的变化。

(2)根据能量守恒定律，热力学第一定律来分析，先弄清楚能量的转化关系和转化的方向，即物体是吸热还是放热，是物体对外做功还是外界对物体做功，最后判断内能是增加还是减小．例如有些固体溶解为液体，无法判断分子势能的变化，则只能运用第二种方法分析。

三、典例精析

【例1】有一个小气泡从水池底缓慢地上升，气泡跟水不发生热传递，而气泡内气体体积不断增大，小气泡上升过程中（）

A、由于气泡克服重力做功，内能减少

B、由于重力和浮力的合力对气泡做功，内能增加

C、由于气泡内气体膨胀做功，内能增加

D、由于气泡内气体膨胀做功，内能减少

【例2】一定质量的气体从外界吸收了4.2×105J的热量．同时气体对外做了6×105J的功，问：(1)物体的内能变化了多少？(2)分子势能是增加还是减少？(3)分子动能如何变化？

【例3】如图1所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B, B的两边分别盛有气体甲和乙,现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高,在移动P的过程中（）

A、外力对乙做功；甲的内能不变。

B、外力对乙做功；乙的内能不变。

C、乙传递热量给甲；乙的内能增加。

D、乙的内能增加；甲的内能不变。

四、巩固提高

1、下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是（）

A、当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大。

B、当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小。

C、当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大。

D、当分子力表现为斥力时．分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小。

甲乙

B P

图1

2、下列关于热现象的说法．正确的是（）

A、外界对物体做功．物体的内能一定增加

B、气体的温度升高，气体的压强一定增大

C、任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体

D、任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能

3、1g 100℃的水与1g 100℃的水蒸气相比较．下述说法中正确的是（）

A．分子的平均动能与分子的总动能都相同

B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同

C．内能相同

D. 1g 100℃的水的内能小于1g 100℃的水蒸气的内能

4、如图所示．气缸放置在水平地面上，质量为m的活塞将气缸分成甲、乙两气室，两气室充有气体，汽缸、活塞是绝热的且不漏气．开始活塞被销钉固定，现将销钉拔掉、活塞最终静止在据原位置下方h处，设活塞移动前后甲气体内能的变化量为∆E，不计气体重心改变的影响，下列说法的是

（）

A、∆E=mgh

B、∆E> mgh

C、∆E

D、以上三种均有可能

5、如图所示，两个相通的容器P、Q间装的阀门K，P中充满气体，Q内为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则（）

A. 气体体积膨胀，内能增加

B. 气体分子势能减少，内能增加

C. 气体分子势能增加，压强可能不变

h

甲

乙