热力学第一定律--能量守恒定律PPT课件
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分子 动能
分子 势能
物体 内能
•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
•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 们相对位置决定的能量
• r＜r0时,r↓→ＥP↑;ｒ＞ｒ0时,r↑→ＥP↑; 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
思考与讨论：
一定量的气体，膨胀过程中是外界对气体做 功还是气体对外界做功？如果膨胀时做的功是 135J，同时向外放热85J，气体的内能变化量 是多少？内能是增加了还是减少了？
﹀ 分析： W=-135J Q=-85J 得： ΔU=-220J ﹤0 ΔU＝W + Q
请你通过这个例子总结ΔU、 Q、 W几个量取正、负 值的意义。
ΔU 物体内能的增加量
W 外界对物体做的功
2、表达式为：ΔU＝Q＋W Q 物体吸收的热量
热 量 Q 的 计 算 （ （ 1 2 ） ） 物 燃 体 料 温 燃 度 烧 变 产 化 生 时 的 热 热 量 量 Q Q = = c m m q t （ t 根 据 升 温 还 是 降 温 来 分 别 计 算 ）
•物体的内能与温度和体积有关，还和物体所
含的分子数有关。
.
1
返回
.
2
.
3Biblioteka Baidu
.
4
做功和热传递的区别
（1）做功改变内能：实质上是其它形式的能和内能 之间转化 （2）热传递：实质上是各物体间内能的转移 （3）做功和热传递在改变内能效果上是等效的
内能与热量的区别
内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下 有不同的内能
热量是一个过程量，它表示由于热传递而引起 的变化过程中转移的能量，即内能的改变量。 如果没有热传递，就没有热量可言，但此时仍有内能
.
5
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？
.
14
3、定律中各量的正、负号及含义
内 能 增 加 ， 即 U2U1 UU2U10， 即 U为 正 值 内 能 减 小 ， 即 U2U1 UU2U10， 即 U为 负 值 系 统 吸 收 热 量 Q为 正 值 ， 即 Q0； 系 统 放 出 热 量 Q为 负 值 ， 即 Q0
外 界 对 系 统 做 功 W取 正 值 ， 即 W0； 系 统 对 外 界 做 功 W取 负 值 ， 即 W0
绝 热 过 程 ： UW 没 有 做 功 的 仅 热 传 递 过 程 ： U Q
.
8
热力学第一定律 能量守恒定律
高县台第一中学 运军国
.
9
学习目标
1.理解热力学第一定律。
2.学会运用热力学第一定律解释自然界 能量的转化、转移问题。
3.理解能量守恒定律，知道能量守恒是 自然界普遍遵从的基本规律。
4.知道永动机是不可能制成的。
.
10
根据已学知识，带着下面问题仔细阅读课文包括插
图、扉页脚批、思考与讨论及课后问题与练习、科学漫 步等，回顾思考后回答问题：
1、热力学第一定律主要用来解决什么物理问题？
2、热力学第一定律的内容及表达式分别是什么？
3、热力学第一定律表达式中各物理量符号及意义分别
是什么？有什么作用或者好处？ 4、利用热力学第一定律解题的步骤及注意事项有哪些？ 5、判断内能改变的方法有那些？ 6、能量守恒定律的内容是什么？能量守恒定律的建立 有什么意义？ 7、第一类永动机指的什么样的机械？ 8、第一类永动机不可能制成的原因是什么？ 9、热力学第一定律与能量守恒定律之间有什么关系？
.
11
【引入】：既然做功和热传递都可以改变物体 的内能，那么，如果物体跟外界同时或连续逐次 发生做功和热传递过程中，内能的变化ΔU与热 量Ｑ及做的功Ｗ之间又有什么关系呢？
下面我们就这个问题来进行探究.
.
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探究点 1 热力学第一定律
热力学第一定律 1、文字表述：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 ．这个关系叫做热力学第一定律．
弄清定律中各量的正、负号对应含义的作用：
有两个作用和好处：
一是在读题翻译题意的过程中，可将文字语言准确
的用物理符号、规律及数值等效表达出来，便于更好的
弄清题目考查意图，选择更好的解题方法。
二是对解得的结果，根据结果中的符号，弄清结果
的确切物理含义。
物理量 符号 意义 符号 意义
W
+ 外界对系统做功 － 系统对外界做功
Q
+
系统吸收热量 － 系统放出热量
ΔU +
内能增加
－
内能减少
记忆口诀：对内能的变化ΔU是“增正减负” 对传递的热量.Q是“吸正放负” 15
此外还有三种特殊情况，应注意其隐含条件：
（1）若过程是绝热的，则Q=0,W=ΔU，外界对物体做的 功等于物体内能的改变。 （2）若过程中不做功，即W=0，则Q= ΔU，物体吸收的 热量等于物体内能的改变。 （3）若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU=0，则 W+Q=0或W=-Q,外界对物体做的功等于物体放出的热量。
一个物体，如果它既没有吸收热量也没 有放出热量，那么，外界对它做多少功， 它的内能就增加多少；物体对外界做多少 功，它的内能就减少多少.
.
6
2.一个物体，如果外界既没有对物体做功，物体也没有 对外界做功，那么： ①如果物体吸收热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多 少？
②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？
如果外界既没有对物体做功，物体也没有 对外界做功，那么物体吸收了多少热量， 它的内能就增加多少，物体放出了多少热 量，它的内能就减少多少.
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7
改变内能的两种方式
做功
热传递
对内
（外界对物 体做功）
对外
（物体对外 界做功）
吸热
（物体从外 界吸热）
放热
（物体对外 界放热）
内能增加 内能减少 内能增加 内能减少
（ 1 ） 恒 力 的 功 用 W = F L c o s（ 是 力 的 方 向 与 位 移 方 向 的 夹 角 ）
计 算 功 W 的 方 法 （ 2 ） 变 力 做 的 功 W 常 用 动 能 定 理 来 计 算 ， 即 W 变 = E K （ 3 ） 用 以 上 两 种 方 法 都 . 无 法 计 算 的 根 据 能 量 守 恒 来 计 算 13
分子 势能
物体 内能
•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
•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 们相对位置决定的能量
• r＜r0时,r↓→ＥP↑;ｒ＞ｒ0时,r↑→ＥP↑; 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
思考与讨论：
一定量的气体，膨胀过程中是外界对气体做 功还是气体对外界做功？如果膨胀时做的功是 135J，同时向外放热85J，气体的内能变化量 是多少？内能是增加了还是减少了？
﹀ 分析： W=-135J Q=-85J 得： ΔU=-220J ﹤0 ΔU＝W + Q
请你通过这个例子总结ΔU、 Q、 W几个量取正、负 值的意义。
ΔU 物体内能的增加量
W 外界对物体做的功
2、表达式为：ΔU＝Q＋W Q 物体吸收的热量
热 量 Q 的 计 算 （ （ 1 2 ） ） 物 燃 体 料 温 燃 度 烧 变 产 化 生 时 的 热 热 量 量 Q Q = = c m m q t （ t 根 据 升 温 还 是 降 温 来 分 别 计 算 ）
•物体的内能与温度和体积有关，还和物体所
含的分子数有关。
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返回
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3Biblioteka Baidu
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4
做功和热传递的区别
（1）做功改变内能：实质上是其它形式的能和内能 之间转化 （2）热传递：实质上是各物体间内能的转移 （3）做功和热传递在改变内能效果上是等效的
内能与热量的区别
内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下 有不同的内能
热量是一个过程量，它表示由于热传递而引起 的变化过程中转移的能量，即内能的改变量。 如果没有热传递，就没有热量可言，但此时仍有内能
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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？
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3、定律中各量的正、负号及含义
内 能 增 加 ， 即 U2U1 UU2U10， 即 U为 正 值 内 能 减 小 ， 即 U2U1 UU2U10， 即 U为 负 值 系 统 吸 收 热 量 Q为 正 值 ， 即 Q0； 系 统 放 出 热 量 Q为 负 值 ， 即 Q0
外 界 对 系 统 做 功 W取 正 值 ， 即 W0； 系 统 对 外 界 做 功 W取 负 值 ， 即 W0
绝 热 过 程 ： UW 没 有 做 功 的 仅 热 传 递 过 程 ： U Q
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热力学第一定律 能量守恒定律
高县台第一中学 运军国
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9
学习目标
1.理解热力学第一定律。
2.学会运用热力学第一定律解释自然界 能量的转化、转移问题。
3.理解能量守恒定律，知道能量守恒是 自然界普遍遵从的基本规律。
4.知道永动机是不可能制成的。
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10
根据已学知识，带着下面问题仔细阅读课文包括插
图、扉页脚批、思考与讨论及课后问题与练习、科学漫 步等，回顾思考后回答问题：
1、热力学第一定律主要用来解决什么物理问题？
2、热力学第一定律的内容及表达式分别是什么？
3、热力学第一定律表达式中各物理量符号及意义分别
是什么？有什么作用或者好处？ 4、利用热力学第一定律解题的步骤及注意事项有哪些？ 5、判断内能改变的方法有那些？ 6、能量守恒定律的内容是什么？能量守恒定律的建立 有什么意义？ 7、第一类永动机指的什么样的机械？ 8、第一类永动机不可能制成的原因是什么？ 9、热力学第一定律与能量守恒定律之间有什么关系？
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【引入】：既然做功和热传递都可以改变物体 的内能，那么，如果物体跟外界同时或连续逐次 发生做功和热传递过程中，内能的变化ΔU与热 量Ｑ及做的功Ｗ之间又有什么关系呢？
下面我们就这个问题来进行探究.
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探究点 1 热力学第一定律
热力学第一定律 1、文字表述：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 ．这个关系叫做热力学第一定律．
弄清定律中各量的正、负号对应含义的作用：
有两个作用和好处：
一是在读题翻译题意的过程中，可将文字语言准确
的用物理符号、规律及数值等效表达出来，便于更好的
弄清题目考查意图，选择更好的解题方法。
二是对解得的结果，根据结果中的符号，弄清结果
的确切物理含义。
物理量 符号 意义 符号 意义
W
+ 外界对系统做功 － 系统对外界做功
Q
+
系统吸收热量 － 系统放出热量
ΔU +
内能增加
－
内能减少
记忆口诀：对内能的变化ΔU是“增正减负” 对传递的热量.Q是“吸正放负” 15
此外还有三种特殊情况，应注意其隐含条件：
（1）若过程是绝热的，则Q=0,W=ΔU，外界对物体做的 功等于物体内能的改变。 （2）若过程中不做功，即W=0，则Q= ΔU，物体吸收的 热量等于物体内能的改变。 （3）若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU=0，则 W+Q=0或W=-Q,外界对物体做的功等于物体放出的热量。
一个物体，如果它既没有吸收热量也没 有放出热量，那么，外界对它做多少功， 它的内能就增加多少；物体对外界做多少 功，它的内能就减少多少.
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2.一个物体，如果外界既没有对物体做功，物体也没有 对外界做功，那么： ①如果物体吸收热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多 少？
②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？
如果外界既没有对物体做功，物体也没有 对外界做功，那么物体吸收了多少热量， 它的内能就增加多少，物体放出了多少热 量，它的内能就减少多少.
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改变内能的两种方式
做功
热传递
对内
（外界对物 体做功）
对外
（物体对外 界做功）
吸热
（物体从外 界吸热）
放热
（物体对外 界放热）
内能增加 内能减少 内能增加 内能减少
（ 1 ） 恒 力 的 功 用 W = F L c o s（ 是 力 的 方 向 与 位 移 方 向 的 夹 角 ）
计 算 功 W 的 方 法 （ 2 ） 变 力 做 的 功 W 常 用 动 能 定 理 来 计 算 ， 即 W 变 = E K （ 3 ） 用 以 上 两 种 方 法 都 . 无 法 计 算 的 根 据 能 量 守 恒 来 计 算 13