高中物理人教版（2019）选择性必修三3.2热力学第一定律（共16张ppt）

(共16张PPT)
第三章 热力学定律
第2节 热力学第一定律
核心素养目标：
1.能以系统为研究对象，用综合分析的方法推导出热力学第一定律。
2.能运用热力学定律解释和计算能量的转化、转移问题
汽缸内有一定质量的气体，压缩气体的同时给汽缸加热。那么，气体内能的变化会比单一方式（做功或传热）更明显。这是为什么呢？
焦耳的实验探究了做功和传热改变内能的关系
1.以不同的方式对系统做功时，只要系统始末两个状态
是确定的，做功的数量就是确定的。
2.为了改变系统的状态，做功和传热两种方法是等价的。
一定数量的功与确定的数量的热相对应。
单纯传热：
单纯做功：
既做功又传热：
热力学第一定律
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。
(1)W的正负：外界对系统做功时，W取正值；系统对外界做功时，W取负值．
(2)Q的正负：外界对系统传递的热量Q取正值；系统向外界传递的热量Q取负值．
(3) 的正负：系统内能增加， 取正值；系统内能减少， 取负值．
例题：见课本51页
解：
（1）压缩过程活塞对气体做的功
W1=F1L1=200J
气体内能的变化量
(2)气体膨胀过程中气体对外界所做的功
W2=F2L2=-900J
气体内能的变化量
气体内气体在压缩过程中内能增加了175J,在膨胀做功的过程中气体内能减少了930J.
科学漫步：探索热的本质
两种截然不同的观点
一种认为热是自然界的特殊物质（“燃素说”和“热质说”）
另一种则认为热现象是由物质内部大量微粒的运动引起的，后来发展成为分子运动论，并建立了两条基本定律——热力学第一定律和热力学第二定律。
伦福德的炮膛镗孔实验
利用P-V 图像求W
P
V
P-V图像与坐标轴轴围成的面积为功W,体积增大，
系统对外做功，体积减小，外界对系统做功。
P
V
例题2（多选）如图所示，p-V图中的每个方格均为正方形，一定质量的理想气体从a状态沿直线变化到b状态，再沿直线变化到c状态，最后沿直线回到a状态，则下列说法正确的是（　　）
A．从a状态变化到b状态的过程中气体分子的平均动能先增大后减小
B．从a状态变化到b状态的过程中气体的密度不断增大
C．从b状态变化到c状态的过程中气体一定吸热
D．从c状态变化到a状态的过程中气体放出的热量一定大于外界对气体做的功
E.从c状态变化到a状态的过程中气体的内能不断增大
ACD
当堂检测：
1.一定质量的气体从外界吸收了 的热量，同时气体对外做了 的功，下列说法正确的是（　　）
A．气体的内能增加 B．气体的分子势能增加
C．气体的体积减小 D．气体分子的平均动能增加
B
2.如图所示，置于水平桌面上的汽缸导热良好，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。现用水平向右的外力F作用在活塞上，使其缓慢向右移动，汽缸始终静止，外界温度保持不变。在活塞被拉出汽缸前的过程中（　　）
A．气体对外界做功，吸收热量 B．气体温度降低，放出热量
C．气体压强逐渐减小，内能减小 D．气体体积逐渐增大，内能增大
A
3.（多选）如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的理想气体（不考虑分子间的作用力），用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是（　　）
A．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少
B．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少
C．电流对气体做功，气体又对外做功，其内能可能不变
D．电流对气体做的功一定大于气体对外做的功
AD
4.
（多选）如图是某喷水壶。未喷水时阀门闭合，压下压杆可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄打开阀门，水会自动经导管从喷嘴处喷出。储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变。则下列选项中不正确的是（　　）
A．充气过程中，储气室内气体分子密度增大
B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大
C．喷水过程中，储气室内气体吸热
D．喷水过程中，储气室内气体内能减小
BD