（人教版2019选择性必修三）3.2热力学第一定律4 课件(共28张PPT)

(共28张PPT)
热力学第一定律
理解热力学第一定律
教学目标
能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题
理解能量守恒定律，知道能量守恒时自然界普遍遵从的基本规律
通过能量守恒定律的学习，认识自然规律的多样性和统一性
知道第一类永动机是不可能实现的
能量转化和守恒定律的理解及综合应用
热力学第一定律的正确运用
教学难点
教学重点
第一类永动机不可能制成
热力学第一定律的定性分析和定量计算
做功
（外界对物体做功）
（物体对外界做功）
热传递
内能增加
内能减少
前情回顾
改变内能的方式有哪两种？
放热
吸热
对内
对外
内能增加
内能减少
（物体从外界吸热）
（物体对外界放热）
既然做功和热传递都可以改变物体的内能
那么，功、热量跟内能的改变之间一定有某种联系
我们就来研究这个问题
功、热量和内能的变化
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？
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
功、热量和内能的变化
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
功、热量和内能的变化
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 与热量Ｑ及做的功Ｗ之间又有什么关系呢？
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
该式表示的是内能的变化量跟功、热量的定量关系
功、热量和内能的变化
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
表达式：
热传递过程可能是系统吸收热量，也可能是系统放出热量
做功过程可能是系统对外界做功，也可能是外界对系统做功
在表达式里如何体现这些？
热学第一定律
定律中各量的正、负号及含义
物理量
W
Q
符号
+
+
+
意义
外界对物体做功
物体吸收热量
内能增加
符号
－
－
－
意义
物体对外界做功
物体放出热量
内能减少
热学第一定律
物体的内能不变，能否说明外界既没有对物体做功，也没有发生热传递？
不能，可能是外界对物体做的功等于物体放出的热量或者物体吸收的热量等于物体对外界做的功
热学第一定律
几种特殊情况：
①若过程为绝热过程
②若过程中不做功
③若过程中内能不变
热学第一定律
试分别分析三个气体实验定律对应的三个特殊过程中内能变化、做功特点以及热传递情况
①等温过程（玻意耳定律）
内能不变
若增大压强，体积减小
若减小压强，体积增大
放热
吸热
热学第一定律
试分别分析三个气体实验定律对应的三个特殊过程中内能变化、做功特点以及热传递情况
②等容过程（查理定律）
体积不变
若增大压强，温度升高
若减小压强，温度降低
吸热
放热
热力学第一定律
试分别分析三个气体实验定律对应的三个特殊过程中内能变化、做功特点以及热传递情况
③等压过程（盖·吕萨克定律）
压强不变
若体积增大，温度升高
若体积减小，温度降低
吸热
放热
热力学第一定律的应用
一定量的气体，从外界吸收热量 ，内能增加 。在这一过程中，是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少功？
外界对气体做功
热力学第一定律的应用
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
如图所示，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气体乙。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，则在移动P的过程中（ ）
C
热力学第一定律的应用
如图，活塞将汽缸分成两室，汽缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏气，以 、 分别表示甲、乙两室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中（ ）
C
问题与练习
用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽缸向外散热210J，汽缸里空气的内能改变了多少？
内能增加了690J
问题与练习
如图所示，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温度，空气吸收的热量为 。如果让活塞可以自由滑动（活塞与气缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温度，其吸收的热量为 。
（2）根据上一问可知，定容下的比热容小于定压下的比热容
（1）
（1） 和 哪个大些？
（2）气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会有不同？
问题与练习
为测算太阳射到地面的辐射能，某校科技实验小组的同学把一个横截面积是300 的矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温材料包裹，内装水0.6kg。让阳光垂直圆筒口照射2min后，水的温度升高了1°C。请由此估算阳光直射时地面上每平方米每分钟接受的太阳能量。
问题与练习
某风景区有一处约20层楼高的瀑布，甚为壮观。请估计：瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差多少？
问题与练习
奶牛的心脏停止跳动后，大约在1h内体温由37.0°C降低到33.5°C。请你由此估算，在这种环境下饲养奶牛，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，可以认为奶牛体内绝大部分是水。
问题与练习
如果用Q表示物体吸收的能量，用W表示物体对外界所做的功， 表示物体内能的增加，那么热力学第一定律可以表达为 。怎样解释这个表达式的物理意义。
系统从外界吸收的热量Q等于系统对外界做的功与系统内能增量之和。
这种表述是从热机的效率角度考虑，外界传递给系统的热量，一部分用来增加系统的内能，另一部分就是系统对外所做的功。
【分析】
【解答】
【点评】
练习
【分析】
【解答】
【点评】
练习
【分析】
【解答】
【点评】
练习
【分析】
【解答】
【点评】
练习