物理人教版（2019）选择性必修第三册3.2热力学第一定律（共20张ppt）

(共20张PPT)
02.热力学第一定律
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改变内能的两种方式
做功
热传递
对内
对外
对内
对外
内能减少
内能增加
内能减少
内能增加
知识回顾
单纯地对系统做功，内能的变化量与功的关系是：
单纯地对系统传热，内能的变化量与热量的关系是：
既然做功与传递热量对改变系统的内能是等价的，那么，当外界既对系统做功又对系统传热时，内能的变化量就应该是：
一.热力学第一定律
1.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。
2.表达式：
答：膨胀是气体对外界做功；
ΔU=W+Q=－135－85=－220J，内能变化量是－220J；
内能减少了。
一.热力学第一定律
2.各物理量“+”“-”号的意义：
注意：
有利于内能增加为“+”，不利于内能增加为“-”
物理量 做功 符号 热传递 符号
W 压缩气体：外界对气体做正功 + 气体膨胀：气体对外界做正功 -
Q 气体吸热（外界向气体传递热量） + 气体放热（气体向外界传递热量） -
ΔU 系统内能增加 + 系统内能减少 -
例1.(1)一定量的气体从外界吸收了2.6 105J的热量，内能增加了4.1 105J。是谁对谁做了功？做了多少功？
(2)如果一定量的气体对外界做了1.2 105J的功，气体内能减少了2.5 105J。气体吸热还是放热？热量是多少？
1.判断气体是否做功的方法：
一般情况下看气体的体积是否变化．
①若气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0
②若气体体积减小，表明外界对气体做功，W>0
2.应用热力学第一定律解题的一般步骤：
①根据符号法则列出各已知量(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放热情况、做功情况或内能变化情况
二.热力学第一定律的应用
3. 气体状态变化的几种特殊情况：
①绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，不发生热传递，系统内能的变化只与做功有关（分绝热膨胀和绝热压缩）
②等温过程： ΔU＝0，则W＝－Q，气体内能不变，外界对气体做的功与气体吸收的热量等值异号（分等温膨胀和等温压缩）
③等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，气体不做功，系统内能的变化只与热传递有关（分升温升压和降温降压）
④等压过程：等压膨胀，温度升高，内能增加，对外做功，气体吸热；等压压缩，温度降低，内能减少，对内做功，气体放热
二.热力学第一定律的应用
例2.给旱区送水的消防车停在水平地面上，在缓慢放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子势能，则胎内气体( )
A.从外界吸热 B.对外界放热
C.对外界做负功 D.内能增加
例3.如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小(　　)
A．从外界吸热
B．内能增大
C．向外界放热
D．内能减小
A
C
例4. 一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程．设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（　　）
A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加
B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少
C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加
D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少
例5.对于一定质量的理想气体，可能发生的过程是( )
A．等压压缩，温度降低
B．等温吸热，体积不变
C．放出热量，内能增加
D．绝热压缩，内能不变
D
AC
例6.一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， （ ）
A．气体内能一定增加
B．气体内能一定减小
C．气体内能一定不变
D．气体内能是增是减不能确定
例7.一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回一开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有（ ）
A．Q1—Q2=W2—W1 B．Q1=Q2
C．W1=W2 D．Q1>Q2
D
A
例8.下列说法正确的是（ ）
A．外界对一物体做功，此物体的内能一定增加
B．机械能完全转化成内能是不可能的
C．将热量传给一个物体，此物体的内能一定改变
D．一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少
例9.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（　　）
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
D
C
例10. 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
例11. 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
D
例12. （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
例13. （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，储气室内气体分子数密度增大
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
例14.如图所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B.此过程中，气体压强p＝1.0×105 Pa，吸收的热量Q＝700J，求此过程中气体内能的增量。
例15. 奶牛的心脏停止跳动后，大约在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。水的比热容c为4.2×103J/（kg·℃）。
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祝你学业有成
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