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

(共20张PPT)
3.2 热力学第一定律
第二章 热力学定律
目录
CONTENTS
热力学第一定律
01
热力学第一定律的应用
02
思考与讨论：
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？
改变内能的两种方式
回顾：
做功W
热传递Q
外界对物体做功
物体对外界做功
内能增加
内能减少
吸热
放热
内能增加
内能减少
绝热过程
仅传热过程
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ΔU与热量Q及做的功W之间又有什么关系呢？
热力学第一定律
01
一、热力学第一定律
1.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对它所做的功的和。
2.表达式：
ΔU＝ Q +W
热传递的热量
做功
内能的改变量
3.意义：热力学第一定律反映了功、热量跟系统内能改变之间的定量关系.
思考与讨论：
一定质量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功？如果膨胀时气体对外做功是135J，同时向外放热85J，气体内能变化量是多少？内能是增加了还是减少了？请你通过这个例子总结功和热量取正、负值的物理意义。
热力学第一定律的应用
02
二、热力学第一定律的应用
1.定律中各量的正、负号及含义：
物理量 符号 意义 符号 意义
W + -
Q + -
ΔU + -
外界对物体做功
物体吸收热量
内能增加
物体对外界做功
物体放出热量
内能减少
ΔU= Q +W
二、热力学第一定律的应用
2.判断是否做功的方法：
一般情况下外界对物体做功与否，需看物体的体积是否变化。
(1)若物体体积增大，表明物体对外界做功，W<0。
(2)若物体体积减小，表明外界对物体做功，W>0。
二、热力学第一定律的应用
3.对理想气体应用热力学第一定律：
理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。
1、忽略分子势能，只有分子动能
2、内能看温度，做功看体积
①温度不变，理想气体内能不变△U=0
②气体体积减小→外界对气体做功 W＞0
③气体积增大→气体对外界做功 W＜0
【例题】如图，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1 m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2×103 N的恒力使活塞移动相同距离所做的功(如图甲)。内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25 J。求：
(1)求上述压缩过程中气体内能的变化量；
(2)燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1 m，其做的功相当于9×103 N的恒力使活塞移动相同距离所做的功(如图乙)，该做功过程气体传递给汽缸的热量为30 J，求此做功过程气体内能的变化量。
课堂练习
03
1．一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104 J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程（　　）
A．气体从外界吸收热量2.0×105 J
B．气体向外界放出热量2.0×105 J
C．气体从外界吸收热量6.0×104 J
D．气体向外界放出热量6.0×104 J
B
练习1. (热力学第一定律与气体实验定律的综合应用)[2022·青岛二中期中] 如图所示,汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体,汽缸和活塞是绝热的,汽缸固定不动,一条细线左端连接在活塞上,另一端跨过定滑轮后吊着一个装沙的小桶,开始时活塞静止,某时刻开始小桶中的沙缓慢漏出,不计活塞与汽缸壁的摩擦,则下列说法正确的是(　 )
A.汽缸内的活塞向右运动
B.汽缸内气体的内能变小
C.汽缸内气体的压强减小
D.汽缸内气体的分子平均动能变大
D
练习2. (热力学第一定律与气体实验定律的综合应用)(多选)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C,其V-T图像如图所示.下列说法正确的是 (　 )
A.A→B的过程中,气体对外界做功
B.A→B的过程中,气体放出热量
C.B→C的过程中,气体压强不变
D.A→B→C的过程中,气体内能增加
BC
2．将装有一定质量氧气的薄铝筒开口向下浸入20℃的水中，如图所示，缓慢推动铝筒，使其下降2m，铝筒内氧气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则铝筒在缓慢下降过程中，氧气（　　）
A．从外界吸热 B．对外界做正功
C．向外界放热 D．内能减小
C
4．一定质量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其P-T图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断错误的是（　）。A．气体在a、c两状态的体积相等B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D．在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功
C