第二章2.2 热力学第一定律 教学课件(共39张PPT)

(共39张PPT)
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在学习新课程之前，让我们先自己复习一下，前面有关分子能量的问题。



1.分子的动能
物体内所有分子的动能的平均值叫做分子的平均动能．
温度升高，分子热运动的平均动能越大．
温度越低，分子热运动的平均动能越小．
温度是物体分子热运动的平均动能的标志．
2.分子势能---由分子间的相互作用和相对位置决 定的能量叫分子势能.
分子力做正功，分子势能减少，
分子力做负功，分子势能增加。
在平衡位置时(r=r0),分子势能最小.
分子势能的大小跟物体的体积有关系．
物体的内能
物体的内能
物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
由于分子热运动的平均动能和温度有关系，分子势能和体积有关系，所以物体的内能和物体的温度和体积都有关系：温度升高时，分子的平均动能增加，因而物体内能增加。
体积变化时，分子势能发生变化，因而物体的内能发生变化．此外,还跟物体的质量和物态有关。

1.物体的平均动能仅与温度有关。
2. 微观上与分子之间的距离有关宏观上与物体的体积有关。
3.物体的内能是物体内部分子无规则运动的动能和分子势能的总和，与物体的温度和体积有关。
4. 任何物体都具有分子势能。
下面让我们来开始今天的新内容。
2.热力学第一定律
第二章 能量的守恒与耗散
1 知识与能力
知道热力学第一定律的内容及表达式。
能用热力学第一定律分析和计算简单问题。
2 过程与方法
会用热力第一定律的观点解释常见的物理现象。
教学目标
3 情感态度与价值观
通过热力学第一定律来研究生活中的现象
培养热爱生活的情趣
热爱生活
研究生活
热力学第一定律的基本内容
热力学第一定律在简单计算中的应用
教学重难点
重点
难点
热力学第一定律
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热力学第一定律
要使水的温度升高，我们有几种方法？

实际问题

第一种方法：对水直接加热
第二种方法：对水做功
改变物体内能的方式：一外界对物体做功；二进行热传递。
能够改变物体内能的物理过程有两种：
做功和热传递．
2.热传递也做功可以改变物体的内能．
1.做功可以改变物体的内能．

知识回顾
改变物体内能的两种方式

注意：做功和热传递对改变 物体的内能是等效的．但是在本质上有区别:
做功是其它形式的能与内能相互转化的过程;
热传递是物体间内能转移的过程。
改变内能的两种方式
做功
热传递
对内
对外







吸热
放热


内能增加
内能增加
内能减少
内能减少
（外界对物体做功）
（物体对外界做功）
（物体从外界吸热）
（物体对外界放热）
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。
内能与热量的区别
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。

知识归纳

名词解释

热力学第一定律 物体内能的增加等于从外界吸收的热量与外界对物体所做的功的总和。

1、一个物体没有与外界发生热传递，外界对它做多少功，它的内能就增加多少。U2-U1=W　

定义分析

2、一个物体，外界没有对它做功，它也没有对外界做功，它从外界吸收多少热量，它的内能就增加多少。
U2-U1=Q

3、一个物体既与外界有热传递，又有做功。
U2-U1=Q+W

因此，热力学第一定律可以总结为
ΔU=Q+W
在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q，等于物体内能的增加△U，即△U = W + Q
上式所表示的功、热量跟内能改变之间的定量关系，在物理学中叫做热力学第一定律．

知识总结
符号规则：
内能增加， △U＞0；
内能减少， △U＜ 0
外界对物体做功W ＞0；
物体对外界做功W ＜ 0
物体从外界吸热 Q＞0；
物体向外界放热Q ＜ 0.


各量的正负号含义

应用

能量守恒定律

用动机不可能制成

总结
热力学第一定律
热力学第一定律
物体内能的增加等于从外界吸收的热量与外界对物体所做的功的总和。它的物理表达式可以表示为
课堂小结
ΔU=Q+W
课堂练习
1.外界对一定质量的气体做了200J的功，同时气体又向外界放出了80J的热量，则气体的内能 （填“增加”或“减少”） 了 J
增加
120
根据热力学第一定律，外界对它做功为200J，所以他的内能应增加200J，但是它又向外界释放80J的热量，所以内能增量为120J.
2.
AC
3. 关于物体内能的变化，下列说法中正确的是( )
A.物体吸收热量，内能一定增大
B.物体对外做功，内能一定减少
C.物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变
D.物体放出热量，同时碎娃做功，内能可能不变
C
4. 一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，（若不计气泡内空气分子势能的变化）则( )
A.气泡对外做功，内能不变，同时放热
B.气泡对外做功，内能不变，同时吸热
C.气泡内能减少，同时放热
D,内能不变，不吸热也不放热
B
5. 一粒质量为100g的铅弹的，以200m/s的水平速度射入静止在光滑水平面、质量为1.9kg的物体而未穿出，求：, (1) 铅弹损失的动能(2) 若整个系统损失的动能全部转变为热，且有50%被铅弹吸收, 那么铅弹温度升高多少度? (铅弹比热容为126J/kg · ℃ )
Δt = 0.5 ×1900/(126 ×0.1)=75.4 ℃
解: (1) 由动量守恒定律 mv=(M+m)V
V=0.1×200/2=10m/s
ΔEK子=1/2 mv 2- 1/2 mV2=1995J
(2)系统损失的总能量
ΔEK = 1/2 mv 2- 1/2 (M+m)V2=1900J
由能量守恒定律
50% × ΔEK = cm Δt
6. 横截面积为 2dm2的圆筒内装有0.6kg的水，太阳光垂直照射了2分钟，水温升高了1℃ ，设大气顶层的太阳能只有45%到达地面，试估算出太阳的辐射功率为多少？（保留一位有效数字，日地平均距离为1.5×1011m.)
P=4πr2P1= 4π×2.25×1022 ×2.33×103
=6×1026 W
解：水温升高吸热 Q=cm Δt=4200×0.6×1=2.52×103 J
地面单位面积单位时间接收的能量
E1=Q/St= 2.52×103 /(0.02×120)=1.05×103 J/m2s
太阳照射到地面单位面积的功率
P1= E1 /0.45=2.33×103 W/m2
太阳发出的总功率
7.瀑布从10m高处落下, 如果下落中减少的机械能有50%转化为水的内能, 水升高温度是多少? (水的比热容是4.2 × 103J/kg ·K)
Δt=50/4200=0.012 ℃
解：下落中减少的机械能
E=mgh=m ×10 ×10=100m （J）
水升高温度增加的内能
由能量守恒定律 50% ×E=Q
50m= 4.2 ×103 ×mΔt
Q=cmt=4.2 ×103 ×m Δ t
8.分别以p、V、T表示气体的压强、体积、温度，一定质量的理想气体，其初始状态表示为(p0、V0、T0),若分别经历如下两种变化过程：
①从(p0、V0、T0)变为(p1、V1、T1)的过程中, 温度保持不变(T1 =T0)
②从(p0、V0、T0)变为(p2、V2、T2)的过程中,既不吸热,也不放热
在上述两种变化过程中,如果V1 =V2>V0 ,则 （ ）
p1 > p2, T1 > T2 B. p1 > p2, T1 < T2
C. p1 < p2, T1 < T2 D. p1 < p2, T1 > T2
A
解析:在②中,由热一律, ΔE=W+Q Q=0 W<0
∴ΔE<0 T2< T0 = T1 即 T1 >T2
由气态方程 p1V1/T1=p2V2/T2 V1 =V2 T1 >T2
∴ p1 > p2
9. 对于一定量的气体,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
解析:由PV/T=C P不变, V减小,T也减小, A正确.
由△E=Q+W, T不变, △E=0,Q>0,则W<0,V增大.B错.
由△E=Q+W, Q<0, 若W> Q >0, 则△E>0, C正确.


由△E=Q+W, Q=0, V减小, W>0, 则△E>0, D错.
AC
习题解答
1.解：（1）“信号灯”。传授在五代时，一名叫莘七娘的人扎成一个竹纸灯笼，下面用松脂灯点燃，借助热空气的升力，使灯笼升起发出信号。人们把它叫做“松脂灯”。民间也称“孔明灯”。
（2）中国古代“火箭”。火药的发明，使中国古代热动力应用位居世界领先地位。明代矛元仪记载了一种被称为“火龙出水”的火箭，它的构造是用四个大火箭筒燃烧喷射，由此产生的反作用力把一个用竹木制造的龙形火箭筒射出去，当这四支火箭的火药燃烧完后，再引燃龙腹内的神机火箭，把它射向敌方。
2.解：内能改变了690J。根据热力学第一定律，外界对气体做功900J，气缸内的其体内能就该增加900J,同时气缸向外散热，又使其内能减少210J，所以空气内呢过净增加为690J。
3.解：空气向外传递50000J的热量。根据热力学第一定律，活塞对空气做功200000J，应使空气增加200000J，但是实际上空气的内能仅增加150000J，说明还有50000J的热量向外界传递出去了。