第02节 热力学第一定律 :20张PPT

(共20张PPT)
日寒暑温凉之变
如瓦石之类
置之火则热
置之水则寒
特因外物有去有来
吹之即凉
呵之即温
——尹喜《关尹子》
热身实验：想办法使铁丝变热
复习回顾
绝热状态下，单纯对物体做功可改变物体内能。
W=ΔU
单纯向物体传热也可改变物体内能。
Q=ΔU
如果既对物体做功，又向物体传热，内能增加量如何表示？？
热力学第一定律
一、文字描述：一个热力学系统，内能增加量等于外界对它传递的热量与外界对它做的功之和。
二、描述的是内能增加量，热量，功的定量关系。
三、表达式：
ΔU=Q+W
焦耳实验再思考：
明确研究的“系统”是什么？“外界”是什么？
以水为系统：内能改变靠热传递
以电热丝为系统：电流做功，
同时对水传热
明确各个量的意义：ΔU=Q+W
W：外界对系统做的功
Q：外界向系统传递的热量
外界对系统做功，W为正
有机械功，有电场力对电荷做功，有热学中活塞与气缸的功
系统对外界做功，W为负
系统与外界有温度差时，系统与外界交换的能量。
反映系统与外界之间
热学状态的交互变化
外界对系统传热，Q为正
系统对外界传热，Q为负
内能：
微观解释：分子势能与分子动能的总和
不包括系统的宏观机械运动所具有的能，反映的是系统的热学性质。
内能增加，ΔU为正
内能减少，ΔU为负
内能增量ΔU
编号
△U
Q
W
1
内能（
）（
）J
吸
热
5
J
系统对外界做功10
J
2
内能（
）（
）J
吸
热
6
J
外界对系统做功
7
J
3
内能（
）（
）J
放
热
8
J
系统对外界做功
6
J
4
内能（
）（
）J
放
热
2
J
外界对系统做功
10
J
5
内
能
增
加
4
J
放
热
7
J
（
）对（
）做功（
）J
6
内
能
减
少
2
J
吸
热
10
J
（
）对（
）做功（
）J
7
内
能
增
加
8
J
（
）热（
）J
外界对系统做功
10
J
8
内
能
减
少
2
J
（
）热（
）J
系统对外界做功
20
J
编号
△U
正负
Q
正负
W
正负
1
内能（
）（
）J
吸热5J
=
5
J
系统对外界做功10J
=
-10J
2
内能（
）（
）J
吸热6J
=
6
J
外界对系统做功7J
=
7J
3
内能（
）（
）J
放热8J
=
-8
J
系统对外界做功6J
=
-6J
4
内能（
）（
）J
放热2J
=
-2
J
外界对系统做功10J
=
10J
5
内能增加4J
=
4J
放热7J
=
-7
J
（
）对（
）做功（
）J
6
内能减少2J
=
-2J
吸热10J
=
5
J
（
）对（
）做功（
）J
7
内能增加8J
=
8J
（）热（）J
外界对系统做功10J
=
10J
8
内能减少2J
=
-2J
（）热（）J
系统对外界做功20J
=
-20J
-5J
13J
-14J
8J
18J
-2J
-7J
3J
实验验证：内能改变是热传递和做功的共同结果
器材：可读式温度传感器
大号针筒
热水/冰水
毛巾
热力学第一定律是
能量守恒定律在热学领域的体现。
能量既不会凭空产生，
也不会凭空消失，
它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，
在转化或转移的过程中，
能量的总量保持不变。
能量守恒定律：
能量守恒定律
能量守恒定律
过渡渲染：只用水
永动机：不需要消耗任何形式的能量，而永远对外界做功的机器。
不可能制成！违背了热力学第一定律
1.知道了热力学第一定律的内容及表达式
2.对热力学第一定律进行理解，尤其是表达式中三个物理量的理解和正负的意义。
3.会应用热力学第一定律对热力学过程进行简单的分析和定量计算。
4.理解能量守恒定律及其重大意义。
5.知道永动机无法制成的原因。
6.体会科学家持之以恒的科学精神和科学发展与社会进步密不可分。
以一定量的理想气体为系统
F
压缩气体：
外界对气体做正功。
S
气体膨胀：
系统对外界做功
外界对气体做负功
F
S