内容正文:
4.2热力学第一定律
学习目标:
知道改变物体内能的两种方式——做功和热 传递.
知道热力学第一定律的发现过程.
知道热力学第一定律的内容及表达式,明确公式中W, Q,ΔU的物理意义及正负号物理意义,会用ΔU=W+Q分析和计算有关问题.
4.会用能量转化和守恒的观点理解热力学第一定律.
检查预习案
2.理想气体的内能
(1)从微观上看理想气体分子都是不占有空间的质点,而且分子间除碰撞外完全没有相互作用力,理想气体 (存在/不存在)分子势能。所以,一定质量理想气体内能由气体的 唯一决定。
(2)判断一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,试在以下过程中气体的温度如何变化,内能如何变化?
不存在
温度
温度升高,内能增大
温度升高,内能增大
温度升高,内能增大
一、复习回顾
检查预习案
2.“电水壶烧开水”这个例子中是通过什么物理过程来改变内能的?
三、改变内能的两种方式
要回答这个问题需要明确以什么为系统(研究对象)。以水为系统,改变其内能的是热传递;以电阻丝为系统,改变其内能的方式主要是做功。
本节课所要研究的热力学第一定律也要明确以什么为系统。
给你一段铁丝,想让它的温度升高,你有哪些方法?
如果已知刚才一段铁丝的温度升高了,是做功使其内能增加,还是热传递使其内能增加?
做功和热传递在改变内能上的关系的进一步理解
比较项目 做功 热传递
改变内能的效果
物理实质
其他形式的能与内能之间的转化
不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移
做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是等效的
做功和热传递与系统内能的变化之间存在怎样的定量关系呢?
问题2.一个物体,它既没有吸收热量也没有放出热量,那么:
①如果外界对物体做的功为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?
问题1.一个物体,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?
问题2.一个物体,它既没有吸收热量也没有放出热量,那么:
①如果外界对物体做的功为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?
绝热过程
仅传热过程
问题3.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?
思考与讨论1:
请你通过这个例子总结ΔU、 Q、 W之间的定量关系。
1、一个物体跟外界不发生热传递,如果某过程中外界对物体做了900J的功,那么物体的内能将会 (增加/减小) J。 ΔU= J。
2、如果外界既没有对物体做功,物体也没有对外界做功,某过程中物体从外界吸热210J。那么物体的内能将会 (增加/减小) J。 ΔU= J。
3、一个物体在某过程中物体从外界吸热210J,同时在该过程中外界对物体做了900J的功,那么物体的内能将会 (增加/减小) J。 ΔU= J。
增加
增加
增加
900
900
210
210
1110
1110
1、表述:一个热力学系统的内能增加量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和,这个关系叫做热力学第一定律.
ΔU 物体内能的增加量
Q 物体吸收的热量
W 外界对物体做的功
ΔU= Q +W
思考与讨论2:
请你通过这个例子总结ΔU、 Q、 W几个量取正、负值的意义。
1、一个物体跟外界不发生热传递,如果某过程中物体对外界做了900J的功,那么物体的内能将会 (增加/减小) J。 ΔU= J,此时 W应以 J代入。
2、如果外界既没有对物体做功,物体也没有对外界做功,某过程中物体向外界放热210J。那么物体的内能将会 (增加/减小) J。 ΔU= J,此时Q应以 J代入。
3、一个物体在某过程中物体向外界放热210J,同时在该过程中物体对外界做了900J的功,那么物体的内能将会 (增加/减小) J。 ΔU= J。
减少
减少
减少
-900
210
-210
900
-900
-210
1110
-1110
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 + -
外界对系统做功
系统对外界做功
系统吸收热量
系统放出热量
内能增加