3.2热力学第一定律-2021-2022学年高二物理精品课件（2019人教版选择性必修第三册）

第三章 热力学定律 3.2热力学第一定律 晓峰物理 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？ 情景引入 另一方面也向我们表明，为了改变系统的状态，做功和传热这两种方法是等价的。也就是说，一定数量的功与确定数量的热相对应。 一方面表明，以不同的方式对系统做功时，只要系统始末两个状态是确定的，做功的数量就是确定的； 焦耳的实验 ΔU=W 单纯地对系统做功做功： 单纯地对系统传热： △U＝Q 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： △U＝Q+ W 温故知新 一、热力学第一定律 △U＝Q+ W 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。 热力学第一定律 ΔU ：物体内能的增加量 W： 外界对物体做的功 Q： 物体吸收的热量 物理意义：不仅反映了做功与传热在改变系统内能方面是等效的，而且给出了功、热量跟系统内能改变之间的定量关系。 ΔU=U2-U1 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的功是135J，同时向外放热85J，气体内能的变化量是多少?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。 解析： 膨胀过程中气体对外界做功 系统对外做功：W=-135J 系统向外放热：Q=-85J 根据热力学第一定律：ΔU = W + Q 代入得：ΔU =-135+（-85）=-220J 内能减少了220J。 思考与讨论 二、热力学第一定律的应用 1、确定研究对象。 2、正确选取正、负号 ΔU = W + Q 物理量 符号 意义 符号 意义 W ＋ － Q ＋ － ΔU ＋ － 外界对物体做功 物体对外界做功 物体吸收热量 物体放出热量 内能增加 内能减少 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2×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（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25J。 ⑴求上述压缩过程中气体内能的变化量。 ①确定研究对象：汽缸中的气体。 （1）压缩过程活塞（外界）对气体