3.1 热力学第一定律（备课件）-【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列（粤教版2019选择性必修第三册）

第三章 热力学定律 第一节 热力学第一定律 粤教版（2019）高中物理选择性必修第三册 一、物体的内能 弹簧具有弹性势能，弹簧没有形变时，弹力为零，弹性势 能最小；拉伸或压缩弹簧时，必须克服弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能增大。类似地，由于分子间存在相互作用力，分子间具有由它们的相对位置决定的势能，取无穷远处分子间势能为零，则两分子间的势能和分子间距的关系如图所示。当分子间的距离为平衡间距时，分子间的作用力为零，分图3-1-1两分子间的子势能最小；改变分子间距，则必须克服分子间的引力或斥力做功，分子势能增大。另外，物体内部的分子由于做热运动还具有分子动能。我们把物体中所有分子的动能和分子势能的总和，叫作物体的内能。 【理论·总结】 物体的内能跟物体的温度和体积都有关系。温度变化，分子动能改变，因而物体的内能发生变化；体积变化时，分子间距改变，分子势能发生变化，因而物体的内能发生变化。 二、改变物体内能的两种方式 日常生活和生产中做功改变物体内能的例子很多。例如，擦火柴时，我们克服摩擦力做功，火柴头内能增加，温度升高，引发一系列化学反应使火柴燃烧起来，如图所示；用锯子锯木头，我们克服摩擦力做功，锯条和木头温度升高，内能增加。这类“摩擦生热”的现象，实际上是因为做功而改变物体的内能。下面观察两个气体做功使内能改变的实验。 【实验·探究1】 1.如图3-1-3所示，在一个厚壁的玻璃筒里放一小块浸有乙醚的棉花，迅速压下活塞，能观察到什么现象？ 【实验·探究2】 2.如图3-1-4所示，在长圆柱形厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端用卡子卡住一个可移动的胶塞。用打气筒慢慢向容器打气，增大容器内的压强。当容器内的压强增大到一定程度时，打开卡子，气体冲开胶塞，可以从灵敏温度计观察到容器的温度会发生什么变化？ 【实验·总结】 上述实验中的气体由于压强不大，温度在常温范围内，因此均可视为理想气体。理想气体分子间距较大，可忽略分子间的相互作用力，即忽略分子间势能。所以理想气体内能只跟温度有关，与体积无关。上述实验表明，气体被压缩时，活塞对筒内的气体做功，气体的温度升高，内能增加；气体膨胀对外做功，气体的温度下降，内能减小。气体被压缩或膨胀时做功，气体的内能就发生变化。 做功可以改变物体的内能。但是，做功并不是改变物体内能的唯一方式。例如，将灼热的小铁块放入