3.2 热力学第一定律 3.3 能量守恒定律 课件-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第2节 热力学第一定律　 第3节 能量守恒定律 第十章：热力学定律 华中师范大学龙岗附属中学 柯佼 目标定位 1．理解物体跟外界做功和热传递的过程及W、Q、ΔU的物理意义。 2．理解热力学第一定律ΔU＝W＋Q，会用ΔU＝W＋Q分析和计算有关问题。 3．掌握能量守恒定律，会用能量守恒的观点分析、解决有关问题。 改变系统内能的两种方式 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 （外界对系统做功） （系统对外界做功） （系统从外界吸热） （系统对外界放热） 知识回顾 2.表达式： ΔU＝ Q + W 一、热力学第一定律 1.内容：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。 热传递的热量 做功 内能的改变量 问题一：热力学第一定律中各个物理量的符号如何界定？ ΔU＝ Q + W ΔU Q W + - 系统内能增加 系统内能减小 系统从外界吸热 系统对外界放热 体积减小，外界对系统做功 体积增大，系统对外界做功 （1）做功：实质上是其它形式的能和内能之间转化； （2）热传递：实质上是各物体间内能的转移； （3）做功和热传递在改变内能效果上是等效的。 （4）几种特殊情况 （气体） ①等温过程： ②等容过程： ③绝热过程： 问题二：做功和热传递的区别？ ΔU＝ Q + W 做功与否，通常需看气体的体积是否变化。 ①若气体体积增大，表明气体对外界做功； ②若气体体积变小，表明外界对气体做功。 内能不变，ΔU＝0 体积不变，W＝0 Q＝0 【例1】一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则根据热力学第一定律，下列各式中正确的是(　　) A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J D．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J ΔU＝ Q + W B －1.2×105 J 8×104 J －2×105 J 【例2】（多选）密闭有气体的薄塑料瓶因外界空气降温而变扁，此过程中瓶内气体（不计气体分子势能）（ ） A. 吸收热量，内能增大 B.放出热量，内能减小 C.外界对其做功，内能减小 D.对外界做功，内能减小 BC ΔU＝ Q + W 1.自然界中存在不同形式的能 动能 重力势能 弹性势能 电能 内能 . . 动能 重力势能 弹性势能 电能 内能 . . 2.不同形式的能之间可以发相互转化 由特定的力做多少功来量度有多少能发生了转化 二、能量守恒定律 内能 ΔU＝ Q + W 3.能量守恒定律： 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其总量保持不变. 物理学史问题： 能量守恒定律的发现？ 请阅读课本P56 电能 磁场能 ... （1）是一个普遍适用的定律 4.能量守恒定律的重要性 比机械能守恒定律应用更广 （2）将各种现象联系在一起 力学、热学、电学、光学、化学、生物学... （3）19世纪自然科学三大发现之一 细胞学说；生物进化论 （4）与热力学第一定律的关系 热力学第一定律是只研究内能与其它形式的能发生转化时的能量守恒关系. 机械能（重力势能、弹性势能、动能） 内能 历史上最著名的第一类永动机是法国人亨内考在十三世纪提出的“魔轮”,十五世纪，著名学者达芬奇也曾经设计了 一个相同原理的类似装置，1667年曾有 人将达芬奇的设计付诸实践，制造了一 部直径 5 米的庞大机械，但是这些装置 经过试验均以失败告终。 1.第一类永动机：不需要动力或燃料，却能源源不断对外做功的机器 2.第一类永动机不可能制成 违背了能量守恒定律 三、永动机不可能制成 【例3】如图所示，一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的质量为5 kg，处于静止状态时被封闭气体的高度为50 cm，现在在活塞上方加一15 kg的物体，待稳定后，被封闭气体的高度变为40 cm。求在这一过程中气体的内能增加多少？(g取10 m/s2，忽略大气压力及摩擦阻力的影响) 解析　由能量守恒定律可知，内能的增加等于活塞和物体重力势能的减少， ΔU＝ΔE＝(M＋m)gh＝20 J。 答案　20 J ΔU＝ Q + W 【例3】（多选）关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是( 　　) A．吸热的物