第五节 能量守恒定律及其应用（课件）-【中职专用】高中物理同步精品课堂（高教版化工农医类）

第五节 能量守恒定律及其应用 主题四 热现象及其应用 物理（化工农医类） 同学们，大家好！今天我们一起来学习《物理》“主题五 热现象及其应用”的“第五节 能量守恒定律及其应用”。 主要内容 热力学第一定律 能量守恒定律 1 2 本节我们要学习的主要内容。 生活中每天都在消耗能源，生活中应该如何节省能源？ 有了家用电冰箱和空调器，人们就可以在炎热的夏天吃到冰镇的西瓜，也可以让蔬菜、食品长时间地保鲜；可以有凉爽洁净的空气环境，也可以在严寒的冬季创造出温暖舒适的生活空间。 情境引入 01 热力学第一定律 一、热力学第一定律 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对它所做的功的和。 2.表达式： ΔU＝ Q + W 热传递的热量 做功 内能的改变量 3.意义：热力学第一定律反映了功、热量跟系统内能改变之间的定量关系. 一、热力学第一定律 定律中各量的正、负号及含义 物理量 符号 意义 符号 意义 W ＋ 外界对物体做功 － 物体对外界做功 Q ＋ 物体吸收热量 － 物体放出热量 ΔU ＋ 内能增加 － 内能减少 ΔU = W + Q 一、热力学第一定律 判断气体是否做功的方法 一般情况下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,W<0.(自由膨胀除外) ②若气体体积减小,表明外界对气体做功,W>0. 一、热力学第一定律 例1 一定质量的理想气体在某一过程中,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=2×105 J D.W=-8×104 J,ΔU=-1.2×105 J,Q=-4×104 J B 一、热力学第一定律 例2 如图所示,一定质量的理想气体由a状态变化到b状态,请在图像基础上思考以下问题: (1)在变化过程中是气体对外界做功,还是外界对气体做功? (2)在变化过程中气体吸热,还是向外放热?气体内能如何变化? [答案]气体对外界做功　 [答案] 气体吸热　内能增加 一、热力学第一定律 例3.一个汽油机汽缸中的气体通过汽油燃烧吸收6.0 x 1J热量，气体热力学能的增加量了4.0 x 105J，则气体是对外界做功，还是外界对气体做功，做了多少功？ 分析 已知物体吸收的热量和热力学能的增加量，求这一过程中气体做功的情况，显然，通过热力学第一定律即可求解，然后根据功的正负值判断气体是对外界做功，还是外界对气体做功 一、热力学第一定律 解：根据热力学第一定律Q=ΔU+W， 得W=Q-ΔU =(6.0x105 -4.0x105)J=2.0x105Jw>0， 所以气体对外界做功，且做了2.0 x 105J的功 一、热力学第一定律 分析 已知物体吸收的热量和热力学能的增加量，求这一过程中气体做功的情况，显然，通过热力学第一定律即可求解，然后根据功的正负值判断气体是对外界做功，还是外界对气体做功 [思考与讨论] 用电水壶烧水，先了解电水壶的功率，在电水壶中装入一定量的水，记录初始时水的温度，插上申源，记录烧开一定量的水所用的时间，由以上数据试算申水壶烧水的效率。分析影响电水壶烧水效率的因素有哪些? 如果改用燃气烧水般燃气烧水的效率比用电水壶烧水效率要低，你能分析其中原因吗? 生活中常用加热设备，哪些加热设备的热效率比较高? 一、热力学第一定律 应用与拓展—电冰箱工作原理 电冰箱是利用制冷剂的物态变化来实现制冷过程的，现在常用的制冷剂是R600a（异丁烷）。 电冰箱主要由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器四个部分组成，如图所示，除了蒸发器和部分毛细管装在冷室（冷冻室和冷藏室）内部外，其他部件都装在冷室之外。这四个部分由管道连接，组成一个密闭的连通器系统，制冷剂作为工作物质，由管道输送，经过这四个部分，完成工作循环。 电冰箱工作原理 应用拓展 ①压缩机是电冰箱的“心脏”，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂做功，将气态制冷剂压缩，使制冷剂的热力学能增加，变成高温高压的蒸汽。 ②高温高压的制冷剂蒸汽来到冷凝器，由于制冷剂的温度比外界空气高，因此通过热传递向空气放热，热力学能减少，被冷却而凝结成常温高压的液体。 ③常温高压的液态制冷剂进入毛细管，由于毛细管的节流作用使一部分液态制冷剂汽化。制冷剂的热力学能基本不变，但分子势能增加，而分子动能减少。最后制冷剂体积膨胀，温度降低，变成低温低压的气液共存状态。 ④低温低压的制冷剂进入蒸发器时，