第一节 热力学第一定律（教学课件）物理粤教版选择性必修第三册

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 第三章 热力学定律 @HY 复习回顾 物体的内能 改变物体内能的两种方式 热力学第一定律及其应用 物质是由大量分子组成的 分子总在不停地做无规则运动，运动的剧烈程度与物质的温度有关 分子间存在相互作用的引力和斥力 扩散现象 布朗运动 分子力与分子距离的关系 分子动理论 复习回归 物体的内能 改变物体内能的两种方式 热力学第一定律及其应用 运动的汽车具有动能，那么不停地做无规则运动的分子，是否具有动能呢？ 分子动能：分子不停地做无规则热运动而具有的能量 （温度越高，分子平均动能越大） 复习回归 物体的内能 改变物体内能的两种方式 热力学第一定律及其应用 分子之间存在作用力 分子势能：由分子间相对位置决定的势能叫分子势能。 (与宏观上体积有关) 复习回归 物体的内能 改变物体内能的两种方式 热力学第一定律及其应用 物体的内能：物体内所有分子动能和分子势能的总和。 分子动能：分子不停地做无规则热运动而具有的能量 （温度越高，分子平均动能越大） 分子势能：由分子间相对位置决定的势能叫分子势能。 (与宏观上体积有关) 那么，可以用什么方式可以使物体内能发生变化呢？ 复习回归 物体的内能 改变物体内能的两种方式 热力学第一定律及其应用 擦火柴时， 克服摩擦力做功， 火柴头内能增加， 温度升高， 点燃火柴 用锯子锯木头， 克服摩擦力做功， 锯条和木头温度升高， 内能增加 锯条发烫 结论：对物体做功，可以改变物体内能。 做功 做功 复习回归 物体的内能 改变物体内能的两种方式 热力学第一定律及其应用 灼热的小铁块放入一盆水中， 铁块的温度降低， 内能减少； 水的温度升高， 内能增加。 结论：热传递可以改变物体内能 复习回归 物体的内能 改变物体内能的两种方式 热力学第一定律及其应用 做功和热传递都可以改变物体的内能，二者是等效的。那么，做功和热传递有什么区别？ 做功的实质是内能与其他形式的能之间的转化； 热传递的实质是不同物体（或同一物体不同部分） 之间内能的转移。 复习回归 物体的内能 改变物体内能的两种方式 热力学第一定律及其应用 若一个物体不与外界发生热传递（绝热），它的内能变化等于什么？ 若一个物体，外界对其没有做功（无功），它的内能变化等于什么？ 综上，若一个物体既与外界发生热传递，同时外界又对其做功，它的内能变化等于什么？ ΔU1=W ΔU2=Q ΔU=Q+W 复习回归 物体的内能 改变物体内能的两种方式 热力学第一定律及其应用 热力学第一定律：一个物体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。 ΔU=Q+W 符号法则 符号 ΔU Q W + - 内能增加 内能减少 物体吸收热量 物体放出热量 外界对物体做功 物体对外界做功 复习回归 物体的内能 改变物体内能的两种方式 热力学第一定律及其应用 例1.如图所示，密封在容器内的理想气体在保持压强p不变的情况下，体积从V1膨胀到V2，气体向外推动活塞。请问气体的内能变化情况是什么样的呢？ 首先，理想气体的内能只与温度有关，与体积无关。气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律： 可得，气体体积增大，温度升高，内能变大。又由热力学第一定律： 可得，气体体积增大，对外界做功，W小于0；内能变大，ΔU大于0;所以Q必须大于0，气体从外界吸收热量，一部分用来增加内能，另一部分转化为对外所做的功。 + + ➖ 复习回归 物体的内能 改变物体内能的两种方式 热力学第一定律及其应用 例1.如图所示，某同学将空的玻璃瓶开口向下缓缓压入水中。设水温均匀且恒定，瓶内空气无泄漏，不计空气分子间的相互作用，则被淹没的玻璃瓶在下降的过程中，气体是吸热还是放热，为什么？ 解：在玻璃瓶下降的过程中，瓶内气体的压强随着水深度变大而变大，气体温度不变，体积减少。由玻意耳定律： 可得，气体内能不变，ΔU等于0。压强变大，体积减少，外界对气体做功，W大于0，由热力学第一定律： 可得，Q小于0，气体对外界放出热量，且放出热量Q与外界做功W相等。 + ➖ 0 √ 1．如图所示，太阳能热水器是一种能够将太阳的光能转化为内能的装置．这种装置可以使装置内的水温度升高，这种改变水的内能的方式是(　　) A．做功 B．热传递 C．既有做功也有热传递 D．利用电流的热效应 课堂练习 √ 2．分子势能随距离变化的图像如图所示，从图像中分析可得到(　　) A．r1处为分子的平衡位置 B．r2处为分子的平衡位置 C．r→∞处，分子间的势能最小值，分子间无相互作用力 D．若r＜r1，r越小，分子间势能越大，分子间仅有斥力存在 课堂练习 √ 3．如图所示，某同学将空的薄金属筒开