3.2 热力学第一定律 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

3.2 热力学第一定律 01 02 03 热力学第一定律 热力学第一定律的应用 能量守恒定律 改变内能的方式 做功: 热传递: (1）对内(外界对物体做功) (2）对外(物体对外界做功） (1）吸热(物体从外界吸热) (2）放热(物体对外界放热) 热力学第一定律 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 表达式： ΔU＝ Q + W 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 热力学第一定律的应用 ΔU Q W + - 系统内能增加 系统从外界吸热 体积减小，外界对系统做功 系统内能减小 系统对外界放热 体积增大，系统对外界做功 各个物理量的符号界定 气体膨胀时: 气体压缩时: 气体对外界做功 外界对气体做功 做题时遇到的特殊字眼: 1.绝热: 2.真空: 3.膨胀: 没有热传递 不做功 对外做功 注意:物体对外做功(W<0)不是说对外界做负功的意思!!!!!!!!! 对理想气体应用热力学第一定律 （1）对于理想气体来说，因不考虑分子势能，故其内能为所有分子动能的总和（即等于分子数与分子热运动的平均动能的乘积）。内能仅由分子数与温度决定，因此对于一定质量的理想气体来说，内能是否变化取决于其温度是否变化。升温，为正;降温，为负;温度不变，内能不变 （2）热量取决于容器是绝热的还是导热的，并不是温度升高吸热，温度降低放热 （3）外界对理想气体做功或理想气体对外界做功时，若恒压膨胀，即压强不变时，功的计算公式为W=P∆V（P为理想气体的压强、∆V为理想气体体积的变化量） 体积减小(压缩)时外界对气体做功，W＞0 体积增大(膨胀)时气体对外界做功，W＜0 对于理想气体而言做功与否，通常需看气体的体积是否变化 等容过程体积不变，W＝0： 解题思路 确定研究对象 两类分析 选用规律列方程求解 气体实验方程 热力学定律 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。 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2×103 N的恒力使活塞移动相同距离所做的功(如图甲)。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25 J (1)求上述压缩过程中气体内能的变化量； (2)燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1 m，其做的功相当于9×103 N的恒力使活塞移动相同距离所做的功(如图乙)，该做功过程气体传递给汽缸的热量为30 J，求此做功过程气体内能的变化量 解：(1)压缩过程活塞对气体做的功：W1＝F1l1＝2×103×0.1 J＝200 J 气体内能的变化量：ΔU1＝W1＋Q1＝200 J－25 J＝175 J。 (2)气体膨胀过程中外界对气体所做的功：W2＝－F2l2＝－9×103×0.1 J＝－900 J 气体内能的变化量：ΔU2＝W2＋Q2＝－900 J－30 J＝－930 J 应用热力学第一定律解题的一般步骤 1、首先应明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。 2、根据符号法则写出各已知量（W、Q、∆U）的正负。 3、根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q列出方程，求解 。 4、再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功和内能增减情况。 对旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( ) A.从外界吸热 B.对外界做负功 C.分子平均动能减小 D.内能增加 A 说明内能不变 可当作理想气体 在一个大气压下，1 kg的100 ℃的水变为1 kg的100 ℃的水蒸气的过程，下列说法中正确的是(　　) A．内能不变，对外界做功，一定是吸热过程 B．内能增加，吸收的热量等于内能的增加量 C．内能不变，吸收的热量等于对外界做的功 D．内能增加，从外界吸热，吸收的热量等于对外界做的功和增加的内能之和 D $$