高中物理 第三章 热力学基础 第二节 热力学第一定律 第三节 能量守恒定律教学案 粤教版选修
12页1、我带领班子成员及全体职工,积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习,同时认真学习业务知识,全面提高了自身素质,增强职工工作积极性,杜绝了纪律松散第二节热力学第一定律第三节能量守恒定律目标定位 1.理解热力学第一定律并会运用于分析和计算.2.理解能量守恒定律,知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律.3.知道第一类永动机是不可能造成的一、热力学第一定律导学探究一根金属丝经过某一物理过程,温度升高了,除非事先知道,否则根本无法判定是经过做功的方法还是使用了热传递的方法使它的内能增加因为单纯地对系统做功和单纯地对系统传热都能改变系统的内能既然它们在改变系统内能方面是等效的,那么当外界对系统做功为W,又对系统传热为Q时,系统内能的增量U应该是多少?答案系统内能的增量UQW.知识梳理1热力学第一定律:如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程,那么,物体内能的增加U就等于物体吸收的热量Q和外界对物体做的功W之和2热力学第一定律的表达式:UQW.3对公式UQW符号的规定符号WQU外界对热力学系统做功热力学系统吸收热量内能增加热力学系统对外界做功热力学系统放出热量内能减少4.三种特殊情况(1)若过程
2、是绝热的,即Q0,则WU,外界对物体做的功等于物体内能的增加(2)若过程中外界没有对物体做功,即W0,则QU,物体吸收的热量等于物体内能的增加(3)若过程的始末状态物体的内能不变,即U0,则WQ0或WQ,外界对物体做的功等于物体放出的热量二、热力学第一定律应用举例导学探究1理想气体的内能与什么因素有关?答案由于理想气体忽略了分子间的作用力,即忽略了分子势能,所以理想气体的内能只跟气体的温度和物质的量有关,与气体的体积无关2你能应用热力学第一定律讨论理想气体在等压膨胀过程中的能量转换关系吗?答案设一定质量的理想气体,保持压强不变,由(V1,T1)变为(V2,T2),而且V1V2.由盖吕萨克定律及V1V2知T1T2.因气体膨胀(V1V2),则气体对外做功,W0.因气体温度升高(T1T2),则气体的内能增加U0.由热力学第一定律UWQ可知QUW0.即系统由外界吸收热量,系统吸收的热量一部分用来增加内能,一部分转化为气体对外所做的功知识梳理1等压过程中的能量转换(1)等压膨胀:由于W0,U0,则QUW0,即气体吸收的热量一部分用来增加内能,另一部分转化为气体对外所做的功(2)等压压缩:由于W0
3、,U0,则QUW0,即气体对外界放热,放出的热量等于外界对气体所做的功与气体内能减小量之和2等容过程中的能量转换(1)温度升高:由于U0,W0,则QU,即气体从外界吸收的热量全部用于增加气体的内能(2)温度降低,由于U0,W0,则QU,即气体向外界放出的热量等于气体内能的减少量3等温过程中的能量转化(1)等温膨胀:由于W0,U0,则QW0,即气体从外界吸收的热量全部转换为气体对外所做的功(2)等温压缩:由于W0,U0,则QW0,即外界对气体所做的功全部转换为气体传给外界的热量三、能量守恒定律导学探究使热力学系统内能改变的方式是做功和热传递做功的过程是其他形式的能转化为内能的过程,热传递是把其他物体的内能转移为系统的内能在能量发生转化或转移时,能量的总量会减少吗?答案能量的总量保持不变知识梳理1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成为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体;在转化和转移过程中其总量不变2对能量守恒定律的理解(1)某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加,且减少量和增加量一定相等(2)某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且
4、减少量和增加量一定相等3能量的存在形式及相互转化各种运动形式都有对应的能:机械运动有机械能,分子的热运动有内能,还有诸如电磁能、化学能、原子能等各种形式的能通过某种力做功可以相互转化4第一类永动机(1)定义:不需要任何动力或燃料却能不断对外做功的机器(2)不可能制成的原因:违背了能量守恒定律延伸思考热力学第一定律、机械能守恒定律是能量守恒定律的具体体现吗?答案是一、热力学第一定律例1(多选)关于物体内能的变化情况,下列说法中正确的是()A吸热的物体,其内能一定增加B体积膨胀的物体,其内能一定减少C放热的物体,其内能也可能增加D绝热压缩的气体,其内能一定增加答案CD解析做功和热传递都能改变物体的内能,不能依据一种方式的变化就判断内能的变化例2空气压缩机在一次压缩中,活塞对空气做了2105 J的功,同时空气的内能增加了1.5105 J,这一过程中空气向外界传递的热量是多少?答案5104 J解析选择被压缩的空气为研究对象,根据热力学第一定律有UWQ.由题意可知W2105 J,U1.5105 J,代入上式得:QUW1.5105 J2105 J5104 J.负号表示空气向外释放热量,即空气向外界
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