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熱力學第一定律 分子因熱運動而具有的能量 同溫度下各個分子的分子動能 K不同 分子動能的平均值僅和溫度有關 分子間因有相互作用力而具有的 由它們相對位置決定的能量 r r0時 r P 0時 r P 0時 P最低 P隨物態(tài)的變化而變化 物體內所有分子的 K和 P總和 物體的內能與溫度和體積有關 還和物體所含的分子數(shù)有關 復習題 1 下列說法正確嗎 A 物體所有分子的動能的總和 物體的動能B 速度快的分子比速度慢的分子溫度高C 溫度高物體中的分子運動速度大于溫度低的物體中的分子運動速度 2 10Kg500C水分子的平均動能 1Kg500C水分子平均動能 10Kg500C水的內能 1Kg500C的水的內能 等于 大于 3 關于內能 下列說法正確的是A 溫度相同的物體內能一樣多B 一罐氣放在卡車上隨卡車做加速運動 罐中氣體動能越來越大 所以內能也越來越大C 一定質量的物體的內能 由溫度和體積決定D 某物體的內能為E 含分子數(shù)為n個 那么每個分子的內能為E n C 改變內能的兩種方式 做功 熱傳遞 對內 對外 吸熱 放熱 內能增加 內能增加 內能減少 內能減少 外界對物體做功 物體對外界做功 物體從外界吸熱 物體對外界放熱 3 做功和熱傳遞在改變內能效果上是等效的 做功和熱傳遞的區(qū)別 1 做功改變內能 實質上是其它形式的能和內能之間轉化 2 熱傳遞 實質上是各物體間內能的轉移 內能是一個狀態(tài)量 一個物體在不同的狀態(tài)下有不同的內能 內能與熱量的區(qū)別 熱量是一個過程量 它表示由于熱傳遞而引起的變化過程中轉移的能量 即內能的改變量 如果沒有熱傳遞 就沒有熱量可言 但此時仍有內能 1 下列說法中正確的是 A 做功和熱傳遞是改變物體內能的兩種不同的物理過程B 做功和熱傳遞在改變物體內能上是等效的 因此對物體做功就是對物體傳熱C 熱量是在熱傳遞中 從一個物體向另一個物體或物體一部分向另一部分轉移的內能的多少D 高溫的物體具有熱量多 低溫的物體具有熱量少E 冷和熱的物體混合時 熱的物體把溫度傳給冷的物體 最后溫度相同 A C 2 關于物體內能 下列說法中正確的是 A 手感到冷時 搓搓手就會感到暖些 這是利用做功來改變物體內能B 將物體舉高或使它們的速度增大 是利用作功來使物體內能增大C 陽光照曬衣服 衣服的溫度升高 是利用熱傳遞來改變物體內能的D 用打氣筒打氣 筒內氣體變熱 是利用熱傳遞來改變物體的內能 A C 3 10Kg1000C水的內能 10Kg1000C的水蒸氣的內能 10Kg00C水的內能 10Kg00C的冰的內能 小于 大于 對于物態(tài)發(fā)生變化的過程 由吸熱或放熱來分析物體內能的增減是一種很簡便的判斷方法 分子勢能 學習重點 學習難點 1 能量守恒定律 2 從能量轉化的觀點理解熱力學第一定律 會用 U W Q分析和計算有關問題 1 如何用能量轉化和守恒的觀點分析物理現(xiàn)象 2 熱力學第一定律 U W Q中各物理量的意義及正負號的確定 學習過程 問 既然做功和熱傳遞都可以改變物體的內能 那么 功 熱量跟內能的改變之間一定有某種聯(lián)系 我們就來研究這個問題 問 改變物體內能的方式有哪些 做功 和熱傳遞 熱力學第一定律 各量的正負號含義 應用 能量守恒定律 永動機不可能制成 總結 一 熱力學第一定律 1 一個物體 它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量 那么 如果外界做的功為 則它的內能如何變化 變化了多少 如果物體對外界做的功為 則它的內能如何變化 變化了多少 2 一個物體 如果外界既沒有對物體做功 物體也沒有對外界做功 那么 如果物體吸收熱量 它的內能如何變化 變化了多少 如果放出熱量 它的內能如何變化 變化了多少 3 如果物體在跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞的過程中 內能的變化 U與熱量 及做的功 之間又有什么關系呢 1 一個物體 如果它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量 那么 外界對它做多少功 它的內能就增加多少 物體對外界做多少功 它的內能就減少多少 返回 2 如果外界既沒有對物體做功 物體也沒有對外界做功 那么物體吸收了多少熱量 它的內能就增加多少 物體放出了多少熱量 它的內能就減少多少 返回 U W Q 該式表示的是內能的變化量跟功 熱量的定量關系 在物理學中叫做熱力學第一定律 U物體內能的增加量 W外界對物體做的功 Q物體吸收的熱量 返回 二 定律中各量的正 負號及含義 返回 三 應用 例題 一定量的氣體從外界吸收了2 6 105J的熱量 內能增加了4 2 105J 問 是氣體對外界做了功 還是外界對氣體做了功 做了多少焦耳的功 解 根據(jù) U W Q得W U Q 4 2 105J 2 6 105J 1 6 105JW為正值 外界對氣體做功 做了1 6 105J的功 如果氣體吸收的熱量仍為2 6 105J不變 但是內能只增加了1 6 105J 這一過程做功情況怎樣 四 能量守恒定律 演示柴油機的工作過程 用熱力學第一定律解釋柴油機正常工作時壓燃的原理 活塞壓縮氣體 活塞對氣體做功 由于時間很短 散熱可以不計 機械能轉化為氣體的內能 溫度升高 達到柴油燃點 可 點燃 柴油 能量既不會憑空產(chǎn)生 也不會憑空消失 它只能從一種形式轉化為另一種形式 或者從一個物體轉移到別的物體 在轉化和轉移過程中其總量不變 這就是能量守恒定律 五 永動機不可能制成 永動機 不消耗任何能量 卻可以源源不斷地對外做功 這種機器叫永動機 人們把這種不消耗能量的永動機叫第一類永動機 不吃草的馬 根據(jù)能量守恒定律 任何一部機器 只能使能量從一種形式轉化為另一種形式 而不能無中生有地制造能量 因此第一類永動機是不可能制成的 P68圖10 3 1 六 總結 1 熱力學第一定律 U W Q 2 能量守恒定律 能量既不會憑空產(chǎn)生 也不會憑空消失 它只能從一種形式轉化為另一種形式 或者從一個物體轉移到別的物體 在轉化和轉移過程中其總量不變 這就是能量守恒定律 一定量的氣體吸收熱量 體積膨脹并對外做功 則此過程的末態(tài)與初態(tài)相比 A 氣體內能一定增加B 氣體內能一定減小C 氣體內能一定不變D 氣體內能是增是減不能確定 例題1 D 下列說法正確的是 A 外界對氣體做功 氣體的內能一定增大B 氣體從外界只收熱量 氣體的內能一定增大C 氣體的溫度越低 氣體分子無規(guī)則運動的平均動能越大D 氣體的溫度越高 氣體分子無規(guī)則運動的平均動能越大 例題2 D 例題3 下列說法正確的是 A 外界對一物體做功 此物體的內能一定增加B 機械能完全轉化成內能是不可能的C 將熱量傳給一個物體 此物體的內能一定改變D 一定量氣體對外做功 氣體的內能不一定減少 D 例題4 一定質量的理想氣體 從某一狀態(tài)開始 經(jīng)過一系列變化后又回一開始的狀態(tài) 用W1表示外界對氣體做的功 W2表示氣體對外界做的功 Q1表示氣體吸收的熱量 Q2表示氣體放出的熱量 則在整個過程中一定有 A Q1 Q2 W2 W1B Q1 Q2C W1 W2D Q1 Q2 點撥 整個過程的內能不變 E 0 由熱力學第一定律 E W總 Q總 0 Q總 W總 Q1 Q2 W2 W1 A 如圖所示 密閉絕熱的具有一定質量的活塞 活塞的上部封閉著氣體 下部為真空 活塞與器壁的摩擦忽略不計 置于真空中的輕彈簧的一端固定于理想氣體容器的底部 另一端固定在活塞上 彈簧被壓縮后用繩扎緊 此時彈簧的彈性勢能為EP 彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零 現(xiàn)繩突然斷開 彈簧推動活塞向上運動 經(jīng)過多次往復運動后活塞靜止 氣體達到平衡態(tài) 經(jīng)過此過程 A EP全部轉換為氣體的內能B EP一部分轉換成活塞的重力勢能 其余部分仍為彈簧的彈性勢能C EP全部轉換成活塞的重力勢能和氣體的內能D EP一部分轉換成活塞的重力勢能 一部分轉換為氣體的內能 其余部分仍為彈簧的彈性勢能 例題5 D 同學們 再見