3.1-3.2功、热和内能的改变、热力学第一定律 物理人教版（2019）选择性必修第三册(共26张PPT)

(课件网) 第三章 热力学定律 3.1 功、热和内能的改变 思考1：为什么快速打气过程中，气筒壁温度会升高？ 打气筒 新课引入 古人钻木生火 冬日里搓手取暖 思考2：外界对系统做功对于系统的状态存在怎样的定量关系呢？ 划火柴 新课引入 一、焦耳实验 绝热过程：系统不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫绝热过程。 实验表明：只要重力所做的功相等，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。 1.热功当量实验 2.通过电流的热效应给水加热 实验表明：只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态变化相同。 大量的实验均表明：在各种不同的绝热过程中，如果使系统从状态1变为状态2，所需外界做功的数量是相同的，而与做功的方式无关。 1.内能：任何一个热力学系统都必然存在一个只依赖系统自身状态的物理量，这种物理量叫做内能（用字母U表示）。 思考：系统在状态1和2时的内能分别为U1、U2，试求： （1）系统从状态1到状态2过程中内能的变化量； （2）若系统经过绝热过程从状态1变化到状态2，外界对系统所做的功为W，则W与内能变化量之间存在怎样的关系？ 二、功和内能的改变 2.绝热过程中功与内能的关系：△U＝W 即绝热过程中外界对系统所做的功等于系统内能的增加量。 思考：系统在状态1、2时的内能分别为U1、U2，若系统经过单纯的传热过程从状态1变化到状态2时外界对系统传递的热量为Q，则Q与内能变化量之间存在怎样的关系？ △U= U2 — U1 =Q 三、热传递 单纯的传热过程中热量和内能的关系： 即在外界对系统不做功的情况下，外界传递给系统的热量等于系统内能的增加量。 改变内能的两种方式 做功 热传递 △U＝W 绝 热 过 程 单 纯 传 热 △U＝Q 等 效 思考：做功与传热在改变系统内能上有什么不同？ 如果做功和传热都发生那么内能如何变化？ 一定质量的理想气体从外界吸收100J的热量，同时外界对它做功120J，它的内能的变化是多少？ 思考与讨论 如何用数学表达式表示这三个物理量的关系？ 增加220J 第三章 热力学定律 3.2 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外界对它所做的功的和. 2、表达式： 3、物理意义：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. ΔU：物体内能的增加量 W：外界对物体做的功 Q：物体吸收的热量 四、热力学第一定律 ΔU＝W + Q 4、推广：上式也适用于物体对外做功、向外界散热和内能减少的情况。但要注意各量的正负号。 ⊿U=Q+W 5. 公式各量的正、负号及含义 ＋ － W Q ⊿U 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 四、热力学第一定律 【特别提醒】 (1)物体内能发生变化可能是由做功引起的，也可能是由热传递引起的，还可能是两者共同作用的结果。 (2)当做功和热传递同时发生时，物体的内能可能增加，也可能减小，还可能保持不变。 【例题】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2×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（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25J。 ⑴求上述压缩过程中气体内能的变化量。 ①确定研究对象：汽缸中的气体。 （1）压缩过程活塞（外界）对气体（系统）做功，W是正值： W1= F1l1= 2×10 ×0.1 J = 200 J 系统向外放热：Q1=-25J 气体内能的变化量：ΔU1= W1＋Q1= 200 J -25 J = 175 J ③正确选取W与Q的正负。 ②明确气体状态变化过程。 分析： 解析： 【例题】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 ... ...