第三章　热力学定律 第2节　热力学第一定律 第3节　能量守恒定律（课件+学案）

第2节　热力学第一定律 第3节　能量守恒定律 [学习目标要求]　1.掌握热力学第一定律及其表达式。学会运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。2.理解能量守恒定律，知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。3.理解第一类永动机是不可能制成的。 　热力学第一定律 1．改变内能的两种方法：做功与传热。两者对改变系统的内能是等价的。 2．热力学第一定律 (1)内容：一个热力学系统的内能变化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：ΔU＝Q＋W。 3．热力学第一定律各量的正、负 (1)W的正负：外界对系统做功时，W取正值；系统对外界做功时，W取负值。 (2)Q的正负：外界对系统传递的热量Q取正值；系统向外界传递的热量Q取负值。 (3)ΔU的正负：系统内能增加，ΔU取正值；系统内能减少，ΔU取负值。 [练一练] 一定质量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式正确的是(　　) A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J D．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J 解析：B　因为外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104 J；气体内能减少，ΔU取负值，即ΔU＝－1.2 × 105 J；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105 J－8×104 J＝－2 × 105 J，B选项正确。 　能量守恒定律 1．内容：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为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 2．意义 (1)各种形式的能可以相互转化。 (2)各种互不相关的物理现象可以用能量守恒定律联系在一起。 3．第一类永动机不可能制成 (1)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。 (2)第一类永动机不可能制成的原因：违背了能量守恒定律。 学习任务一　热力学第一定律的理解与应用 [导学探究] 汽缸内有一定质量的气体，压缩气体的同时给汽缸加热。那么气体内能的变化会比单一方式更明显。试解释上述现象的原因。 提示：压缩气体，内能增大，给气体加热内能也增大。所以两者叠加内能的变化就更明显。 [思维深化] 1．对热力学第一定律的理解 (1)热力学第一定律不仅反映了做功和传热这两种改变内能的过程是等价的，而且给出了内能的变化量和做功与传热之间的定量关系。 (2)定律的表达式ΔU＝Q＋W是标量式。 (3)应用时各量的单位应统一为国际单位焦耳。 2．气体状态变化的几种特殊情况 (1)绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加(或减少)量等于外界对系统(或系统对外界)做的功。 (2)等容过程：W＝0，则ΔU＝Q，物体内能的增加量(或减少量)等于系统从外界吸收(或系统向外界放出)的热量。 (3)等温过程：理想气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＝－Q(或Q＝－W)，外界对系统做的功等于系统放出的热量(或系统吸收的热量等于系统对外界做的功)。 3．判断气体是否做功的方法 一般情况下看气体的体积是否变化。 (1)若气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0。 (2)若气体体积减小，表明外界对气体做功，W>0。 　如图所示，内壁光滑的绝热汽缸固定在水平面上，其右端由于有挡板，厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞距汽缸右端的距离为0.2 m。现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为2×105 Pa。已知活塞的横截面积为0.04 m2，外部大气压强为1×105 Pa，加热过程中封闭气体吸收的热量为2000 J，则封闭气体的内能变化量为(　　) A．400 J B．1200 J C．2000 J D．2800 J 解析：B　由题意可知，气 ... ...