人教版高中物理选择性必修第三册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（40页PPT）

(课件网) [学习目标] 1.理解热力学第一定律。 2.掌握热力学第一定律及其表达式，能应用热力学第一定律分析解决一些简单问题。 3.理解能量守恒定律，知道什么是第一类永动机及其不可能制成的原因。 4.会用能量守恒的观点解释自然现象，分析有关问题。 1.改变内能的两种方式：____与____。两者对改变系统的内能是_____。 2.热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的____与外界对它所_____的和。 3.热力学第一定律的表达式：ΔU＝_____。 做功 传热 等价的 热量 做的功 Q＋W 4.公式ΔU＝Q＋W中符号的规定 符号 W Q ΔU ＋ ____对系统做功 系统____热量 内能____ － 系统对____做功 系统____热量 内能____ 外界 吸收 增加 外界 放出 减少 5.判断气体是否做功的方法 一般情况下需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。 (3)在等压变化过程中，做功可用W＝p0V计算。 6.几种特殊情况 (1)绝热过程：Q＝0，则ΔU＝W，系统内能的增加量等于外界对系统做的功。 (2)等容过程：该过程中不做功，即W＝0，则ΔU＝Q，系统内能的增加量等于系统从外界吸收的热量。 (3)等温过程：在过程的始末状态，系统的内能不变，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)。 [思考探究] 如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，思考以下问题： (1)在变化过程中气体对外做功，还是外界对气体做功？ (2)在变化过程中气体吸热，还是放热？气体内能增加了，还是减少了？ 提示　(1)气体对外做功。　(2)吸热　内能增加。 [例1]　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　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。 B [例2]　(2025·安徽卷)在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体(可视为理想气体)温度不变，则气球上升过程中，球内气体(　　) A.对外做功，内能不变 B.向外放热，内能减少 C.分子的平均动能变小 D.吸收的热量等于内能的增加量 解析　根据题意可知，气球缓慢上升的过程中，气体温度不变，则气体的内能不变，分子的平均动能不变，气体的体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，由于气体的内能不变，则吸收的热量与气体对外做的功相等，故选A。 A [例3]　(2025·山东济南期中)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2 000 J，则封闭气体的内能变化量为(　　) B A.400 J B.1 200 J C.2 000 J D.2 800 J 解析　由题意可知，气体先等压变化，到活塞运动到挡板处再发生等容变化，等压变化过程气体对外做功，做功为W＝－p0Sx＝－1×105×0.04×0.2 J＝－800 J，由热力学第一定律可知，封闭气体的内能变化量为ΔU＝W＋Q＝(－800＋2 ... ...