高中物理 3.2 熱力學第一定律課件 粵教版選修3-3.ppt

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目標導航 預習導引 目標導航 預習導引 一 二 一 理想氣體的特點1 理想氣體的微觀模型忽略了分子之間的作用力 忽略了分子勢能 所以理想氣體的內(nèi)能等于分子熱運動的動能總和 2 理想氣體的內(nèi)能只跟溫度和物質(zhì)的量有關(guān) 與體積無關(guān) 目標導航 預習導引 一 二 二 物體內(nèi)能及熱力學第一定律1 改變內(nèi)能的方式 做功和熱傳遞 2 功和內(nèi)能的關(guān)系 若物體不存在熱傳遞 當外界對它做功時 它的內(nèi)能增加 關(guān)系式為W U 若物體對外做功 則W 0 U 0 表明內(nèi)能減少 3 熱傳遞和內(nèi)能的關(guān)系 若物體既不對外做功 外界對物體也不做功 當物體從外界吸收熱量Q時 它的內(nèi)能增加 關(guān)系式為Q U 若物體向外放出熱量 則Q 0 U 0 表明內(nèi)能減少 4 熱力學第一定律物體與外界之間同時存在做功和熱傳遞的過程 物體內(nèi)能的增加量 U與外界對物體做的功W 物體從外界吸收的熱量Q的關(guān)系 U W Q 目標導航 預習導引 一 二 下列現(xiàn)象中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的 1 水電站發(fā)電時 水輪機被水流沖擊轉(zhuǎn)動 帶動發(fā)電機發(fā)電 2 利用地熱發(fā)電 答案 1 機械能轉(zhuǎn)化為電能 2 熱能轉(zhuǎn)化為電能 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 一 對熱力學第一定律的理解1 熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內(nèi)能的過程是等效的 而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系 此定律應用時各量的單位應統(tǒng)一 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 2 公式 U Q W中的有關(guān)問題需要注意的是一般情況下外界對物體做不做功 需看物體的體積是否變化 1 若物體體積增大 表明物體對外界做功 W0 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 3 幾種特殊情況 1 若過程是絕熱的 則Q 0 W U 外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加 2 若過程中不做功 即W 0 則Q U 物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加 3 若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變 即 U 0 則W Q 0或W Q 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 例1 多選 一定量的理想氣體從狀態(tài)A開始 經(jīng)歷AB BC CA三個過程回到原狀態(tài) 其p T圖象如圖所示 下列判斷正確的是 A 過程AB中氣體一定吸熱B 過程BC中氣體既不吸熱也不放熱C 過程CA中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱D 在A B和C三個狀態(tài)中 狀態(tài)A分子的平均動能最小E 在B和C兩個狀態(tài)中 容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 解析 由題圖可知 在過程AB中 氣體做等容變化 氣體溫度升高 內(nèi)能增加 由熱力學第一定律可知 氣體一定吸熱 A項正確 在過程BC中 氣體做等溫變化 氣體溫度不變 內(nèi)能不變 由pV c可知 氣體壓強減小 體積增大 氣體對外做功 由熱力學第一定律可知 氣體從外界吸收熱量 B項錯誤 在過程CA中 氣體做等壓變化 氣體溫度降低 內(nèi)能減少 體積減小 外界對氣體做功 由熱力學第一定律可知 氣體放出的熱量大于外界對氣體做的功 C項錯誤 在A B和C三個狀態(tài)中 狀態(tài)A氣體的溫度最低 分子平均動能最小 D項正確 氣體在狀態(tài)B的壓強大于狀態(tài)C的壓強 在狀態(tài)B的體積小于在狀態(tài)C的體積 B和C兩個狀態(tài)的溫度相等 因此在狀態(tài)B中容器單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)大于在狀態(tài)C中的撞擊次數(shù) E項正確 答案 ADE 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 一定量的理想氣體在某一過程中 從外界吸收熱量2 5 104J 氣體對外界做功1 0 104J 則該理想氣體的 A 溫度降低 密度增大B 溫度降低 密度減小C 溫度升高 密度增大D 溫度升高 密度減小答案 D解析 理想氣體的內(nèi)能僅用溫度來衡量 由熱力學第一定律 U W Q 可知 U 1 5 104J 即氣體內(nèi)能增加 故溫度升高 因?qū)ν庾龉?體積膨脹 故密度減小 選項D正確 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 二 熱力學第一定律在理想氣體中的應用1 理想氣體狀態(tài)變化過程中 存在著能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移 應用熱力學第一定律解決理想氣體狀態(tài)變化過程中的能量轉(zhuǎn)換問題時要明確 1 一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān) 2 一般情況下外界對理想氣體做功與否 要看氣體的體積是否變化 體積不變 則W 0 3 若理想氣體在狀態(tài)變化過程中是絕熱的 則Q 0 2 應用熱力學第一定律解題的一般步驟 1 根據(jù)符號法則寫出各已知量 W Q U 的正 負 2 根據(jù)方程 U W Q求出未知量 3 再根據(jù)未知量結(jié)果的正 負來確定吸熱 放熱情況或做功情況 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 例2 分別以p V T表示氣體的壓強 體積 溫度 一定質(zhì)量的理想氣體 其初始狀態(tài)表示為 p0 V0 T0 若分別經(jīng)歷如下兩種變化過程 從 p0 V0 T0 變?yōu)?p1 V1 T1 的過程中 溫度保持不變 T1 T0 從 p0 V0 T0 變?yōu)?p2 V2 T2 的過程中 既不吸熱 也不放熱 在上述兩種變化過程中 如果V1 V2 V0 則 導學號51140034 A p1 p2 T1 T2B p1 p2 T1T2 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 一 二 三 知識精要 典題例解 遷移應用 一定質(zhì)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到開始的狀態(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答案 A解析 因為該氣體從某一狀態(tài)開始 經(jīng)過一系列變化后又回到開始的狀態(tài) 所以內(nèi)能沒有變化 U 0 根據(jù)熱力學第一定律 可得W1 W2 Q1 Q2 U 0 Q1 Q2 W2 W1 故選項A正確 案例探究 方法規(guī)律 怎樣用熱力學第一定律判斷理想氣體的狀態(tài)變化 多選 如圖所示 A B兩點表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個狀態(tài) 當氣體自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時 導學號51140035 A 體積必然變大B 有可能經(jīng)過體積減小的過程C 外界必然對氣體做正功D 氣體必然從外界吸熱 案例探究 方法規(guī)律 解析 本題是氣體狀態(tài)變化 圖象與熱力學第一定律結(jié)合的綜合分析題 連接OA OB 得到兩條等容線 故有VB VA 所以A正確 由于沒有限制自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程 所以可先減小氣體的體積再增大氣體的體積到B狀態(tài) 故B正確 因為氣體體積增大 所以是氣體對外做功 C錯誤 因為氣體對外界做功 而氣體的溫度又升高 內(nèi)能增大 由熱力學第一定律知氣體一定從外界吸熱 D正確 答案 ABD 案例探究 方法規(guī)律 1 一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定 與體積無關(guān) 2 應注意W Q U和及圖象的巧妙結(jié)合 綜合分析