资源简介

(共21张PPT)
第三章 热力学定律
第1节 热力学第一定律
弹弓发生弹性形变，有弹力的作用，具有弹性势能
工人在高空作业有重力的作用，具有重力势能
那么，在物体内部的分子也具有势能吗？
点电荷相互之间有电场力的作用，具有电势能
1.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，理解做功和热传递对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别；
2.理解热力学第一定律，并掌握其表达式；
3.能运用热力学第一定律解释和计算能量的转换、转移问题。
分子间具有由他们相对位置决定的势能，称为分子势能。
电荷之间具有电势能
重力对应有重力势能，电场力对应有电势能。分子间也有分子力，那么分子之间是否具有势能呢？
分子之间有分子力
一般取无穷远处的分子间势能为零。
分子力F 分子势能Ep
图像
随分子间距离的变化情况 rr>r0 r增大,F先增大后减小,表现为引力 r增大,F做负功,Ep增大
r=r0 F引=F斥,F=0 Ep最小,但不为零
r>10r0 引力和斥力都很微弱,F=0 Ep=0
一、物体的内能
任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量在初末两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系.我们把这个物理量称为系统的内能。
2.微观定义（分子动理论对内能的定义）：
物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
1.宏观定义（热力学对内能的定义）：
任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的一种能量，这种能量叫做系统的内能。
二、改变物体内能的两种方式
把金属勺子放在热汤中，勺子温度升高，内能增大
这些例子，都是通过热传递来改变物体内能。
食物放入冰箱，温度下降，内能减少
在太阳光的照射下，太阳能热水器中的水温度升高，内能增大
1.热传递
热传递可以改变物体内能，热传递过程中物体内能变化的量称为热量。
习惯上我们所说的“物体吸热（或放热）多少”，实际上是指热传递使物体的内能增加（或减少）多少。
比如说，柴火烧水，水吸热后内能增加沸腾。烧开后熄灭柴火，开水对外放热，内能减少，温度下降，一段时间后会与外界温度一致。
2.做功
对物体做功，可以改变物体内能。
结论：在绝热过程中，外界对物体做功，物体内能增大。
物体对外界做功，物体内能减少。
思考与讨论：
做功和热传递都可以改变物体的内能，两者是等效的吗？做功和热传递又有什么区别呢？
在实际中，我们可以用加热（热传递）的方法使一根铁棒升温，同时也可以用摩擦生热（做功）的方法使铁棒上升相同的温度。所以，对于改变物体内能来说，两者是等价的。
但是从能量转化和转移的角度，两者有所区别。做功是内能与其他形式的能之间的转化，而热传递则是不同物体或部分之间内能的转移。
通过做功和热传递，物体内能会变化，它们之间存在着什么样的定量关系呢？
若一个物体不与外界发生热传递，它的内能变化等于什么？
若一个物体，外界对其没有做功，它的内能变化等于什么？
若一个物体既与外界发生热传递，同时外界又对其做功，它的内能变化等于什么？
ΔU1=W
ΔU2=Q
ΔU=ΔU1+ΔU2=Q+W
三、热力学第一定律及其应用
1.内容：
一个物体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.公式：
ΔU=Q+W
符号 W Q ΔU
+
-
内能增加
内能减少
物体吸收热量
物体放出热量
外界对物体做功
物体对外界做功
（1）等容过程
O
V
T
V
p
O
O
P
T
等容过程：在该过程中气体不做功，即W＝0，
则Q＝ΔU，气体吸收的热量等于气体内能的增加量。
（2）绝热过程
绝热过程：过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，
外界对气体做的功等于气体内能的增加量．
O
V
T
（3）等温过程
V
p
O
O
P
T
在过程的始末状态，气体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0
则W＝－Q，表示气体吸收的热量全部用来对外界做功
或 外界对气体所做的功全部转换为热量放出
（4）等压过程
O
V
T
V
p
O
O
P
T
等压过程：外界对气体做功，
膨胀时，温度升高， ，则 ，必须吸热
压缩时，温度降低，，则，必须放热
1.分子势能随距离变化的图像如图所示，从图像中分析可得到(　　)
A．r1处为分子的平衡位置
B．r2处为分子的平衡位置
C．r→∞处，分子间的势能最小值，分子间无相互作用力
D．若r＜r1，r越小，分子间势能越大，分子间仅有斥力存在
B
2. 被压瘪但尚未破裂的乒乓球放在热水里泡一会儿，就会重新鼓起来，这一过程乒乓球内的气体( )
A. 吸热，对外做功，内能不变
B. 吸热，对外做功，内能增加
C. 温度升高，对外做功，内能不变
D. 压强增大，单位体积内分子数增大
B
3.一定质量的理想气体密封在容器内，其初状态从A开始，经B、C、D又回到初始状态，变化过程如图所示，其中DA直线反向延长通过坐标原点，AB和CD为双曲线，BC平行于纵轴．下列说法正确的是（　　）
A．DA直线反向延长过坐标原点，故其过程是等温变化
B．C到D过程放出的热量大于外界对气体做的功
C．从微观的角度讲，BC过程压强减小是由于分子平均动能减小
D．气体经全过程回到A时，不吸热也不放热
C
内能
改变内能的方式
热力学第一定律：
做功
热传递
热力学第一定律
分子势能
分子动能
ΔU=Q+W
W＞0，外界对物体做功
W＜0，物体对外界做功
Q＞0，物体吸热
Q＜0，物体放热

展开更多......

收起↑