鲁科版能量的转化与守恒ppt课件.ppt

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1、高中物理·选修3-3·鲁科版第5章　热力学定律第1节　热力学第一定律第2节　能量的转化与守恒[目标定位]1.掌握热力学第一定律，并会应用于解决相关问题．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.知道第一类永动机不可能制成的原因．一、热力学第一定律及应用1．改变物体内能的两种方式：和．2．功、热量和内能改变的关系：(1)如果物体与外界无热传递，外界对物体做功，物体的内能；物体对外做功，物体的内能．(2)如果物体既不对外做功，外界也不对物体做功，则物体从外界吸收热量时，它的内能；物体向外放出热量时，它的内能．做功热传递增加减小增加减少3．热力学第一定律：(1)内容：

2、物体内能的增加量ΔU等于外界对物体与物体从外界之和．(2)表达式：ΔU＝.4．热力学第一定律的意义：(1)内能的变化必然伴随有或．(2)一切涉及热现象的宏观过程中，能量可以发生或，此过程中总能量守恒．所做的功W吸收的热量QW＋Q做功热传递转移转化二、第一类永动机1．定义：不消耗而能永远对外做功的机器．2．热力学第一定律的另一表述：第一类永动机是的．任何能量不可能实现三、能量守恒定律及其应用1．内容：能量既不会消失，也不会创生，它只能从一种形式为另一种形式，或者从一个物体到另一个物体，而能量的总值．2．意义：揭示了自然科学各个分支之间的普遍联系，是自然界内在的第一个有力证据．转化转移保持不变

3、统一性3．应用：(1)各种形式的能量可以转化，在转化过程中，自然界能量的．(2)能量在转化过程中总伴有的损失．(3)除核能以外，人类利用的能量都来源于．总和不变内能太阳能一、热力学第一定律的理解和应用1．对ΔU＝W＋Q的理解：热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程推广到一般情况，既有做功又有热传递的过程，其中ΔU表示内能改变的数量，W表示做功的数量，Q表示外界与物体间传递的热量．2．对公式ΔU、Q、W符号的规定：名称做功热量内能的改变符号WQΔU取正值“＋”外界对系统做功系统从外界吸收热量系统的内能增加取负值“－”系统对外界做功系统向外界放出热量系统的内能减少3.应用热力学第一定

4、律解题的一般步骤：(1)首先选定研究对象是哪个物体或哪个热力学系统．(2)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正、负．(3)再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况．【例1】空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105J的功，同时空气的内能增加了1.5×105J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？答案5×104J解析选择被压缩的空气为研究对象，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q.由题意可知W＝2×105J，ΔU＝1.5×105J，代入上式得Q＝ΔU－W＝1.5×105J－2×105J＝－5×104J.负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为5×104J.

5、借题发挥应用热力学第一定律解题的一般步骤(1)明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统．(2)分别列出物体或系统吸收或放出的热量；外界对物体或系统所做的功或物体或系统对外所做的功．(3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W列出方程进行求解．(4)特别应注意的就是物理量的正、负号及其物理意义．针对训练一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是()A．W＝8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝4×104JB．W＝8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－2×105JC．W＝－8×104J，ΔU＝1.2×105J，Q＝2×

6、104JD．W＝－8×104J，ΔU＝－1.2×105J，Q＝－4×104J答案B解析因为外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104J；内能减少，ΔU取负值，即ΔU＝－1.2×105J；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，B选项正确．二、气体实验定律和热力学第一定律的结合1．判断对气体做功正、负的方法：(1)若气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0.(2)若气体体积变小，表明外界对气体做功，W>0.2．几种常见的气体变化过程：(1)绝热过程：过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做功等于物体内能的增加．(2)等容过程：

7、过程是不做功，则W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加．(3)等温过程：在过程的始、末状态，物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，表示吸收的热量全部用来做功或外界对气体所做的功全部转换为热量放出．【例2】如图5－1、2－1所示，倒悬的导热汽缸中封闭着一定质量的理想气体，轻质活塞可无摩擦地上下移动，活塞的横截面积为S，活塞的下面吊着一个重为G的物体，大气压强恒为p0，起初环境的热力学温度为T0时