选择性必修 第三册热力学第一定律教学ppt课件

这是一份选择性必修 第三册热力学第一定律教学ppt课件，共40页。PPT课件主要包含了2热力学第一定律，热力学第一定律，ΔUW+Q，ΔUU2-U1，外界对物体做功，物体吸收热量，内能增加，物体对外界做功，物体放出热量，内能减少等内容，欢迎下载使用。
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（做功或传热）更明显。这是为什么呢？
一方面表明，以不同的方式对系统做功时，只要系统始末两个状态是确定的，做功的数量就是确定的；
单纯地对系统做功：ΔU=W
另一方面也向我们表明，为了改变系统的状态，做功和传热这两种方法是等价的。也就是说，一定数量的功与确定数量的热相对应。
单纯地对系统传热：△U＝Q
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。
3.物理意义：不仅反映了做功与传热在改变系统内能方面是等效的，而且给出了功、热量跟系统内能改变之间的定量关系。
ΔU ：物体内能的变化量
W： 外界对物体做的功
Q： 物体吸收的热量
4.定律中各量的正、负号及含义
一定质量的气体，膨胀过程中是外界对气体做功还是气体对外界做功？如果膨胀时气体对外做功是135J，同时向外放热85J，气体内能变化量是多少？内能是增加了还是减少了？请你通过这个例子总结功和热量取正、负值的物理意义。
5、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，系统内能的增加量(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：一定质量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向外界放出的热量(或系统从外界吸收的热量等于系统对外界做的功).
例1 (1)一定质量的气体，从外界吸收3.5×105 J的热量，同时气体对外界做功2.5×105 J，则气体的内能是增加还是减少？改变量是多少？
(2)一定质量的气体，外界对其做功1.6×105 J，内能增加了4.2×105 J，此过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？
解析(1)由题意知，Q=3.5×105 J，W=-2.5×105 J，则根据热力学第一定律有ΔU=Q+W=1.0×105 JΔU为正值，说明气体的内能增加，增加量为1.0×105 J。
(2)由题意知，ΔU=4.2×105 J，W=1.6×105 J，则根据热力学第一定律有Q=ΔU-W=2.6×105 JQ为正值，说明此过程中气体从外界吸热，吸收的热量为2.6×105 J。
二、热力学第一定律的应用
例2如图，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1 m，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图甲）。内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25J。
⑴求上述压缩过程中气体内能的变化量。
⑵燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1m，其做的功相当于9×103N的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图乙），该做功过程气体传递给汽缸的热量为30J，求此做功过程气体内能的变化量。
1.应用热力学第一定律解题的一般步骤(1)根据符号法则写出各已知量(W、Q、ΔU)的正负；(2)根据ΔU=W+Q列方程求出未知量；(3)再根据未知量结果的正负来确定吸、放热情况、做功情况或内能变化情况。
例3(多选)航天服是保障航天员的生命活动和正常工作的个人密闭装备，可防护空间的真空、高低温、太阳辐射和微流星等环境因素对人体的危害。航天员穿着航天服，从地面到达太空时内部气体将急剧膨胀，若航天服内气体的温度不变，视为理想气体并将航天服视为封闭系统。则关于航天服内的气体，下列说法正确的是A.体积增大，内能减小B.压强减小，内能不变C.对外界做功，吸收热量D.压强减小，分子平均动能增大
【解析】由于航天服内气体视为理想气体，温度决定内能，温度不变，内能不变，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子平均动能也不变。由于航天服内气体体积增大，气体对外界做功，温度不变，由热力学第一定律ΔU=Q+W，可知由于W0，所以航天服内气体将吸收热量，又由等温变化有p1V1=p2V2可知体积变大，则压强减小。综上所述，B、C正确，A、D错误。
【总结提升】等压变化过程，功用公式W=pΔV计算等压变化过程中，气体压强不变，气体对活塞的压力F=pS，为恒力，由恒力做功的公式W=Fx可得W=pSx=pΔV，即气体做的功与气体的压强p和气体体积的变化量ΔV有关。
2.判断气体内能的变化：由于理想气体分子间距离较大，忽略其分子势能，只考虑其分子动能，故温度升高，分子动能增大，内能增大；反之内能减小。3.判断是否做功及做功正负的方法一般情况下外界对气体做功与否，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，W0。4.判断吸热还是放热气体在变化过程是吸热还是放热要结合内能变化和气体做功情况，由热力学第一定律ΔU=W+Q综合判断。
1　(多选)一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p-T图像上从a到b的线段所示．在此过程中(　　)A．气体一直对外做功B．气体的内能一直增加C．气体一直从外界吸热D．气体吸收的热量等于其对外做的功
2.如图所示，密闭导热汽缸被活塞分成左、右两室，起初左室气体压强小于右室，现让活塞缓慢移动直至两室气体压强相等，期间环境温度始终不变，则此过程中(　　)A．左室气体吸热，右室气体放热B．左室气体放热，右室气体吸热C．左、右室气体均吸热D．左、右室气体均放热
【答案】B【解析】对于左室气体压强变大，体积减小，W左>0，对于右室气体压强变小，体积增大，W右