高中优质课：热力学第一定律能量守恒定律.ppt

1、热力学第一定律 能量守恒定律,主讲人：连茂贵,学习重点：,学习难点：,1、能量守恒定律。 2、从能量转化的观点理解热力学第一定律，会用U = W + Q 分析和计算有关问题。,1、如何用能量转化和守恒的观点分析物理现象； 2、热力学第一定律U = W + Q中各物理量的意义及正负号的确定。,生活经验告诉我们，在上万米的高空,空气的温度要下降到零下四五十度，为什么这么低呢？,学习过程：,问：既然做功和热传递都可以改变物体的内能，那么，功、热量跟内能的改变之间一定有某种联系，我们就来研究这个问题.,问：改变物体内能的方式有哪些？,做功 热传递,思考1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那么

2、： 如果外界对物体做功为，则它的内能如何变化？变化了多少？ 如果物体对外界做的功为，则它的内能如何变化？变化了多少？,思考2.一个物体，如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么： 如果物体吸收热量，它的内能如何变化？变化了多少？ 如果物体放出热量，它的内能如何变化？变化了多少？,思考3.如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，内能的变化U与热量和做的功之间又有什么关系呢？,U = W + Q,该式表示的是内能的变化量跟功、热量的定量关系，在物理学中叫做热力学第一定律.,U 物体内能的增加量,W 外界对物体做的功,Q 物体吸收的热量,二、定律中各量的正、负号及含义,外界对气体做

3、功,气体对外界做功,吸收热量,放出热量,内能增加,内能减少,三、应用,例题：一定量的气体从外界吸收了2.6105J的热量，内能增加了4.2 105J。 问：是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？,解：根据U = W + Q 得W = U Q = 4.2 105J 2.6105J= 1.6105J W为正值，外界对气体做功，做了1.6105J 的功。,如果气体吸收的热量仍为2.6105J不变，但是内能只增加了1.6105J，这一过程做功情况怎样？,强化探究1、一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界

4、做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有( ) AQ1Q2W2W1 BQ1Q2 CW1W2 DQ1Q2,强化探究2如右图所示，某同学将空的薄金 属筒开口向下压入水中设水温均匀且恒 定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间的 相互作用，则被淹没的金属筒在缓缓下降 过程中， 请探究：金属筒内的气体从外界吸热还是向外界放热 ？,温馨提示：金属筒下降过程中，压强增大，体积减小，外界对气体做功，W0，又U=0，由U = W + Q 得Q0，向外界放热。,四、能量守恒定律,能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转

5、化和转移过程中其总量不变，这就是能量守恒定律.,请用3min阅读课本P56 用心体会能量守恒定律的发现历程。,（1）是一个普遍适用的定律,能量守恒定律的重要性,比机械能守恒定律应用更广,（2）将各种现象联系在一起,力学、热学、电学、光学、化学、生物学.,（3）指导着人们的生产、科研,泡利和费米利用能量守恒预言了中微子的存在,（4）19世纪自然科学三大发现之一,细胞学说；生物进化论,热力学第一定律是只研究内能与其它形式的能发生转化时的能量守恒关系.,与热力学第一定律的关系,五、永动机不可能制成,永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机.人们把这种不消耗能量的永动机叫第一

6、类永动机.（不吃草的马）,根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此能量守恒定律宣告了第一类永动机造不成.,高空的气温为什么低？ 研究大气现象时常常用到热力学第一定律通常把温度、压强相同的一部分空气作为研究的对象，叫做气团，直径上千米由于气团很大，边缘部分和外界的热交换对整个气团没有明显的影响，即公式WQU中的Q0，所以气团的内能的增减只等于外界对它做功或它对外界做功的多少：UW. 阳光烤暖了大地，地面又使得下层的气团温度升高，密度减小，因而上升气团膨胀的时候要推挤周围的空气，对外做功，因此内能减小，温度降低所以越高的地方，空气的温度越

7、低对于干燥的空气，大约每升高1 km温度降低10 .,飞机在万米高空飞行的时候，舱外气温往往在50 以下由于机上有空调设备，舱内总是温暖如春不过这时空调的作用不是使空气升温，而是降温高空的大气压比舱内气压低，要使舱内获得新鲜空气必须使用空气压缩机把空气从舱外压进来在这个过程中，空气压缩机对气体做功，使气体的内能增加，温度上升如果不用空调，机舱内的温度可能达到50 以上！,六、总结,1、热力学第一定律：,U = W + Q,2、能量守恒定律：,能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程中其总量不变，这就是能量守恒定律.,课后作业： 请收集永动机，分析其不能成功的原因。,达标测评（8分钟）,同学们， 再见,