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1、第三节 热力学第一定律能量守恒定律第十章第十章 热力学定律热力学定律分子因热运动而具有的能量分子因热运动而具有的能量同温度下各个分子的分子动能同温度下各个分子的分子动能K 不同不同分子动能的平均值仅和温度有关分子动能的平均值仅和温度有关分 子分 子动 能动 能分子间因有相互作用力而具有的、由它分子间因有相互作用力而具有的、由它们相对位置决定的能量们相对位置决定的能量 rr0时时,rP;0时时,rP;0时，时，P 最低最低P 随物态的变化而变化随物态的变化而变化分 子分 子势 能势 能物体内所有分子的物体内所有分子的K 和和P 总和总和 物体的内能与温度和体积有关，物体的内能与温度和体积有关，还
2、和物体所还和物体所含的分子数有关含的分子数有关。物体物体内能内能复习题：复习题：1 1、下列说法正确吗、下列说法正确吗? ?A A、物体所有分子的动能的总和、物体所有分子的动能的总和= =物体的动能物体的动能B B、速度快的分子比速度慢的分子温度高、速度快的分子比速度慢的分子温度高C C、温度高物体中的分子运动速度大于温度低的物体、温度高物体中的分子运动速度大于温度低的物体 中的分子运动速度中的分子运动速度. .2.10Kg 500C 水分子的平均动能水分子的平均动能_1Kg 500C 水分子平均动能水分子平均动能10Kg 500C 水的内能水的内能_ 1Kg 500C 的水的内能的水的内能等
3、于等于大于大于3、关于内能，下列说法正确的是、关于内能，下列说法正确的是( )A、温度相同的物体内能一样多、温度相同的物体内能一样多B、一罐气放在卡车上随卡车做加速运动，罐中气体、一罐气放在卡车上随卡车做加速运动，罐中气体动能越来越大，所以内能也越来越大动能越来越大，所以内能也越来越大C、一定质量的物体的内能，由温度和体积决定、一定质量的物体的内能，由温度和体积决定D、某物体的内能为、某物体的内能为E，含分子数为，含分子数为n个，那么每个分个，那么每个分子的内能为子的内能为E/n 机械能增大机械能增大C改变内能的两种方式改变内能的两种方式做功做功热传递热传递对内对内对外对外吸热吸热放热放热内能
4、增加内能增加内能增加内能增加内能减少内能减少内能减少内能减少（外界对物（外界对物体做功）体做功）（物体对外（物体对外界做功）界做功）（物体从外（物体从外界吸热）界吸热）（物体对外（物体对外界放热）界放热）（3 3）做功和热传递在改变内能效果上是等效的）做功和热传递在改变内能效果上是等效的做功和热传递的区别做功和热传递的区别（1 1）做功改变内能：实质上是其它形式的能和内能）做功改变内能：实质上是其它形式的能和内能 之间转化之间转化（2 2）热传递：实质上是各物体间内能的转移）热传递：实质上是各物体间内能的转移 内能内能是一个是一个状态量状态量，一个物体在不同的状态下，一个物体在不同的状态下有不
5、同的内能有不同的内能内能与热量的区别内能与热量的区别 热量热量是一个是一个过程量过程量，它表示由于热传递而引起，它表示由于热传递而引起的变化过程中转移的能量，即内能的改变量。的变化过程中转移的能量，即内能的改变量。如果没有热传递，就没有热量可言，但此时仍有内能如果没有热传递，就没有热量可言，但此时仍有内能1 1、下列说法中正确的是、下列说法中正确的是: :A A、做功和热传递是改变物体内能的两种不同的物理、做功和热传递是改变物体内能的两种不同的物理过程过程B B、做功和热传递在改变物体内能上是等效的，因此、做功和热传递在改变物体内能上是等效的，因此对物体做功就是对物体传热对物体做功就是对物体传
6、热C C、热量是在热传递中，从一个物体向另一个物体或、热量是在热传递中，从一个物体向另一个物体或物体一部分向另一部分转移的内能的多少物体一部分向另一部分转移的内能的多少DD、高温的物体具有热量多，低温的物体具有热量少、高温的物体具有热量多，低温的物体具有热量少E E、冷和热的物体混合时，热的物体把温度传给冷的、冷和热的物体混合时，热的物体把温度传给冷的物体，最后温度相同物体，最后温度相同（AC）2 2、关于物体内能，下列说法中正确的是、关于物体内能，下列说法中正确的是: :A A、手感到冷时，搓搓手就会感到暖些，这是利用做、手感到冷时，搓搓手就会感到暖些，这是利用做功来改变物体内能功来改变物体
7、内能B B、将物体举高或使它们的速度增大，是利用作功来、将物体举高或使它们的速度增大，是利用作功来使物体内能增大使物体内能增大C C、阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递、阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体内能的来改变物体内能的DD、用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来、用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来改变物体的内能改变物体的内能（AC）3.10Kg1000C水的内能水的内能_10Kg1000C的水蒸气的水蒸气的内能的内能10Kg 00C 水的内能水的内能_10Kg 00C 的冰的内能的冰的内能小于小于大于大于 对于物态发生变化的过程，由吸热或放热来分对
8、于物态发生变化的过程，由吸热或放热来分析物体内能的增减是一种很简便的判断方法析物体内能的增减是一种很简便的判断方法. . 分子势能？分子势能？ 问问 ：既然做功和热传递都可以改变物体的：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有某种联系，我们就来研究这个问题. . 问问 ：改变物体内能的方式有哪些？：改变物体内能的方式有哪些？ 做功和热传递做功和热传递1.1.一个物体，它既没有吸收热量也没一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热量，那么：有放出热量，那么：如果外界做的功为，则它的内能如果外界做
9、的功为，则它的内能如何变化？变化了多少？如何变化？变化了多少？如果物体对外界做的功为，则它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？的内能如何变化？变化了多少？1.1.一个物体，如果它既没有一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，吸收热量也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，那么，外界对它做多少功，它的内能就增加多少；物它的内能就增加多少；物体对外界做多少功，它的体对外界做多少功，它的内能就减少多少内能就减少多少. . 2.2.一个物体，如果外界既没有对物体一个物体，如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么：做功，物体也没有对外界做功，那么：如果物体吸收热量，
10、它的内能如如果物体吸收热量，它的内能如何变化？变化了多少？何变化？变化了多少？ 如果放出热量，它的内能如何如果放出热量，它的内能如何变化？变化了多少？变化？变化了多少？2.2.如果外界既没有对物体做如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，物体也没有对外界做功，那么物体吸收了多少功，那么物体吸收了多少热量，它的内能就增加多热量，它的内能就增加多少，物体放出了多少热量，少，物体放出了多少热量，它的内能就减少多少它的内能就减少多少. .3.3.如果物体在跟外界同时发如果物体在跟外界同时发生做功和热传递的过程中，生做功和热传递的过程中，内能的变化内能的变化UU与热量及与热量及做的功之间又有什么
11、关系做的功之间又有什么关系呢？呢？ U = W + Q U = W + Q 该式表示的是内能的变化量跟功、热该式表示的是内能的变化量跟功、热量的定量关系，在物理学中叫做量的定量关系，在物理学中叫做热力学热力学第一定律第一定律. .U U 物体内能的增加量物体内能的增加量 W W 外界对物体做的功外界对物体做的功 Q Q 物体吸收的热量物体吸收的热量 物理量 符号意义符号意义W+外界对物体做功物体对外界做功Q+物体吸收热量物体放出热量UU+内能增加内能减少 例题：一定量的气体从外界吸收了例题：一定量的气体从外界吸收了2.62.610105 5J J的热的热量，内能增加了量，内能增加了4.2 4.
12、2 10105 5J J。问：是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？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？做了多少焦耳的功？解：根据解：根据U = W + Q 得得W = U Q = 4.2 105J 2.6105J= 1.6105J W为正值，外界对气体做功，做了为正值，外界对气体做功，做了1.6105J 的功。的功。解：同理可得：解：同理可得：W =U Q = 1.6 105J 2.6105J= 1.0105J W为负值，说明气体对为负值，说明气体对外界做功（气体体积变大），做了外界做功（气体体积变大），做了1.0105J 的功。的功。 如果气体吸收的热量仍为
13、如果气体吸收的热量仍为2.62.610105 5J J不变，但是不变，但是内能只增加了内能只增加了1.61.610105 5J J，这一过程做功情况怎样？，这一过程做功情况怎样？四、能量守恒定律四、能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消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，体；在转化和转移过程中其总量不变，这就是能量守恒定律这就是能量守恒定律. . U = W + QU = W + Q 能量既不会凭空产生，也不会凭空消能量既不会凭空产
14、生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种失，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，体；在转化和转移过程中其总量不变，这就是这就是能量守恒定律能量守恒定律. .一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比，则此过程的末态与初态相比， （ ）A气体内能一定增加气体内能一定增加 B气体内能一定减小气体内能一定减小C气体内能一定不变气体内能一定不变 D气体内能是增是减不能确定气体内能是增是减不能确定例题例题1、D下列说法正确的是下列说法正确的是
15、（ ）A外界对气体做功，气体的内能一定增大外界对气体做功，气体的内能一定增大B气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大C气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均 动能越大动能越大D气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均 动能越大动能越大例题例题2D例题例题3下列说法正确的是下列说法正确的是 （ ）A外界对一物体做功，此物体的内能一定增加外界对一物体做功，此物体的内能一定增加B机械能完全转化成内能是不可能的机械能完全转化成内能是不可能的C将热量传给一个物体，此物体的内能一定改变将
16、热量传给一个物体，此物体的内能一定改变D一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少一定量气体对外做功，气体的内能不一定减少D例题例题4 一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回一开始的状态，用系列变化后又回一开始的状态，用W1表示外界对气表示外界对气体做的功，体做的功，W2表示气体对外界做的功，表示气体对外界做的功，Q1表示气体表示气体吸收的热量，吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有程中一定有（ ）AQ1Q2=W2W1BQ1=Q2CW1=W2 DQ1Q2点拨：点拨：整个过程的内能不变，整个
17、过程的内能不变， E = 0 由热力学第一定律由热力学第一定律 E=W总总+Q总总=0Q总总= - W总总 Q1Q2=W2W1A 如图所示如图所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封活塞的上部封闭着气体闭着气体,下部为真空下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的置于真空中的轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部轻弹簧的一端固定于理想气体容器的底部.另一端固定在活塞上另一端固定在活塞上,弹弹簧被压缩后用绳扎紧簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为此时弹簧的弹性势能为EP(弹簧处于自然长弹簧处于自然长度时的弹性势能为零度时的弹性
18、势能为零),现绳突然断开现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动弹簧推动活塞向上运动,经过经过多次往复运动后活塞静止多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态气体达到平衡态,经过此过程经过此过程（ ）A EP全部转换为气体的内能全部转换为气体的内能B. EP一部分转换成活塞的重力势能一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍其余部分仍 为弹簧的弹性势能为弹簧的弹性势能C EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D EP一部分转换成活塞的重力势能一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换一部分转换 为气体的内能为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能其余部分仍为弹簧的弹性势能例题例题5理想理想气体气体 D