高中物理 3.2 熱力學(xué)第一定律課件 粵教版選修3-3.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 一 理想氣體的特點(diǎn)1 理想氣體的微觀模型忽略了分子之間的作用力 忽略了分子勢(shì)能 所以理想氣體的內(nèi)能等于分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能總和 2 理想氣體的內(nèi)能只跟溫度和物質(zhì)的量有關(guān) 與體積無(wú)關(guān) 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 二 物體內(nèi)能及熱力學(xué)第一定律1 改變內(nèi)能的方式 做功和熱傳遞 2 功和內(nèi)能的關(guān)系 若物體不存在熱傳遞 當(dāng)外界對(duì)它做功時(shí) 它的內(nèi)能增加 關(guān)系式為W U 若物體對(duì)外做功 則W 0 U 0 表明內(nèi)能減少 3 熱傳遞和內(nèi)能的關(guān)系 若物體既不對(duì)外做功 外界對(duì)物體也不做功 當(dāng)物體從外界吸收熱量Q時(shí) 它的內(nèi)能增加 關(guān)系式為Q U 若物體向外放出熱量 則Q 0 U 0 表明內(nèi)能減少 4 熱力學(xué)第一定律物體與外界之間同時(shí)存在做功和熱傳遞的過(guò)程 物體內(nèi)能的增加量 U與外界對(duì)物體做的功W 物體從外界吸收的熱量Q的關(guān)系 U W Q 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 下列現(xiàn)象中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的 1 水電站發(fā)電時(shí) 水輪機(jī)被水流沖擊轉(zhuǎn)動(dòng) 帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電 2 利用地?zé)岚l(fā)電 答案 1 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 2 熱能轉(zhuǎn)化為電能 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 一 對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解1 熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內(nèi)能的過(guò)程是等效的 而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系 此定律應(yīng)用時(shí)各量的單位應(yīng)統(tǒng)一 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 2 公式 U Q W中的有關(guān)問(wèn)題需要注意的是一般情況下外界對(duì)物體做不做功 需看物體的體積是否變化 1 若物體體積增大 表明物體對(duì)外界做功 W0 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 3 幾種特殊情況 1 若過(guò)程是絕熱的 則Q 0 W U 外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加 2 若過(guò)程中不做功 即W 0 則Q U 物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加 3 若過(guò)程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變 即 U 0 則W Q 0或W Q 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 例1 多選 一定量的理想氣體從狀態(tài)A開(kāi)始 經(jīng)歷AB BC CA三個(gè)過(guò)程回到原狀態(tài) 其p T圖象如圖所示 下列判斷正確的是 A 過(guò)程AB中氣體一定吸熱B 過(guò)程BC中氣體既不吸熱也不放熱C 過(guò)程CA中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱D 在A B和C三個(gè)狀態(tài)中 狀態(tài)A分子的平均動(dòng)能最小E 在B和C兩個(gè)狀態(tài)中 容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 解析 由題圖可知 在過(guò)程AB中 氣體做等容變化 氣體溫度升高 內(nèi)能增加 由熱力學(xué)第一定律可知 氣體一定吸熱 A項(xiàng)正確 在過(guò)程BC中 氣體做等溫變化 氣體溫度不變 內(nèi)能不變 由pV c可知 氣體壓強(qiáng)減小 體積增大 氣體對(duì)外做功 由熱力學(xué)第一定律可知 氣體從外界吸收熱量 B項(xiàng)錯(cuò)誤 在過(guò)程CA中 氣體做等壓變化 氣體溫度降低 內(nèi)能減少 體積減小 外界對(duì)氣體做功 由熱力學(xué)第一定律可知 氣體放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功 C項(xiàng)錯(cuò)誤 在A B和C三個(gè)狀態(tài)中 狀態(tài)A氣體的溫度最低 分子平均動(dòng)能最小 D項(xiàng)正確 氣體在狀態(tài)B的壓強(qiáng)大于狀態(tài)C的壓強(qiáng) 在狀態(tài)B的體積小于在狀態(tài)C的體積 B和C兩個(gè)狀態(tài)的溫度相等 因此在狀態(tài)B中容器單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)大于在狀態(tài)C中的撞擊次數(shù) E項(xiàng)正確 答案 ADE 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 一定量的理想氣體在某一過(guò)程中 從外界吸收熱量2 5 104J 氣體對(duì)外界做功1 0 104J 則該理想氣體的 A 溫度降低 密度增大B 溫度降低 密度減小C 溫度升高 密度增大D 溫度升高 密度減小答案 D解析 理想氣體的內(nèi)能僅用溫度來(lái)衡量 由熱力學(xué)第一定律 U W Q 可知 U 1 5 104J 即氣體內(nèi)能增加 故溫度升高 因?qū)ν庾龉?體積膨脹 故密度減小 選項(xiàng)D正確 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 二 熱力學(xué)第一定律在理想氣體中的應(yīng)用1 理想氣體狀態(tài)變化過(guò)程中 存在著能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移 應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解決理想氣體狀態(tài)變化過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換問(wèn)題時(shí)要明確 1 一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān) 2 一般情況下外界對(duì)理想氣體做功與否 要看氣體的體積是否變化 體積不變 則W 0 3 若理想氣體在狀態(tài)變化過(guò)程中是絕熱的 則Q 0 2 應(yīng)用熱力學(xué)第一定律解題的一般步驟 1 根據(jù)符號(hào)法則寫(xiě)出各已知量 W Q U 的正 負(fù) 2 根據(jù)方程 U W Q求出未知量 3 再根據(jù)未知量結(jié)果的正 負(fù)來(lái)確定吸熱 放熱情況或做功情況 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 例2 分別以p V T表示氣體的壓強(qiáng) 體積 溫度 一定質(zhì)量的理想氣體 其初始狀態(tài)表示為 p0 V0 T0 若分別經(jīng)歷如下兩種變化過(guò)程 從 p0 V0 T0 變?yōu)?p1 V1 T1 的過(guò)程中 溫度保持不變 T1 T0 從 p0 V0 T0 變?yōu)?p2 V2 T2 的過(guò)程中 既不吸熱 也不放熱 在上述兩種變化過(guò)程中 如果V1 V2 V0 則 導(dǎo)學(xué)號(hào)51140034 A p1 p2 T1 T2B p1 p2 T1T2 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 一定質(zhì)量的理想氣體 從某一狀態(tài)開(kāi)始 經(jīng)過(guò)一系列變化后又回到開(kāi)始的狀態(tài) 用W1表示外界對(duì)氣體做的功 W2表示氣體對(duì)外界做的功 Q1表示氣體吸收的熱量 Q2表示氣體放出的熱量 則在整個(gè)過(guò)程中一定有 A Q1 Q2 W2 W1B Q1 Q2C W1 W2D Q1 Q2答案 A解析 因?yàn)樵摎怏w從某一狀態(tài)開(kāi)始 經(jīng)過(guò)一系列變化后又回到開(kāi)始的狀態(tài) 所以?xún)?nèi)能沒(méi)有變化 U 0 根據(jù)熱力學(xué)第一定律 可得W1 W2 Q1 Q2 U 0 Q1 Q2 W2 W1 故選項(xiàng)A正確 案例探究 方法規(guī)律 怎樣用熱力學(xué)第一定律判斷理想氣體的狀態(tài)變化 多選 如圖所示 A B兩點(diǎn)表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個(gè)狀態(tài) 當(dāng)氣體自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(shí) 導(dǎo)學(xué)號(hào)51140035 A 體積必然變大B 有可能經(jīng)過(guò)體積減小的過(guò)程C 外界必然對(duì)氣體做正功D 氣體必然從外界吸熱 案例探究 方法規(guī)律 解析 本題是氣體狀態(tài)變化 圖象與熱力學(xué)第一定律結(jié)合的綜合分析題 連接OA OB 得到兩條等容線 故有VB VA 所以A正確 由于沒(méi)有限制自狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程 所以可先減小氣體的體積再增大氣體的體積到B狀態(tài) 故B正確 因?yàn)闅怏w體積增大 所以是氣體對(duì)外做功 C錯(cuò)誤 因?yàn)闅怏w對(duì)外界做功 而氣體的溫度又升高 內(nèi)能增大 由熱力學(xué)第一定律知?dú)怏w一定從外界吸熱 D正確 答案 ABD 案例探究 方法規(guī)律 1 一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定 與體積無(wú)關(guān) 2 應(yīng)注意W Q U和及圖象的巧妙結(jié)合 綜合分析