粤教版高中物理选择性必修3 第三章热力学定律 第一节热力学第一定律.ppt

第一节热力学第一定律高二—粤教版—物理—选择性必修3第三章

1．物体由大量分子组成；2．分子总在不停地做无规则运动，运动的剧烈程度与物质的温度有关。3．分子间存在相互作用的引力和斥力；基础知识回顾

物体的内能物体内部的分子由于作热运动，所以具有分子动能。布朗运动微观示意图油膜法测量分子直径

弹弓发生弹性形变，有弹力的作用，具有弹性势能工人在高空作业有重力的作用，具有重力势能那么，在物体内部的分子也具有势能吗？点电荷相互之间有电场力的作用，具有电势能

物体的内能分子之间存在作用力，当分子间距大于r0时，分子力表现为引力；当分子间距小于r0时，分子力表现为斥力。当分子间距改变，分子力做功，会引起能量的变化。所以，分子间具有由他们相对位置决定的势能，称为分子势能。

物体的内能若取无穷远处分子势能为0。当分子间距从无限远到平衡位置r0时，分子力表现为引力。分子间距减少，分子力作正功，分子势能减少；当分子间距为平衡位置r0时，分子间作用力为零，分子势能最小。当分子间距小于r0时，分子间作用力表现为斥力。当分子间距减少，分子力作负功，分子势能增大；综上可得两分子间势能与分子间距的关系图像。

物体的内能分子力F分子势能Ep图象随分子间距离的变化情况rr0F随r增大而减小,表现为斥力r增大,F做正功,Ep减少rr0r增大,F先增大后减小,表现为引力r增大,F做负功,Ep增大r=r0F引=F斥,F=0Ep最小,但不为零r10r0引力和斥力都很微弱,F=0Ep=0

物体的内能我们把物体的机械运动的动能和势能总和称为机械能。类似的，物体中所有分子的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。内能温度温度上升，分子动能增加体积体积变化，分子间距变化，分子势能变化那么，可以用什么方式可以使物体内能发生变化呢？

改变物体内能的两种方式——热传递生活中，如把金属勺子放在热汤中，勺子温度升高，内能增大；食物放入冰箱，温度下降，内能减少；在太阳光的照射下，太阳能热水器中的水温度升高，内能增大。这些例子，都是通过热传递来改变物体内能。

热传递可以改变物体内能，热传递过程中物体内能变化的量称为热量。习惯上我们所说的“物体吸热（或放热）多少”，实际上是指热传递使物体的内能增加（或减少）多少。比如说，柴火烧水，水吸热后内能增加沸腾。烧开后熄灭柴火，开水对外放热，内能减少，温度下降，一段时间后会与外界温度一致。改变物体内能的两种方式——热传递

改变物体内能的两种方式——做功对物体做功，可以改变物体内能。我们可以通过实验来研究做功如何改变物体内能

如何知道物体的内能发生改变？一定质量的气体，分子数目不变。气体分子间距离很大，分子间作用力忽略不计，气体分子势能为零。所以气体内能仅与温度有关。实验中，推动活塞即对气体做功，测量气体的温度的变化，就可以研究做功与气体内能的变化的关系。一定质量的气体分子动能分子势能物体内能分子数目控制变量

实验：研究活塞对气体做功与气体内能变化的关系℃℃改变物体内能的两种方式——做功迅速压缩气体迅速压缩气体的目的是：使过程中筒内气体与外界几乎没有热传递发生（绝热过程）。实验过程：首先推动活塞，迅速压缩气体，对气体做功。然后释放活塞，气体推动活塞做功。用电子温度计测量气体的温度的变化，研究做功与气体内能的变化的关系。

活塞迅速压缩气体过程实验现象与分析：迅速压缩气体，对气体做功，筒内气体与外界几乎没有热传递发生，所以做功可以使物体内能增大。实验中筒内气体温度上升，气体分子动能增大，气体分子势能为零，所以筒内气体内能增大。1、气体内能的变化情况分析2、气体内能增加，说明什么？℃℃

气体迅速膨胀过程实验现象与分析：实验中筒内气体温度下降，气体分子动能减少，气体分子势能为零，所以筒内气体内能减少。1、气体内能的变化情况分析℃℃气体膨胀向外做功，气体内能减少，所以做功可以使物体内能减少。2、气体内能减少，说明什么？

改变物体内能的两种方式气体被压缩外界对气体做功气体温度上升，内能增加。气体膨胀气体对外界做功气体温度下降，内能减少。结论：在绝热过程中，外界对物体做功，物体内能增大。物体对外界做功，内能减少。

改变物体内能的两种方式思考与讨论：做功和热传递都可以改变物体的内能，两者是等效的吗？做功和热传递又有什么区别呢？在实际中，我们可以用加热（热传递）的方法使一根铁棒升温，同时也可以用摩擦生热（做功）的方法使铁棒上升相同的温度。所以，对于改变物体内能来说，两者是等价的。但是从能量转化和转移的角度，两者有所区别。做功是内能与其他形式的能之间的转化，