高二物理选修3-3 热力学第一定律.doc

高二物理选修3-3 热力学第一定律 【知识要点】 1.热力学第一定律 （1）.一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。这个关系叫做热力学第一定律。 其数学表达式为：ΔU=W+Q （2）.与热力学第一定律相匹配的符号法则 做功W 热量Q 内能的改变ΔU 取正值“+” 外界对系统做功 系统从外界吸收热量 系统的内能增加 取负值“－” 系统对外界做功 系统向外界放出热量 系统的内能减少 （3）热力学第一定律说明了做功和热传递是系统内能改变的量度，没有做功和热传递就不可能实现能量的转化或转移，同时也进一步揭示了能量守恒定律。 （4）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根据方程ΔU=W+Q求出未知量； ③再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。 2.能量守恒定律 ⑴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，在转化或转移的过程中其总量不变。这就是能量守恒定律。 ⑵ 热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的具体体现。 ⑶能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。 3.第一类永动机不可能制成 任何机器运动时只能将能量从一种形式转化为另一种形式，而不可能无中生有地创造能量，即第一类永动机是不可能制造出来的。 【典型例题】 例1.2×105J，则下列各式中正确的是 （ ） A.W=8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=4×104J B.W=8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－2×105J C.W=－8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=2×104J D.W=－8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－4×104J 例2过程中，气体体积增大，压强减小，气体吸热 B.过程中，气体压强不变，体积增大，气体对外做功 C.过程中，气体压强增大，体积变小，气体吸热 D.过程中，气体内能增大，体积不变 例 例2001年3月23日成功地坠落在南太平洋海域，坠落过程可简化从为一个近圆轨道（可近似看作圆轨道）开始．经过与大气摩擦，空间站的大部分经过升温、熔化、最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海．此过程中，空间站原来的机械能中除一部分用于销毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量Ｅ’通过其他方式散失（不考虑坠落过程中化学反应的能量）． （1）试导出下列各物理量的符号表示散失能量Ｅ’的公式． （2）算出Ｅ’的数值（结果保留两位有效数字）． 坠落开始时空间站的质量Ｍ＝1. 57×105㎏； 轨道离地面的高度为h=146km； 地球半径为Ｒ＝6.4×106m； 坠落空间范围内重力加速度可看作g=10m/s2； 入海残片的质量m=1.2×104㎏； 入海残片的温度升高△Ｔ＝3000K； 入海残片的入海速度为声速v=340m/s； 空间站材料每1千克升温1k平均所需能量Ｃ=1.0×103J； 每销毁1千克材料平均所需能量J 【当堂反馈】 １．如题图，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，不计气体分子间相互作用，则被掩没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小（ ） A.从外界吸热 B.内能增大 C.向外界放热 D.内能减小 2．甲、乙两个相同的金属球，甲用线悬挂于空中，乙放在水平地面上，如图所示，现分别对两球加热，使之吸收相同的热量(设球不向外散热)，则两球内能的增量ΔU甲与ΔU乙之间的关系如何? 3．一定质量的理想气体由状态Ⅰ(p1，V1，T1)被压缩至状态Ⅱ(p2，V2，T2)，已知T2＞ T1，则该过程中 ( ) A．气体的内能一定是增加的 B．气体可能向外界放热 C．气体一定从外界吸收热量 D．气体对外界做正功 4．一个透热良好的气缸，缸壁浸在盛水的容器中，迅速下压活塞，压缩中对气体做了2000J的功，稳定后使容器中2千克的水温度升高了0.2℃，假设盛水容器绝热。问：压缩前后缸内气体的内能变化了多少？ 作业本： 1．一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过系列变化后又回一开始的状态，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（ ） A.Q1-Q2=W2-W1 B.Q1=Q2 C.W1=W2 D.Q1Q2 2．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是 （ ） A.秋千的机械能守恒 B.秋千的能量正在消失 C.只有动能和重力势能的相互转化 D.减少