人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第三章 热力学定律 2.热力学第一定律.ppt

2.如图,厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针,另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向容器内打气,使容器内的压强增大到一定程度,这时读出温度计示数。打开卡子,胶塞冲出容器口后()A.温度计示数变大,实验表明气体对外界做功,内能减少B.温度计示数变大,实验表明外界对气体做功,内能增加C.温度计示数变小,实验表明气体对外界做功,内能减少D.温度计示数变小,实验表明外界对气体做功,内能增加答案C解析胶塞冲出容器口后,气体膨胀,对外做功。由于是厚壁容器,基本没有热传递,由W=ΔU可知内能减小。内能等于物体内所有分子动能和分子势能之和,体积增大,势能增大,可知分子平均动能减小,所以温度降低。3.如图汽缸内部封闭有一定质量的理想气体,外力推动活塞P压缩气体,对汽缸内气体做功800J,同时气体向外界放热200J,则汽缸内气体的()A.温度升高,内能增加600JB.温度升高,内能减少200JC.温度降低,内能增加600JD.温度降低,内能减少200J答案A解析由热力学第一定律ΔU=W+Q,得ΔU=800J+(-200J)=600J,一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关,ΔU=600J0,故温度一定升高,A选项正确。课堂篇探究学习探究一热力学第一定律情境探究1.如图甲,该实验为做机械功改变系统内能的实验,该实验与外界没有热量交换,如果外界对系统做的功为W(物块重力所做的功),则它的内能怎样改变?变化了多少?要点提示一个系统,如果它既没有吸收热量也没有放出热量,那么外界对它做功W,则内能增加量为W。2.如图乙为做电功改变系统内能的实验,该系统如果电阻发热量为Q,液体的内能怎样变化?变化了多少?要点提示如果外界没有对系统做功,物体从外界吸收热量Q,则内能的增加量为Q。3.如果某一过程中,物体跟外界同时发生了做功和热传递,那么,该物体内能的变化ΔU与热量Q及做的功W之间又满足怎样的关系呢?要点提示ΔU=W+Q。该式表示的是功、热量跟内能改变之间的定量关系,在物理学中叫作热力学第一定律。知识归纳热力学第一定律1.意义热力学第一定律不仅反映了做功和传热这两种改变内能的过程是等效的,而且给出了内能的变化量和做功与传热之间的定量关系。2.表达式ΔU=W+Q,此式是标量式,应用时单位应统一为国际单位制中的焦耳(J)。3.符号法则正负值做功W热量Q内能的变化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4.几种特殊情况(1)若过程是绝热的,即Q=0,则ΔU=W,物体内能的增加量等于外界对物体做的功。(2)若过程中不做功,即W=0,则ΔU=Q,物体内能的增加量等于物体从外界吸收的热量。(3)若过程的初、末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则W=-Q(或Q=-W),外界对物体做的功等于物体放出的热量(或物体吸收的热量等于物体对外界做的功)。实例引导例1(2020重庆期末)如图所示的p-V图中,一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时,从外界吸收热量420J,同时做功300J,当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时,做功200J,过程Ⅱ中气体吸收或放出的热量为()A.吸热80J B.吸热220JC.放热520J D.放热320J答案D解析由题意知,一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时体积增大,W1为负,Q1为正,ΔU=W1+Q1=420J-300J=120J,内能增加120J。由图可知当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时体积减小,W2为正;ΔU=W2+Q2,代入数据解得Q2=-320J,放出热量,故A、B、C错误,D正确。特别提醒(1)当做功和热传递同时发生时,物体的内能可能增加,也可能减小,还可能保持不变。(2)物体内能发生变化可能是由做功引起的,也可能是由热传递引起的,还可能是两者共同作用的结果。变式训练1(2020北京期末)一个密闭汽缸封闭着一部分空气,用活塞压缩汽缸里的空气,对空气做了900J的功,同时汽缸向外散热200J,则汽缸中空气的内能()A.减少了1100J B.增加了1100JC.减少了700J D.增加了700J答案D解析内能增加量ΔU=Q+W,代入已知数据ΔU=900J-200J=700J,所以汽缸里的空气的内能增加了700J,故D正确,A、B、C错误。探究二热力学第一定律在理想气体状态变化中的应用情境探究如图所示,一定质量的理想气体由a状态变化到b状态,请在图像的基础上思考以