鲁科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第3章 热力学定律 第1节 热力学第一定律.ppt

知识归纳第一类永动机是不可能实现的,第一类永动机本质上都是认为能量能无中生有地创造出来,违背了热力学第一定律,因而是不可能实现的。如果没有外界供给热量而对外做功,由ΔU=W+Q知,系统内能将减小。若想源源不断地做功,在无外界能量供给的情况下是不可能的。应用体验【例题2】如图所示,一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后,进入热水的叶片因伸展而“划水”,推动转轮转动。离开热水后,叶片形状迅速恢复,转轮因此能转动较长时间,下列说法正确的是()A.转轮依靠自身惯性转动,不需要消耗外界能量B.转轮转动所需的能量来自形状记忆合金自身C.转动的叶片不断搅动热水,水温升高D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量D解析形状记忆合金进入水中后受热,形状发生改变而搅动热水,能量来源于热水,热水温度会降低,故A、B、C错误;由能量守恒知,叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能,一部分释放于空气中,故D正确。针对训练2(多选)下列关于第一类永动机的说法正确的是()A.第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器B.第一类永动机可以制成C.第一类永动机不可能制成的原因是技术问题D.第一类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第一定律AD解析第一类永动机是不消耗任何能量却能源源不断对外做功的机器,这是人们的美好愿望,但它违背了热力学第一定律,这也是它不可能制成的原因。故A、D正确,B、C错误。探究三热力学第一定律和气体实验定律的综合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,请在图像基础上思考以下问题:(1)在变化过程中是气体对外界做功还是外界对气体做功?要点提示由a状态变化到b状态,气体体积变大,因此气体对外界做功,即W0。(2)在变化过程中气体吸热,还是向外放热?气体内能增加了还是减少了?要点提示由p-V图像知从a状态变化到b状态,温度升高,故ΔU0。由ΔU=W+Q得Q0,即气体吸热,内能增加。知识归纳热力学第一定律与气体实验定律的结合点是气体的体积和温度,常见的分析思路如下:(1)利用体积的变化分析做功问题。气体体积增大,气体对外界做功;气体体积减小,外界对气体做功。(2)利用温度的变化分析理想气体内能的变化。一定质量的理想气体的内能仅与温度有关,温度升高,内能增加;温度降低,内能减小。(3)利用热力学第一定律判断是吸热还是放热。由热力学第一定律ΔU=W+Q,得Q=ΔU-W,若已知气体的做功情况和内能的变化情况,即可判断气体状态变化是吸热过程还是放热过程。应用体验【例题3】如图所示,倒悬的导热气缸中封闭着一定质量的理想气体,轻质活塞可无摩擦地上下移动,活塞的横截面积为S,活塞的下面吊着一个重为G的物体,大气压强恒为p0,起初环境的热力学温度为T0时,活塞到气缸底面的距离为L。当环境温度逐渐升高时,活塞缓慢下降,该过程中活塞下降了0.1L,气缸中的气体吸收的热量为Q。求:(1)气缸内气体内能的增量ΔU;(2)最终的环境温度T。答案(1)Q-0.1p0SL+0.1LG(2)1.1T0解析(1)密封气体的压强p=p0-密封气体对外做功大小W=pS×0.1L由热力学第一定律得ΔU=W+Q=Q-0.1p0SL+0.1LG(2)该过程是等压变化,由盖—吕萨克定律有AD针对训练3(多选)(2024新课标卷)如图,一定量理想气体的循环由下面4个过程组成:1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量),2→3为等压过程,3→4为绝热过程,4→1为等容过程。上述4个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是()A.1→2过程中,气体内能增加B.2→3过程中,气体向外放热C.3→4过程中,气体内能不变D.4→1过程中,气体向外放热解析本题考查热学图像问题。1→2过程中,气体绝热压缩,外界对气体做功,内能增加,选项A正确。2→3过程中,气体等压膨胀,对外做功,温度升高,根据热力学第一定律可知,气体吸热,选项B错误。3→4过程中,气体绝热膨胀,内能减小,选项C错误。4→1过程中,气体体积不变,压强减小,温度降低,内能减小,根据热力学第一定律可知,气体放热,选项D正确。学以致用·随堂检测全达标1231.(多选)在下述各种现象中,不是由做功引起系统温度变化的是()A.在阳光照射下,水的温度升高B.用铁锤不断锤打铅块,铅块温度会升高C.在炉火上烧水,水的温度升高D.电视机工作一段时间,其内部元件温度升高AC解析阳光照射下水温升高是热辐射使水的温度升高,在炉火上烧水是热传递使水的温度升高,用铁锤锤打铅块的过程,是