高中物理 第5章 热力学定律 第1节 热力学第一定律学案 鲁科版选修3-3-鲁科版高二选修3-3物理学案VIP免费

第1节热力学第一定律1.了解热力学第一定律．(重点)2.会用ΔU＝W＋Q解决一些简单问题．(重点＋难点)3．知道第一类永动机不可能制成．一、热力学第一定律及其应用1．改变物体内能的两种方式：做功和热传递．2．物体内能的改变(1)如果物体与外界无热传递，若外界对物体做功，则物体的内能增加；若物体对外做功，物体的内能减少．(2)如果物体既不对外做功，外界也不对物体做功，则物体吸收热量时，它的内能增加；物体放出热量时，它的内能减少．3．热力学第一定律(1)内容：物体内能的增加量ΔU等于外界对物体所做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和．(2)表达式：ΔU＝W＋Q．(3)符号规则：物体从外界吸热时Q为正值，即Q>0，物体向外界放热时Q为负值，即Q<0；外界对物体做功时W为正值，即W>0，物体对外界做功时W为负值，即W<0；物体的内能增加时ΔU为正值，即ΔU>0，物体的内能减少时ΔU为负值，即ΔU<0.(4)意义：一个物体内能增加，必定有其他物体对它做功，或向它传递热量．与此同时，对此物体做功或向它传热的其他物体要减少等量的能量，而系统的总能量保持不变．在一切涉及热现象的宏观过程中，能量可以发生转移或转化，在转移或转化过程中总能量守恒．(1)外界对系统做功，系统的内能一定增加．()(2)系统内能增加，一定是系统从外界吸收热量．()(3)系统从外界吸收热量5J，内能可能增加5J．()(4)系统内能减少，一定是系统对外界做功．()提示：(1)×(2)×(3)√(4)×二、第一类永动机1．概念：不消耗任何能量而能永远对外做功的机器．2．结果：17～18世纪，人们提出了许多永动机设计方案，但都以失败而告终．3．原因：设想能量能够无中生有地创造出来，违背了热力学第一定律．4．启示：人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律．有一种所谓“全自动”机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去．这是不是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？提示：这不是永动机．是通过手臂的摆动获得能量．改变物体内能的两种方式的比较1．绝热过程：物体只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫做绝热过程．2．功和内能变化的关系：当物体从某一状态经过绝热过程达到另一状态时，内能的增加量ΔU就等于外界对物体所做的功W，用公式表示为：ΔU＝U2－U1＝W.在绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能增加，外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做功，物体的内能减少，物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少．物体在绝热过程中，外界对物体所做的功仅由过程的始、末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式，这一点与在力学中重力做的功仅由物体的起点和终点两个位置决定，而与物体的运动路径无关相类似．3．热传递和内能变化的关系热传递是相互接触的两个物体(或同一物体的不同部分之间)，由于温度不同，会自发地将热量从高温物体传到低温物体的过程(或从同一物体的高温部分传到低温部分)，热传递的条件是两物体或同一物体的不同部分之间存在温度差．热传递也可以改变物体的内能．物体吸收了热量，分子热运动变得剧烈，分子平均动能就增加，物体的内能增大，反之物体的内能就减少．在只有热传递的情况下，系统由状态1到达状态2，内能增量为ΔU＝U2－U1，吸收的热量即ΔU＝Q，也就是说：物体吸收热量，内能增加，物体放出放量，内能减少，并且内能的变化量等于物体吸收或放出的热量．(1)内能是状态量，一个物体在不同的状态下可以有不同的内能．(2)热量是过程量，它表示由于热传递而引起的变化过程中传递的能量．下列说法正确的是()A．物体放出热量，其内能一定减小B．物体对外做功，其内能一定减小C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变[解析]根据热力学第一定律(公式ΔU＝Q＋W)可知，做功和热传递都可以改变物体的内能，当外界对物体做的功大于物体放出的热量或物体吸收的热量大于物体对外做的功时，物体的内能增加，选项A、B错误，选项C正确；物体放出热量同时对外做功，则Q＋W<0，内能减小，选项D错误．[答案]C在墙壁与外界无热传...