人教版高中物理选修3-3课件第10章第3节热力学第一定律能量守恒定律
A．尾气的温度越低，柴油机越节能
B．尾气的温度越高，柴油机越节能
C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关
D．以上说法均不正确
A
解析：高温高压的燃气推动活塞向下运动，对活塞做功，燃气的内能大部分转化为活塞的机械能， 在做功的过程中，内能转化为活塞的机械能越多，尾气的温度越低，柴油机越节能，故A正确，BCD错误。
『想一想』 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，你知道维持表针走动的能量是从哪儿来的吗？
答案：不是永动机，手表戴在手上，手运动的能量一部分转化为手表的能量(动能)。
课内互动探究
探究 一
对热力学第一定律的理解
思考讨论 1
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
解析：形状记忆合金进入水后受热形状发生改变而搅动热水，由能量守恒知能量来源于热水，故A、 B、C错；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对。
归纳总结
1．能量的存在形式及相互转化
各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、 原子能等。
各种形式的能，通过做功可以相互转化，例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧， 化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能
Hale Waihona Puke 2．守恒条件与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的，例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力做功； 而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然界现象都遵守的基本规律。
(3)具有重大实践意义，即彻底粉碎了永动机的幻想。
特别提醒
(1)能量守恒定律是一个自然界中普遍适用的规律，凡是遇到涉及能量的转化和转移问题时可优先考 虑使用其解决。
(2)层出不穷的永动机设计方案，由于违背了能量守恒定律，无一例外地宣布失败，人类制造永动机 的企图是没有任何成功希望的。
典例剖析
塞的上部封典闭例着气2 体，如下图部所为示真，空密，闭活绝塞热与容器器壁内间有的一摩绝擦热忽的略具不有计一。定置质于量真活空塞中，的活
3．能量守恒定律的重要意义
(1)找到了各种自然现象的公共量度——能量，从而把各种自然现象用能量规律联系起来，揭示了自然 规律的多样性和统一性。
(2)突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能 性。能量守恒定律比机械能守恒定律更普遍，它是物理学中解决问题的重要思维方法。能量守恒定律与电 子的发现、达尔文的进化论并称19世纪自然科学中三大发现，其重要意义由此可见。
解析：①状态 a 与状态 d 压强相等，由：VTaa＝VTdd可得：Td＝3T0 ②依题意可知：Ua＝kT0，Ud＝3kT0 由热力学第一定律，有：Ud－Ua＝Q＋W 气体增大对外做功：W＝－3p0(Vc－Vb) 联立可得：Q＝2kT0＋6p0V0 答案：①Td＝3T0 ②Q＝ 2kT0＋6p0V0
对点训练
2. 柴油在柴油机的气缸中燃烧，产生高温高压的气体，燃料的化学能转化为气体的内能，高温高压的 气体推动活塞做功，气体的内能又转化为柴油机的机械能，燃烧相同的柴油，输出的机械能越多，柴油机越 节能。有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感知一下尾气的温度， 就能够判断出这台柴油机是否节能。真是“行家伸伸手，就知有没有”，关于尾气的温度跟柴油机是否节能 之间的关系，下列说法中正确的是( )
轻弹簧一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此 时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)。现绳突然断开，弹 簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡状态。经过此 过程( )
A．Ep全部转换为气体的内能 B．Ep一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能 C．Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 D．Ep一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能， 其余部分仍为弹簧的弹性势能 解题指导：利用能量守恒定律解决问题时，首先应明确题目中涉及哪几种形式的能量，其次分析哪 种能量增加了，哪种能量减少了，确定研究的系统后，用能量守恒的观点求解。
核心素养提升
永动机不可能制成
1．第一类永动机 人们把设想中的不消耗能量的机械叫作第一类永动机，第一类永动机是不可能制成的。 2．第一类永动机失败的原因分析 如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝W，就是说，如果系统内能减少，即U2<U1，则W<0， 系统对外做功是要以内能减少为代价的，若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外 界能量供给的情况下，是不可能的。
如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，请在图象基础上思 考以下问题：
(1)在变化过程中气体对外做功，还是外界对气体做功？ (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？ 提示：(1)气体对外做功 (2)吸热；内能增加
归纳总结
1．对ΔU＝W＋Q的理解 热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程中内能改变的定量表述推广到一般情况，既 有做功又有热传递的过程，其中ΔU表示内能改变的数量，W表示做功的数量，Q表示外界与物体间传递的 热量。 2．与热力学第一定律相匹配的符号法则
对点训练
1．如图是封闭的气缸，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800 J，同时气体向外界放热200 J，则汽缸内气体的( )
A．温度升高，内能增加600 J
BA．温度升高，内能减少200 J
C．温度降低，内能增加600 J D．温度降低，内能减少200 J
解析：由热力学第一定律：ΔU＝W＋Q得ΔU＝800 J＋(－200 J)＝600 J，一定质量的理想气体的内 能大小只与温度有关，ΔU＝600 J>0，故温度一定升高，A选项正确。
取正值“＋ ”
取负值“－
做功W 外界对系统做
功 系统对外界做
热量Q 系统从外界吸收热
量 系统向外界放出热
内能的改变ΔU 系统的内能增
加 系统的内能减
3.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)若过程的始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)。
律。
()
√
√
『选一选』
如图所示是古人锻造铁器的过程，关于改变物体内能的方式，下列说法正确的是( ) A．加热和锻打属于热传递，淬火属于做功
B．加热C属于热传递，锻打和淬火属于做功
C．加热和淬火属于热传递，锻打属于做功 D．加热和淬火属于做功，锻打属于热传递 解析：用铁锤锻打铁器，铁器会发热，属于做功改变物体内能；用火对铁器加热，铁器从火中吸收 热量，把铁器放在水中淬火，铁器向水中放热，所以加热和淬火属于热传递改变物体内能，故选项C正确。
探究 二 对能量守恒定律的理解
思考讨论 2
请思考：(1)下面的永动机能实现吗？ (2)热力学第一定律与能量守恒定律是什么关系？
提示：(1)不能，违反了能量守恒定律。
(2)能量守恒定律是各种形式的能相互转化或转移的过程，总能量保持不变，它包括各个领域，其范 围广泛。热力学第一定律是物体内能与其他形式的能之间的相互转化或转移，是能量守恒定律的具体体现。
答案：D
解析：当绳子突然断开时，活塞受弹簧的弹力F、活塞的重力G、封闭气体对活塞向下的压力F′共同 作用，如图所示，其合力向上，经多次往复运动后活塞静止时， 活塞处于三力平衡状态，气体体积必减小， 外力对气体做正功，由于绝热，气体的内能增加，而活塞最终的静止位置比初始位置高，其重力势能增加， 最终弹力与另外两个力的合力平衡，弹簧仍有形变。设最终弹簧的弹性势能为Ep′，由能量守恒定律得Ep＝ Ep′＋活塞增加的重力势能＋气体增加的内能，所以D选项正确。
知识点 2 能量守恒定律
1．能量守恒定律内容
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式________为另一种形式，或者从一个物
体________到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量____________。
转化
2．意义
转移
(1)各种形保式的持能不可变以____________。
4．判断是否做功的方法： 一般情况下外界对物体做功与否，需看物体的体积是否变化。 (1)若物体体积增大，表明物体对外界做功，W＜0。 (2)若物体体积减小，表明外界对物体做功，W＞0。
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。
(2)____________的物理现象可以用______________________联系在一起。
互不相关
相互转化
能量转化和守恒定律
知识点 3 永动机不可能制成
1．第一类永动机
不需要任何动力或燃料，却能不断地____________的对机器外。做功
2．第一类永动机不可能制成的原因 违背了____________定律。
能量守恒
辨析思考
『判一判』
(1)某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加。 ( )
(2)石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了。 ( )
√
(3)能量既可以转移又可以转化，故能的总量是可以变化的。 ( )
×
(4)违背能量守恒定律的过程是不可能发生的。 ( )
×
(5)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
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人教版物理选修3-3第十章第3节10.3热力学第一定律 能量守恒定律(共26张PPT)(优质版)
3．热力学第一定律：物体内能的增加等 于外界对物体所做的功与从外界吸收的 热量之和．
U W Q
（l）热力学第一定律反映了功、热量跟内能改 变之间的定量关系．
（2）式中Q 、 U、 W的正负及含义如下所
述．
定律中各量的正、负号及含义
物ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量 符号
意义
符号 意义
W
+
外界对物体 做功
－
物体对外 界做功
Q
+
物体吸收热 量
－
物体放出 热量
ΔU + 内能增加 － 内能减少
课堂练习
1、关于物体的内能变化以下说法正确的是
（C）
A．物体吸收热量，内能一定增大 B．物体对外做功，内能一定减小 C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能
不变 D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能
不变
2、关于内能下列说法正确的是（ BC ） A.相同质量的两物体，升高相同的温度，内能 增量一定相同； B.一定量00C的水结成00C的冰，内能一定减小 C.一定量气体克服外界压力膨胀，但不吸热也
不放热，内能一定减小 D.一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能
可能减小
3.一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热 量，内能增加了4.2×105J．是气体对外界做 了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦 耳的功？
解析：
引起物体内能变化的物理过程有两种，做功和 热传递，由于物体内能的增加量大于物体从 外界吸收的热量，所以一定存在外界对物体 做功
Q 2.6105 J 0, U 4.2105 J 0
根据热力学第一定律 U = Q ＋W 得：
W 4.2105 J 2.6105 J 1.6105 J 0
人教版高中物理选修33 第10章 第3节 热力学第一定律能量守恒定律(共36张PPT)
• 3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。10:516.17.202110:516.17.202110:5110:51:196.17.202110:516.17.2021
10.3
热力学第一定律
能量守恒定律
1
• 知识复习改变系统内能的两种方式
做功
热传递
对内
（外界对物 体做功）
对外
（物体对外 界做功）
吸热
（物体从外 界吸热）
放热
（物体对外 界放热）
内能增加 内能减少 内能增加 内能减少
2
1、做功和热传递的区别
（1）做功改变内能：实质上是其它形式 的能和内能 之间转化 （2）热传递：实质上是各物体间内能的转移
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成 。2021/8/112021/8/112021/8/112021/8/118/11/2021
•
14、谁要是自己还没有发展培养和教 育好， 他就不 能发展 培养和 教育别 人。2021年8月 11日星 期三2021/8/112021/8/112021/8/11
物理史问题： 能量守恒定律的发现？
17
能量守恒定律的建立过程
• 能量守恒定律是建立在自然科学发展的基 础上的，从16世纪到18世纪，经过伽利略、 牛顿、惠更斯、莱布尼兹以及伯努利等ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 多物理学家的认真研究，使动力学得到了 较大的发展，机械能的转化和守恒的初步 思想，在这一时期已经萌发。
高中物理选修3---3第十章第三节《热力学第一定律 能量守恒定律》新课教学课件
※做功和热传递都 使物体内能改变， 做功的过程是能量发生了转化，热传 递的过程是能量发生了转移。通过实 验可以证明：在这些转化和转移的过 程中，总的能量应该保持不变。
二、能量守恒定律：
1.内容： 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 程中其总量保持不变.（增加的=减小的）
2.是一个普遍适用的定律：
热力学第一定律是能量守恒定律在热学上的 一种具体表现形式。
问题：观察动态图，你看 到了什么？
转盘在铁球的带动下 持续不停地运动。
这是在13世纪法国人亨内考制作出的一种“魔盘”。转 盘中央有一个转动轴，盘子边缘等间距地安装着12根活动短 杆，每个短杆的一端装有一个铁球。亨内考认为，右边向下 运动的球比左边向上运动的球离轴远些，因此，右边的球产 生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大.力矩的不平衡 使得魔盘会永无休止地如图所示的方向转动下去，并且带动 机器转动.
+
系统放出热量
-
+
系统内能减小
-
【例题】一定量的气体，从外界吸收热量2.7×105J， 内能增加4.3×105J。在这一过程中，是气体对外做功， 还是外界对气体做功？做了多少功？
解析： Q=+2.7×105J
ΔU=+4.3×105J
ΔU＝W + Q 得： W=1.6×10 5J ＞0 ，外界对气体做功。
三、第一类永动机： 1.定义：
不需要任何动力或燃料，却能源源不断地对 外做功的机器。
2.第一类永动机不可能制成：
①违背了能量守恒定律。
②违背了热力学第一定律。
【例题】图中活塞将气缸分成甲、乙两气室， 气缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气， 以U甲、U乙分别表示甲、乙两气室中气体的内 能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中（ C ） Ａ、U甲不变，U乙减小
高中物理人教版选修3-3课件：10.3热力学第一定律 能量守恒定律
答案பைடு நூலகம்
典例精析
例1 解析
＋Q.
空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105 J的功，同时空 选择被压缩的空气为研究对象，根据热力学第一定律有ΔU＝W
气的内能增加了1.5×105 J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？
由题意可知W＝2×105 J，ΔU＝1.5×105 J，代入上式得
Q＝ΔU－W＝1.5×105 J－2×105 J＝－5×104 J.
图6
解析答案
(2)最终的环境温度T.
图6
解析答案
返回
对点自测
1
2
3
4
1.( 热力学第一定律的理解和应用 ) 关于内能的变化，以下说法正确的是 ( ) A.物体吸收热量，内能一定增大 B.物体对外做功，内能一定减少 C.物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变 D.物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变
负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为5×104 J.
答案 5×104 J
总结提升 解析答案
例2
一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回
到开始的状态，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( ) B.Q1＝Q2 D.Q1＞Q2 A.Q1－Q2＝W2－W1 C.W1＝W2
图3 A.ΔU＝Q C.ΔU>Q B.ΔU<Q D.无法比较
总结提升 解析答案
针对训练
如图4所示，上端开口、粗细均匀的U形管
的底部中间有一阀门，开始阀门关闭，两管中的水面 高度差为 h.现将阀门打开，最终两管水面相平，则这 一过程中( )
典例精析
例1 解析
＋Q.
空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105 J的功，同时空 选择被压缩的空气为研究对象，根据热力学第一定律有ΔU＝W
气的内能增加了1.5×105 J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？
由题意可知W＝2×105 J，ΔU＝1.5×105 J，代入上式得
Q＝ΔU－W＝1.5×105 J－2×105 J＝－5×104 J.
图6
解析答案
(2)最终的环境温度T.
图6
解析答案
返回
对点自测
1
2
3
4
1.( 热力学第一定律的理解和应用 ) 关于内能的变化，以下说法正确的是 ( ) A.物体吸收热量，内能一定增大 B.物体对外做功，内能一定减少 C.物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变 D.物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变
负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为5×104 J.
答案 5×104 J
总结提升 解析答案
例2
一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回
到开始的状态，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( ) B.Q1＝Q2 D.Q1＞Q2 A.Q1－Q2＝W2－W1 C.W1＝W2
图3 A.ΔU＝Q C.ΔU>Q B.ΔU<Q D.无法比较
总结提升 解析答案
针对训练
如图4所示，上端开口、粗细均匀的U形管
的底部中间有一阀门，开始阀门关闭，两管中的水面 高度差为 h.现将阀门打开，最终两管水面相平，则这 一过程中( )
(人教版)高中物理选修3-3课件：10.3热力学第一定律 能量守恒定律
物理 选修3-3
第十章 热力学定律
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
课时作业
思路点拨： 绝热过程 → 外界对气体做功 → 内能增加 → ΔU＝W
物理 选修3-3
第十章 热力学定律
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
课时作业
解析： 由能量守恒定律可知，内能的增加等于活塞和物体 重力势能的减少，ΔU＝ΔE＝(M＋m)gh＝(15＋5)×10×(50－ 40)×10－2 J＝20 J.
物理 选修3-3
答案： C
物理 选修3-3
第十章 热力学定律
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
课时作业
能量守恒定律的理解
1．能量的存在形式及相互转化
各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热
运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等．
各种形式的能，通过做功或热传递可以相互转化，例如：利
用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内
物理 选修3-3
第十章 热力学定律
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
课时作业
三、永动机不可能制成 1．第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地 __对__外__做__功____的机器． 2．第一类永动机不可能制成的原因：违背了．_能__量__守__恒___ 定律．
物理 选修3-3
第十章 热力学定律
能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不会创生，也不会 消失，故 D 是错的．
答案： D
物理 选修3-3
第十章 热力学定律
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
课时作业
人教版高中物理选修3-3课件10.3热力学第一定律能量守恒定律课件
概念：不需要动力或燃料，却能源源不断 对外做功的机器
结果：制造永动机的千万次努力都以 失败而告终
原因：违背了能量守恒定律
能量守恒定律的重要性
<1>、是一个普遍适用的定律 <2>、将各种现象联系在一起 <3>、指导着人们的生产、科研 <4>、19世纪自然科学三大发现之一
例2：水平马路上行驶的汽车，在发动机熄火 后，速度越来越慢，最后停止。这一现象 符合能的转化和守恒定律吗？如果符合， 汽车失去的动能变成了什么？
分析：汽车发动机熄火后，汽车要克服阻力做功， 当所克服阻力做的功等于其熄火时的动能时，汽车 即停止运动。在这一过程中，汽车克服阻力做的功 要转变成地面、轮胎的内能，所以在这个过程中能 量还是守恒的，是机械能转变成内能了。
小结：
1、热力学第一定律：Δ U = W + Q 2、能量守恒定律：
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；在转化和转移过程中其总量不变， 这就是能量守恒定律.
小试身手
1、图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、 活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气，以U甲、 U乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在 将拉杆缓慢向外拉的过程中（ ）C （Ａ）U甲不变，U乙减小
（Ｂ）U甲增大，U乙不变
（Ｃ）U甲增大，U乙减小
（Ｄ）U甲不变，U乙不变
2、固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导 热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和气体 乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气 体的温度随其内能的增加而升高，则在移动P的过 程中（ C ）
学以致用
例1、一定量的气体，从外界吸收热量2.7×105J，
结果：制造永动机的千万次努力都以 失败而告终
原因：违背了能量守恒定律
能量守恒定律的重要性
<1>、是一个普遍适用的定律 <2>、将各种现象联系在一起 <3>、指导着人们的生产、科研 <4>、19世纪自然科学三大发现之一
例2：水平马路上行驶的汽车，在发动机熄火 后，速度越来越慢，最后停止。这一现象 符合能的转化和守恒定律吗？如果符合， 汽车失去的动能变成了什么？
分析：汽车发动机熄火后，汽车要克服阻力做功， 当所克服阻力做的功等于其熄火时的动能时，汽车 即停止运动。在这一过程中，汽车克服阻力做的功 要转变成地面、轮胎的内能，所以在这个过程中能 量还是守恒的，是机械能转变成内能了。
小结：
1、热力学第一定律：Δ U = W + Q 2、能量守恒定律：
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；在转化和转移过程中其总量不变， 这就是能量守恒定律.
小试身手
1、图中活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、 活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气，以U甲、 U乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在 将拉杆缓慢向外拉的过程中（ ）C （Ａ）U甲不变，U乙减小
（Ｂ）U甲增大，U乙不变
（Ｃ）U甲增大，U乙减小
（Ｄ）U甲不变，U乙不变
2、固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导 热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和气体 乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气 体的温度随其内能的增加而升高，则在移动P的过 程中（ C ）
学以致用
例1、一定量的气体，从外界吸收热量2.7×105J，
高中物理新课标版人教版选修3-3精品课件：10.3《热力学第一定律 能量守恒定律》(PPT课件可以编辑)
被致冷的 0 C 水变 0 C的冰 0 +273 = 273（K） 低温热源
冰的溶解热为 3.35
10 J kg
3.32 10 (J)
小议链接2
(1) Ea < Eb (2) Aab < 0
(3) Qab < 0 (4) 以上结论都不对
结束选择
请在放映状态下点击你认为是对的答案
如图，a、b为 P-V 图中两平衡态的代表点，且 pa = pb，则
小议链接3
(1) Ea < Eb (2) Aab < 0
(3) Qab < 0 (4) 以上结论都不对
100 (J)
理想气体的物态方程
理想气体的内能
系统保持体积
过程方程
不变 常量
等
等V过程系统吸收的热量为
其中 等体升压过程所吸收的热量 全部用于增加系统的内能
称为定体摩尔热容
本式也是计算 的普遍式
等压过程
理想气体的物态方程 理想气体的内能
系统保持压强 不变
过程方程
常量 故
等压膨胀过程所吸收的热量 一部分用于增加系统的内能 一部分用于对外界做功 常写成
但过程量
都变
即
或
现在讨论
（多方） 都变
为常量 （含零及非零）时 的普遍情况
或
多方过程方程 理想气体的物态方程
联立消去
令
两边积分得 得多方过程方程 常量
（常数）
常量 称为多方指数
多方过程方程 常量
可写成 可以是非整数，给定一 个 对应着一个多方过程 等温、绝热、等压、等体 过程，是多方过程的特例
常量 常量
其中 称为定压摩尔热容
定体摩尔热容
人教版高中物理选修3-3课件《10.3热力学第一定律-能量守恒定律》
第 3 节 热力学第一定律 能量守恒定律
课前预习导学
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学习目标 1.能说出热力学第一定律的内容及数学表 达式,会用其进行分析和计算。 2.会表述能量守恒定律的内容,并能运用其分析 问题。 3.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的 原因。 重点难点 重点:1.热力学第一定 律的应用。 2.能量守恒定律的应用。 难点:热力学第一定律中各 量符号的确定。
1.能量的存在形式及相互转化 各种运动形式都有对应的能:机械运动对应机械能,分子的热运动 对应内能,还有诸如电磁能、化学能、原子能等。 2.能量守恒定律的重要意义:能量守恒定律比机械能守恒定律更普 遍,它是物理学中解决问题的重要思维方法。能量守恒定律与电子的发 现、达尔文的进化论并称 19 世纪自然科学中的三大发现,其重要意义 由此可见。 3.第一类永动机不可能制成 一切与热现象有关的过程,能量一定守恒。第一类永动机本质上都 是认为能量能够无中生有地创造出来,这违背了能量守恒定律,因而是 不可能实现的。
课堂合作探究
问题导学
一、对热力学第一定律的理解
活动与探究 1 1.一个物体,它既没有吸收热量也没有放出热量,那么:(1)如果外界 对物体做的功为 W,则它的内能如何变化?变化了多少?(2)如果物体对 外界做的功为 W,则它的内能如何变化?变化了多少? 答案:一个物体,如果它既没有吸收热量也没有放出热量,那么,外界 对它做功为 W,它的内能就增加 W;物体对外界做功为 W,它的内能就减 少 W。
2.各种能量之间可以互相转化:不同形式的能量之间可以相互转化。 如摩擦可以将机械能转化为内能;炽热的灯丝发光可以将电能转化为 光能。 3.能量守恒定律的内容: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,能量的总量保持不变。
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学习目标 1.能说出热力学第一定律的内容及数学表 达式,会用其进行分析和计算。 2.会表述能量守恒定律的内容,并能运用其分析 问题。 3.知道什么是第一类永动机及其不可能制成的 原因。 重点难点 重点:1.热力学第一定 律的应用。 2.能量守恒定律的应用。 难点:热力学第一定律中各 量符号的确定。
1.能量的存在形式及相互转化 各种运动形式都有对应的能:机械运动对应机械能,分子的热运动 对应内能,还有诸如电磁能、化学能、原子能等。 2.能量守恒定律的重要意义:能量守恒定律比机械能守恒定律更普 遍,它是物理学中解决问题的重要思维方法。能量守恒定律与电子的发 现、达尔文的进化论并称 19 世纪自然科学中的三大发现,其重要意义 由此可见。 3.第一类永动机不可能制成 一切与热现象有关的过程,能量一定守恒。第一类永动机本质上都 是认为能量能够无中生有地创造出来,这违背了能量守恒定律,因而是 不可能实现的。
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一、对热力学第一定律的理解
活动与探究 1 1.一个物体,它既没有吸收热量也没有放出热量,那么:(1)如果外界 对物体做的功为 W,则它的内能如何变化?变化了多少?(2)如果物体对 外界做的功为 W,则它的内能如何变化?变化了多少? 答案:一个物体,如果它既没有吸收热量也没有放出热量,那么,外界 对它做功为 W,它的内能就增加 W;物体对外界做功为 W,它的内能就减 少 W。
2.各种能量之间可以互相转化:不同形式的能量之间可以相互转化。 如摩擦可以将机械能转化为内能;炽热的灯丝发光可以将电能转化为 光能。 3.能量守恒定律的内容: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,能量的总量保持不变。
高二物理课件 10.3 热力学第一定律 能量守恒定律 (人教版选修3-3)
【标准解答】选B、D.抽开隔板K后，a内的稀薄气体进入真空 b内，a内的稀薄气体做功W=0，绝热容器不与外界发生热传 递，则Q=0，根据热力学第一定律：Δ U＝W+Q,可得Δ U=0,则 内能不变，故A错误，B正确；稀薄气体可看做理想气体，内 能仅由温度决定，由于Δ U＝0，则气体温度不变.根据玻意耳 定律，气体体积变大，则压强变小，故C错误，D正确.
内能Δ U的符号理解记忆，增加取正号减少取负 号，然后利用单纯绝热过程理解W的符号.Δ U=W.内能增加，当 然要外界对物体做功时取正号.再利用单纯的热传递过程理解Q 的符号.Δ U=Q，内能增加，当然要吸热，故吸收热量时取正号.
2.改变内能的两种方式比较
3.判断是否做功的方法 一般情况下外界对物体做功与否，需看物体的体积是否变化. (1)若物体体积增大，表明物体对外界做功，W＜0; (2)若物体体积变小，表明外界对物体做功，W＞0.
【典例3】(2010· 全国高考)如图，一 绝热容器被隔板K隔开a、b两部分.已知 a内有一定量的稀薄气体，b内为真空. 抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达 到平衡状态.在此过程中( )
A.气体对外界做功，内能减少 B.气体不做功，内能不变 C.气体压强变小，温度降低 D.气体压强变小，温度不变 【解题指导】解答本题时可按以下思路分析：
1.能量的存在形式及相互转化 各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运 动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等. 各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化，例如：利用电 炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内 能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能. 2.与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的，例如，物体 的机械能守恒，必须是只有重力或弹力做功；而能量守恒定律 是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律.
人教版高中物理选修3-3课件10.3热力学第一定律能量守恒定律
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一、热力学第一定律 1.改变内能的两种方式:做功与热传递。 (1)联系:两者在改变系统内能方面是等价的。 (2)区别:做功是内能与其他形式能量的相互转化,而热传递只是 不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移。 2.热力学第一定律 (1)内容: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。
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4.能量守恒定律中的“转化”和“转移” (1)某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加,且减少量 和增加量一定相等。 (2)某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少 量和增加量一定相等。
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温馨提示(1)虽然功和能具有相同的单位,但两者是完全不同的两个 概念,在能量守恒定律的表达式中,只存在能量,不存在功。
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4.判断是否做功的方法 一般情况下外界对物体做功与否,需看物体的体积是否变化。 (1)若物体体积增大,表明物体对外界做功(气体自由膨胀时例 外),W<0; (2)若物体体积变小,表明外界对物体做功,W>0。
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5.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。
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一二三
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三、永动机不可能制成 1.第一类永动机:人们设想中的不需要任何动力或燃料,却能不断 对外做功的机器。 2.第一类永动机不可制成的原因:违背了能量守恒定律。 3.意义:正是历史上设计永动机的失败,才使后人的思考走上了正 路。