热力学第一定律--能量守恒定律PPT课件
合集下载
热力学第一定律PPT课件
U 状态函数
H
不可直 接测量
盖斯定律：在W = 0 且恒容或恒压过程中，化学反应
的热仅与始末状态有关而与具体途径无关。
13
§2.3 恒容热、恒压热及焓
如：在恒T、恒P, W = 0的条件下 CO(g) 的生成反应：
C 石墨 O2 g CO2 g 1 Qp可由实验
振动、电子的运动、核的运动的能量之和，这些能量均
取决于T。
注意：
实际g分子间有相互作用力。U与T，V都有关。
7
§2.3 恒容热、恒压热及焓
1. 恒容热（QV）：
封闭系统，W = 0 时的恒容过程：
dV 0 W 0
据 U Q W QV U ( 2.3.1a )
QV ：系统在恒容，且W = 0 的过程中与环境交换的热
§2.2 热力学第一定律
不消耗能量而能不断对外作功的机器（第一类永 动机）——是不可能的。
2. 封闭系统热力学第一定律的数学形式
封闭系统：
பைடு நூலகம்
系统吸热Q
始态
末态
U1
得功W
U2
U2 U1 Q W
热力学能的变化： U Q W (2.2.1a)
对微小变化 dU Q W (2.2.1b)
必有:Qa Qb
Qa + Wa ＝Ua Ub Qb + Wb
2
§2.2 热力学第一定律
有人幻想制造第一类永动机，要使机器连续工作， 系统必然不断循环。
由热力学第一定律 U Q W 循环过程： U 0 Q W
W < 0，系统对外做功 Q>0，系统必然要吸热。 第一定律还可表述为：第一类永动机是不可能造成的
高考物理一轮复习第14章鸭部分52热力学定律能量守恒定律课件
2019/5/24
精选最新中小学教学课件
thank
you!
2019/5/24
精选最新中小学教学课件
一、释疑难
对课堂上老师讲到的内容自己想不通卡壳的问题，应该在课堂上标出来，下课时，在老师还未离开教室的时候，要主动请老师讲解清楚。如果老师已 经离开教室，也可以向同学请教，及时消除疑难问题。做到当堂知识，当堂解决。
二、补笔记
上课时，如果有些东西没有记下来，不要因为惦记着漏了的笔记而影响记下面的内容，可以在笔记本上留下一定的空间。下课后，再从头到尾阅读一 遍自己写的笔记，既可以起到复习的作用，又可以检查笔记中的遗漏和错误。遗漏之处要补全，错别字要纠正，过于潦草的字要写清楚。同时，将自己 对讲课内容的理解、自己的收获和感想，用自己的话写在笔记本的空白处。这样，可以使笔记变的更加完整、充实。
A．气体的内能减少 B．气体的内能不变 C．气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降 低 D．气体膨胀时，热量散得太快，使气体温度降低了 E．气体分子的平均动能减小
解析 气体喷出时，来不及与外界交换热量，发生绝热 膨胀，即 Q＝0、W<0，根据 ΔU＝W＋Q 可知 ΔU<0，即内 能减少，温度降低，气体分子的平均动能减小，A、C、E 正确。
考点 2 热力学第二定律的理解与应用
1．热力学第二定律的三种表述 (1) 克 劳 修 斯 表 述 ： 热 量 不 能
自__发__地___从__低__温__物__体__传__到__高__温__物__体___。 (2)开尔文表述：不可能从单一热源 _吸__收__热__量__，使之完
全变成功，而不产生 _其__他__影__响__。或表述为“第二类永动机
三、课后“静思2分钟”大有学问
热力学第一定律 能量守恒定律 课件
【知识点睛】(1)热力学第一定律与能量守恒定律密切相关,是 能量守恒定律的具体体现。 (2)第一类永动机违背能量守恒定律,不能制成。
【误区警示】热力学第一定律与能量守恒定律的关系 利用能量的观点处理物理问题是我们常用的思维方法,有学生认 为热力学第一定律与能量守恒定律无关。为此教师应讲明热力 学第一定律是能量守恒定律的一种表现形式,与能量守恒定律相 关。
【典例1】(西城高二检测)外界对一定质量的气体做了
200 J的功,同时气体又向外界放出了80 J的热量,则气体的内
能
(选填“增加”或“减少”)了
J。
【解题探究】(1)热力学第一定律的公式_Δ__U_=_W_+_Q_。
(2)_外__界__对__物__体__做功、_吸__收__热量、内能_增__加__皆取正号;
热力学第一定律 能量守恒定律
一、热力学第一定律 1.功和热:改变系统的状态,_做__功__和_热__传__递__这两种方法是等 效的,即一定数量的功与确定数量的热相对应。 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。 (2)表达式:_Δ__U_=_Q_+_W_。
_物__体__对__外__界__做功、_放__出__热量、内能_减__少__皆取负号。
【解析】外界对气体做了200 J的功,则W=200 J,气体向外界 放出了80 J的热量,则Q=-80 J,根据热力学第一定律 ΔU=W+Q得: ΔU=200 J-80 J=120 J>0,故内能增加,增加了120 J。 答案：增加 120
W 外界对物体做功 物体对外界做功
Q 物体吸热 物体放热
ΔU 内能增加 内能减小
论述内能-热力学第一定律.ppt
2
结论：做功使得物体（密闭气体）温度升高
.精品课件.
3
二、焦耳的实验
焦耳
1818年12月24日生于英国曼彻斯 特 ，起初研究电学和磁学。 1840年 在英国皇家学会上宣布了电流通过 导体产生热量的定律，即焦耳定律 。焦耳测量了热与机械功之间的当 量关系——热功当量，为热力学第 一定律和能量守恒定律的建立奠定 了实验基础。
绝热过程：
系统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，这样的过程叫绝热过程。
焦耳实验是一个需要.精在品课绝件.热过程中完成的实验 4
焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置—机械功
实验结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上 升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。
.精品课件.
5
焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置—电功
实验结论：只要所做的电功相等，则系统温度上升
的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的。
.精品课件.
6
从焦耳的实验中可以得出什么结论？
1、在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做 功方式无关，仅与做功数量有关。
2.测出了热功当量（热与机械功之间的当量 关系），为热力学第一定律和能量守恒定律 的建立奠定了实验基础。
（3）物体的内能大，并不意味着做功多．在绝
热过程中，只有内能变化较大时，对应着做功较
多．
.精品课件.
9
四、热传递
1 、两个温度不同的物体互相接触时温度高的物体要降温， 温度低的物体要升温，并将持续到系统间达到热平衡即温度 相等为止，这个过程称之为热传递。
2、热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射
在物质运动形式不变时，能量只从物体间转 移，能的形式不会改变。
能量守恒定律课件(23张ppt)
的限制。
热力学第二定律
热力学第二定律指出，不可能从 单一热源吸收热量并完全转换为 有用的功而不产生其他影响。这
限制了热机的效率。
电磁波的产生与传播
电磁波的产生
电磁波是由电荷或电流的振动产生的波动现象。振荡的电 荷或电流产生电场，而振荡的电场产生磁场，两者相互激 发形成电磁波。
电磁波的传播
电磁波在空间中以波动的形式传播，其传播速度等于光速。 电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。
能量守恒定律具有方向性、守恒 性、不可创性和不可逾越性。
能量守恒定律的重要性
科学研究基础
人类生活影响
能量守恒定律是物理学、化学、生物学 等学科研究的基础，为科学家们提供了 研究物质运动和相互作用的共同框架。
能量守恒定律深刻影响着人类的生产和生 活方式，如能源利用、交通出行、工业生 产等，推动着人类社会的进步和发展。
微观领域
在微观领域，能量守恒定律适用 于原子和分子的运动和相互作用 ，如化学反应、核反应等。
相对论领域
在相对论领域，能量守恒定律适用 于高速运动和高能物理现象，如相
对论效应和量子力学效应等。
02
能量守恒定律的原理
能量转换与守恒
能量是物体做功的能力，可以 表现为多种形式，如机械能、 电能、化学能等。
03
节能意义
节能有助于减少能源消耗，降低环境污染，促进可持续发展。
动力机械与热机
动力机械
动力机械是利用能量转换原理将 一种形式的能量转换为另一种形 式的能量的机械装置。例如，内 燃机将燃料化学能转换为机械能。
热机
热机是一种将热能转换为机械能 的装置，如蒸汽机、汽轮机、内 燃机等。热机的效率受卡诺循环
能量守恒定律课件
热力学第二定律
热力学第二定律指出，不可能从 单一热源吸收热量并完全转换为 有用的功而不产生其他影响。这
限制了热机的效率。
电磁波的产生与传播
电磁波的产生
电磁波是由电荷或电流的振动产生的波动现象。振荡的电 荷或电流产生电场，而振荡的电场产生磁场，两者相互激 发形成电磁波。
电磁波的传播
电磁波在空间中以波动的形式传播，其传播速度等于光速。 电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。
能量守恒定律具有方向性、守恒 性、不可创性和不可逾越性。
能量守恒定律的重要性
科学研究基础
人类生活影响
能量守恒定律是物理学、化学、生物学 等学科研究的基础，为科学家们提供了 研究物质运动和相互作用的共同框架。
能量守恒定律深刻影响着人类的生产和生 活方式，如能源利用、交通出行、工业生 产等，推动着人类社会的进步和发展。
微观领域
在微观领域，能量守恒定律适用 于原子和分子的运动和相互作用 ，如化学反应、核反应等。
相对论领域
在相对论领域，能量守恒定律适用 于高速运动和高能物理现象，如相
对论效应和量子力学效应等。
02
能量守恒定律的原理
能量转换与守恒
能量是物体做功的能力，可以 表现为多种形式，如机械能、 电能、化学能等。
03
节能意义
节能有助于减少能源消耗，降低环境污染，促进可持续发展。
动力机械与热机
动力机械
动力机械是利用能量转换原理将 一种形式的能量转换为另一种形 式的能量的机械装置。例如，内 燃机将燃料化学能转换为机械能。
热机
热机是一种将热能转换为机械能 的装置，如蒸汽机、汽轮机、内 燃机等。热机的效率受卡诺循环
能量守恒定律课件
2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修3 第3章第2节热力学第一定律课件
系统向外界放出热量
概念辨析
功W
外界对系统做的功
W >0
外界对系统做正功
W <0
外界对系统做负功
热力学系统为密闭气体时的功
F
h
压
缩
h
F
膨
胀
W = F·
x
W = F·
x
外界对气体做正功
W >0
外界对气体做负功
W <0
例题1：密闭容器内有一定质量的气体。
（1）气体吸收热量的同时外界对它做功，气体
的内能如何变化？
管内有一段水柱，将一定量的气体密闭在烧瓶
内，用手接触烧瓶后，气体膨胀，使水柱缓慢
向外移动。
（1）瓶内气体的体积从V1变成
了V2，这个过程中瓶内的气体对
水柱做了多少功？
等压膨胀
P=P0
模型建构 缓慢
x
F
等压膨胀过程
体积V1→V2
P=P0
气体对外界做功：
W=F·
x
W=P0·
S·
x
S
F= P0·
W=P0·
内能与其他形式能量的转化过程
中，总能量是守恒的。
能量守恒定律的孕育期
1.守恒思想的萌芽
“物理学的任务是发现普遍的自
然规律。因为这样的规律的最简
单的形式之一表现为某种物理量
的不变性，所以对于守恒量的寻
求不仅是合理的，而且也是极为
重要的研究方向。”
——德国物理学家劳厄
机械能守恒
2.各种自然现象之间的联系与转化
大了600J，气体膨胀对外做了300J的功，在这
个过程中气体是吸热还是放热了？
外界对气体做负功：W = -300J
高中物理精品课件：热力学定律与能量守恒定律
命题点三 热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 能力考点 师生共研
例3 (2019·陕西第二次质检)如图6所示，一个长方形汽缸放置于水平地面上， 左右侧壁光滑且绝热，底面面积为S＝20 cm2且导热良好，质量为m＝2 kg且绝 热的活塞下方封闭了一定量的理想气体，稳定时气柱长度为h＝20 cm.现在在 活塞上放一个物块(未画出)，待系统再次稳定后，活塞下方的气柱长度变为 h′＝10 cm，已知大气压强始终为p0＝1×105 Pa，重力加速度g＝ 10 m/s2，一切摩擦阻力不计、汽缸气密性良好且外界环境温度保 持不变.求： (1)活塞上所放物块的质量M； 答案 见解析
√B.气体向外界放出热量2.0×105 J
C.气体从外界吸收热量6.0×104 J D.气体向外界放出热量6.0×104 J
二 热力学第二定律
1.热力学第二定律的两种表述 (1)克劳修斯表述：热量不能 自发地 从低温物体传到高温物体. (2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其 他影响. 2.用熵的概念表示热力学第二定律 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会 减小 . 3.热力学第二定律的微观意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的 无序性 增大的方向进行. 4.第二类永动机不可能制成的原因是违背了 热力学第二定律 .
锁定的绝热活塞分为体积相等的a、b两部分.已知a部分气体为1 mol氧气，b部分 气体为2 mol氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体.解除锁定，活塞滑 动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的
体积分别为Va、Vb，温度分别为Ta、Tb.下列说法正确的是
A.Va>Vb，Ta>Tb B.Va>Vb，Ta<Tb
变式4 (多选)(2016·全国卷Ⅱ·33(1)改编)一定量的理想气体从状态a开始，经
热力学第一定律、能量守恒定律课件
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。
预习导引
一、热力学第一定律
1.内容:一个热力学系统的内能的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。
2.数学表达式:ΔU=W+Q。
二、能量守恒定律
1.各种能量:自然界存在着多种不同形式的运动,每种运动对应着 一种形式的能量。如机械运动对应着机械能;分子的热运动对应着内 能。
三、永动机不可能制成
任何动力机械的作用都是把其他形式的能转化为机械能,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成的。
预习交流
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。手表戴在手腕上,手腕运动的能量一部分转化为 手表的能量。
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。
(2)因为气体对外界做功,所以气体的体积增大,分子间距离增大,气 体分子间的作用力表现为引力,所以此过程要克服分子力做功,分子势 能增加。
第二节能量守恒定律(共10张PPT)
冷剂的热力学能增加，变成高温高压的蒸汽（如p ≈ × 105 Pa，t ≈ 46 ℃）。
这种高温高压的制冷剂蒸汽来到冷凝器，由于制冷剂的温度比外界空气高， 因此向空气放热，热力学能减少，被冷却而凝结成常温高压的液体（如p ≈ 9.0×105 Pa ，t ≈ 37 ℃）。
这些常温高压的液态制冷剂由干燥过滤器滤掉水分和杂质，进入毛细管。毛 细管是内径为～1 mm、长为2～4 m的细长铜管。通过毛细管的节流降压，制冷剂变成低温 低压的液体（如 p ≈ 1.5×105 Pa，t ≈－20 ℃）。
电冰箱主要由压缩机、冷凝器、 毛细管、蒸发器四个部分组成，如 右图所示，除了蒸发器和部分毛细 管装在冷库（冷冻室和冷藏室）内 部外，其他部件都装在冷库之外。 这四个部分由管道连接，组成一个 密闭的连通器系统，制冷剂作为工 作物质，由管道输送，经过这四个 部分，完成工作循环。
压缩机是电冰箱的“心脏”，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂做功，将气态制 冷剂压缩。根据热力学第一定律，忽略热传递，由于压缩机对制冷剂做功，所以使制
根据热力学第一定律，忽略热传递，由于压缩机对制冷剂做功，所以使制冷剂的热力学能增加，变成高温高压的蒸汽（如p ≈ × 植物作为食物被动物吃掉，植物的化学能又转化为动物的化学能；
通过了蒸发器的制冷剂全部蒸发变为气体，再被吸入压缩机，进入下一个工作循环。这 样，只要压缩机工作，制冷剂就会循环流动，不断地从冷库吸取热量，使冷保持相当低的 温度。
（然6后）气同态学制的冷化剂学从在能冷转库1化9吸为世取石热纪头量的中，机热叶械力能，学；能迈增尔加。（下左）、焦耳（下中）和亥姆霍兹（下右）等科 5如×此10不5 断J，循学这环时家可空达经气到与提过外高界长室传内期递温的的度热的实量目是验的多。探少？索是，吸热共还是同放确热？定了一个规律：
这种高温高压的制冷剂蒸汽来到冷凝器，由于制冷剂的温度比外界空气高， 因此向空气放热，热力学能减少，被冷却而凝结成常温高压的液体（如p ≈ 9.0×105 Pa ，t ≈ 37 ℃）。
这些常温高压的液态制冷剂由干燥过滤器滤掉水分和杂质，进入毛细管。毛 细管是内径为～1 mm、长为2～4 m的细长铜管。通过毛细管的节流降压，制冷剂变成低温 低压的液体（如 p ≈ 1.5×105 Pa，t ≈－20 ℃）。
电冰箱主要由压缩机、冷凝器、 毛细管、蒸发器四个部分组成，如 右图所示，除了蒸发器和部分毛细 管装在冷库（冷冻室和冷藏室）内 部外，其他部件都装在冷库之外。 这四个部分由管道连接，组成一个 密闭的连通器系统，制冷剂作为工 作物质，由管道输送，经过这四个 部分，完成工作循环。
压缩机是电冰箱的“心脏”，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂做功，将气态制 冷剂压缩。根据热力学第一定律，忽略热传递，由于压缩机对制冷剂做功，所以使制
根据热力学第一定律，忽略热传递，由于压缩机对制冷剂做功，所以使制冷剂的热力学能增加，变成高温高压的蒸汽（如p ≈ × 植物作为食物被动物吃掉，植物的化学能又转化为动物的化学能；
通过了蒸发器的制冷剂全部蒸发变为气体，再被吸入压缩机，进入下一个工作循环。这 样，只要压缩机工作，制冷剂就会循环流动，不断地从冷库吸取热量，使冷保持相当低的 温度。
（然6后）气同态学制的冷化剂学从在能冷转库1化9吸为世取石热纪头量的中，机热叶械力能，学；能迈增尔加。（下左）、焦耳（下中）和亥姆霍兹（下右）等科 5如×此10不5 断J，循学这环时家可空达经气到与提过外高界长室传内期递温的的度热的实量目是验的多。探少？索是，吸热共还是同放确热？定了一个规律：
热力学第一定律 课件
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。
第一类永动机
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
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=1.6×105J ＞0
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.
热力学第一定律 能量守恒定律
ΔU 物体内能的增加量 W 外界对物体做的功
Q 物体吸收的热量
ΔU＝W + Q
一个热力学系统的内能增加量等于外界向 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.
思考与讨论：
一定量的气体，膨胀过程中是外界对气体做 功还是气体对外界做功？如果膨胀时做的功 是135J，同时向外放热85J，气体的内能变
读书P56，了解能量守恒定律的发现过程
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？
第一类永动机
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
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=1.6×105J ＞0
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.
热力学第一定律 能量守恒定律
ΔU 物体内能的增加量 W 外界对物体做的功
Q 物体吸收的热量
ΔU＝W + Q
一个热力学系统的内能增加量等于外界向 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.
思考与讨论：
一定量的气体，膨胀过程中是外界对气体做 功还是气体对外界做功？如果膨胀时做的功 是135J，同时向外放热85J，气体的内能变
读书P56，了解能量守恒定律的发现过程
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？