热力学第一定律课件

解析：由能的转化与守恒定律可知，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。
答案：20 J
(3)功和能可以相互转化。
(× )
(4)第一类永动机不能制成，是因为它违背了能的转化和守恒定律。
(√ )
(5)某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加。
(√ )
(6)自由摆动，但
总能量守恒。
(√ )
2．自主探究 (1)快速推动活塞对汽缸内气体做功 10 J，气体内
3．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。
[典例 2]如图所示，容器 A、B 各有一个可以自由 移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大 气压恒定。A、B 的底部由带阀门 K 的管道相连， 整个装置与外界绝热。原先 A 中水面比 B 中的高，打开阀门， 使 A 中的水逐渐向 B 中流动，最后达到平衡。在这个过程中( ) A．大气压对水做正功，水的内能减少 B．水克服大气压做功，水的内能减少 C．大气压对水不做功，水的内能不变 D．大气压对水不做功，水的内能增加
对能量守恒定律的理解及应用
1．能量的存在形式及相互转化： (1)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。 (2)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。

§2-5 理想气体内能 热容和焓
一、理想气体的内能 焦耳定律 自由膨胀过程 证明：理想气体内能仅是状 态的函数，与体积无关，称 为焦耳定律
A
C
B
焦耳实验(1845年) 理想气体
U U (T )
满足pV=νRT关系；满足道尔顿分压定律； 满足阿伏加德罗定律；满足焦耳定律U
宏观特性
U (T )
1 dU CV ,m v dT
CP , m 1 dH v dT
思考题 一、试指出以下提法是否正确？如有错误、指出误区所在． 1.“高温物体所含热量多；低温物体所合热量少” 2.“同一物体温度越高所含热量越多”． 热量不是状态函数，与过程有关 二、试指出以下不同用语申的‘热”指的是哪个概念．
P
2、理想气体定容热容量及内能
热力学第一定律
dQ dU dA dU PdV dU
dV 0
dQ dU CV dT dT
U 2 U1 CV dT
T1
T2
3、理想气体定压热容量及焓 焓
H U pV U (T ) vRT
dH dU pdV
第二章
热力学第一定律
热力学系统的过程 功
内能 热量 焦耳热功当量实验
热力学第一定律及应用 理想气体内能、热容和焓 循环过程 技术上的循环过程
§2.1
一、热力学过程
热力学系统的过程
原平衡态
p
( P0 ,V0 )
一系列
非平衡态
( P ,V1 ) 1
新平衡态
p-V图 V 问题：离开了原平衡态， 能不能回到一个新平衡态
(I)“摩擦生热”； (2)“热功当最”
(3)“这盆水太热” 三、热力学系统的内能是状态的单值函数，对此作如下理解是否 正确? 1.一定量的某种气体处于一定状态，就具有一定的内能． 2.此内能是可以直接测定的． 3.此内能只有一个数值．

一、物体的内能 1、内能：物体中所有分子的动能和分子势能的总和，叫作物
体的内能。
2、分子动能：分子不停地做无规则热运动而具有的能量，这就 是分子动能。
3、分子势能：分子间存在着相互作用力，因此分子间所具有的 由它们的相对位置所决定的能。
地面上的物体，由于与地球相互作用
重力势能
发生弹性形变的弹簧，相互作用
（1）内能的变化量： U U2 U1 （2）内能的变化量与外界对系统传递的热量相等：U Q
Q 0 物体吸收热量，内能增加；
Q 0 物体释放热量，内能减少。
【讨论与交流】做功和热传递都可以改变物体的内能，二者是 等效的。那么，做功和热传递有什么区别？
做功的实质是内能与其他形式的能之间的转化；
（4）绝热过程，气体体积膨胀或压缩气体。
绝热情况下，理想气体的体积从V1膨胀到V2， 外界对物体做负功：W 0 绝热过程中： Q 0
U W Q0
所以，在绝热情况下，理想气体膨胀，气体内能减少。
例题：如图所示，某同学将空的玻璃瓶开口向下缓慢压入水中。 设水温均匀且恒定，瓶内空气无泄漏，不计气体分子间的相互作 用，则被淹没的玻璃瓶在下降过程中，气体是吸热还是放热？
第三章 热力学定律
第一节 热力学第一定律
粤教版 选择性必修第三册
在空气压缩引火仪底部放 置少量的硝化棉，迅速压下 筒中的活塞，可以观察到硝 化棉燃烧的火苗。为什么筒 底的硝化棉会被点燃呢？你 能解释这个现象吗？
情境：焦耳的实验
实验1：用绝热性能良好的材料制作容器，容器中安装着叶 片组成的搅拌器。重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水， 水由于摩擦而温度上升。
二、改变物体内能的两种方式
情境1：在热力学系统的绝热Байду номын сангаас程中，当系统从状态1 经 过绝热过程达到状态2 。

dH d(U pV ) dU pdV Vdp
系统由始态到末态旳焓变
H U ( pV )4. Q来自 U ，Qp H 两关系式旳意义
特定条件下，不同途径旳热已经分别与过 程旳热力学能变、焓变相等，故不同途径旳恒 容热相等，不同途径旳恒压热相等，而不再与 途径有关。
把特殊过程旳过程量和状态量联络起来。
状态函数旳特征可描述为：异途同归，值变 相等；周而复始，数值还原。
状态函数在数学上具有全微分旳性质。
（2） 广度量和强度量 用宏观可测性质来描述系统旳热力学状态，
故这些性质又称为热力学变量。可分为两类：
广度性质（extensive properties）又称为容量性 质，它旳数值与系统旳物质旳量成正比，如体积、 质量、熵等。这种性质有加和性。
系统始态为a压力为pa；末态为z压力为pz，
pz＝1/5pa 。
可逆过程系统对环境做最大功（相反过 程环境对系统作最小功）。
3.理想气体恒温可逆过程
可逆过程,外压和内压相差无穷小
δWr
pdV ,Wr
V2 V1
pdV
理想气体恒温膨胀,则
Wr
nRT
V2 V1
dV V
nRTlnV2 V1
物理化学
第二章 热力学第一定律
The First Law of Thermodynamics
学习要求：
了解热力学基本概念、热力学能和焓旳定 义；掌握热力学第一定律旳文字表述及数 学表述。 了解热与功旳概念并掌握其正、负号旳要 求；掌握体积功计算，同步了解可逆过程 旳意义特点。 要点掌握利用热力学数据计算在单纯pVT 变化、相变化、化学变化过程中系统旳热 力学能变、焓变以及过程热和体积功。
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