热力学第一定律能量守恒.ppt

五、热力学第一定律 能量守恒,提问：1、改变物体内能的过程有哪两个？,做功和热传递,2、一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，那么，物体内能的改变与做功的关系是什么？,外界对它做多少功，它的内能就增加多少。,如果：U：物体内能的增加量,W：外界对物体做的功,则：W=U,3、一个物体，如果它既没有对外做功，也没有其他物体对它做功，那么，物体内能的改变与它从外界吸收多少热量的关系是什么？,如果：Q：物体吸收的热量，U：物体内能的增加量,则：Q=U,4、如果外界既向物体传热，又对物体做功，那么物体内能的增加量该如何计量？,外界既向物体传热，又对物体做功，那么物体内能的增加量就等于物体吸收的热量和外界对物体做的功之和。,（一）热力学第一定律：,外界既向物体传热，又对物体做功，那么物体内能的增加量就等于物体吸收的热量和外界对物体做的功之和。,1、热力学第一定律的数学表达式：,U=QW,U：物体内能的增加量 Q：物体吸收的热量 W：外界对物体做的功,2、例1：一定量的气体从外界吸收了2.6105 J的热量，内能增加了4.2105 J，则外界对气体做了多少功？,解：由热力学第一定律可知，,W=U Q=4.2105 2.6105=1.6105 J,则外界对气体做的功是 1.6105 J。,例2：题目同上题，但是气体的内能增加了1.6105 J，则外界对气体做了多少功？,解：由热力学第一定律可知，,W=U Q=1.6105 2.6105=1.0105 J,W为负值。怎样解释这个结果？,则外界对气体做的功是 1.0105 J（气体对外界做了1.0105 J的功）。,注意：,1、该公式表示了内能的变化量与功、热量的定量关系；,2、公式中物理量U、W、Q正负的意义：,1）U0，内能增加；U 0，内能减少；,2）W 0，外界对物体做功；W 0，物体对外界做功；,3）Q 0，物体从外界吸热；Q 0 物体对外界放热；,问题：物体内能的增加与做功和热传递的关系可以用能量的观点来解释吗？,外界对物体做功使物体的内能增加，表示其他形式的能转化成了内能；物体从外界吸热，内能增加，表示内能从外界转移到这个物体。,热力学第一定律说的是，如果做功和热传递向一个物体提供的能量都用来增加它的内能，那么内能的增量一定和外界提供的能量相等，能量在转化和转移中守恒。,各种形式的能都可以和内能相互转化：,例如：,通过电流的导线变热，电能转化成内能；,燃料燃烧生热，化学能转化成内能；,炽热的灯丝发光，内能转化成光能。,实践表明，在这些转化过程中，能的总量是不变的。,（二）能量守恒定律：,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。,机械能守恒定律与能的转化和守恒定律是同一个定律吗？,机械能守恒定律是有条件限制的定律，而且实际现象中是不可能实现的。,而能的转化和守恒定律是存在于普遍自然现象中的自然规律。这规律对物理学各个领域的研究，如力学、电学、热学、光学等都有指导意义。,三、思考与讨论：,有人设计了这样一台“永动机”：距地面一定高度架设一个水槽，水从槽底的管中流出，冲击一个水轮机，水轮机的轴上安装一个抽水机和一个砂轮。他指望抽水机把地面水槽里的水抽上去，这样循环不已，机器不停地转动，就可以永久地用砂轮磨制工件做功了,分析：高处水槽中水的势能转化为两部分，一部分克服砂轮摩擦做功，另一部分转化为抽水机的功（抽水机抽水，这部分功又转化为水的势能），根据能量守恒定律，这样的机器是不可能永远运动下去的。,例题：用铁锤打击铁钉，设打击时有80的机械能转化为内能，内能的50用来使铁钉的温度升高。问打击20次后，铁钉的温度升高多少摄氏度？已知铁锤的质量为1.2kg，铁锤打击铁钉时的速度是10m/s，铁钉质量是40g，铁的比热是5.0102J/（kg）。,如果用E表示铁钉的内能增加量，铁锤和铁钉的质量分别用M和m表示，铁锤打击铁钉时的速度用v表示。依据能的转化和守恒定律，有：,Q=cmt,0c,四、作业：课本P83 2、3、4题,