二、热力学第一定律教学实录

第三节

热力学第一定律学案

河北栾城中学

康云岭

教学目标：

⑴理解热力学第一定律，能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。

⑵理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。

⑶知道第一类永动机是不可能实现的。

教学重点：

热力学第一定律

教学难点：

热力学第一定律的应用

一、知识准备

1．内能：物体中所有分子的

与

的总和，叫做物体的内能。

2．理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验规律，我们把这样的气体叫做理想气体。

理想气体的分子势能为

，内能等于所有分子热运动的

之和。我们知道，温度是分子平均动能的标志，因此，对于一定量的理想气体来说，温度越

内能越大。

3．理想气体的状态方程：

二、新课引入

通过前两节课的学习，我们知道要改变一个热力学系统的内能，有两种方法：

和

。并且我们还知道这两种方法是

的。

对于一个热力学系统来说，如果外界只对物体做功W,则系统内能的增量为ΔU=

；如果外界只向系统传递了热量Q，则系统内能的增加量为ΔU=

。

三、热力学第一定律

问题：对于一个热力学系统来说，如果外界对系统做功W，同时向系统传递热量Q，那么，系统内能的增加量是多少？

热力学第一定律：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。

表达式：

1

思考与讨论：一定质量的气体，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，气体内能的变化量是多少？内能是增加了还是减少了？

请你通过这个例子总结ΔU、Q、W几个量取正、负值的意义，完成以下问题：

⑴

对

做功，W取正值；

⑵

对

做功，W取负值；

⑶

向

传递热量（或气体

热量），Q取正值；

⑷

向

传递热量（或气体

热量），Q取负值。

例1：一定量的气体，从外界吸收热量2.6×105J，内能增加4.2×105J。在这一过程中，是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做了多少功？如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变，但是内能只增加了1.6×105J，这一过程做功情况怎样？

例2：如图所示，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乙．现将活塞缓慢地向B移动一段距离，则在移动P的过程中（

）

A．外力对乙做功；甲的内能不变

B．外力对乙做功；乙的内能不变

C．乙传递热量给甲；乙的内能增加

D．乙的内能增加；甲的内能不变

四、能量守恒定律

阅读有关能量守恒的部分，学习各个领域的科学家对能量守恒的探索和认识过程，体会科学家对知识的孜孜追求和不懈努力，激发我们的学习热情。

能量守恒定律：能量既不会

，也不会

，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

或

的过程中，能量的总量

。

能量守恒定律的意义：它把原来人们认为互不相关的各种现象——力学的、热学的、电学的、磁学的、光学的、化学的、生物学的、地学的——联系在一起，把表面上完全不同的各类运动统一在一个自然规律中。

五、永动机不可能制成

阅读有关内容，感受人们在求知路途中的曲折和不易，希望对我们今后的学习和生活有所启迪。

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六、课堂练习

1．至今为止，第一类永动机从来没有成功过，其原因是(

) A．机械制造的技术没有过关

B．违反了牛顿运动定律

C．违反了电荷守恒定律

D．违反了能量守恒定律

2．

(2010年全国卷Ⅱ)如图，一绝热容器被隔板K隔开成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

3．一定质量的理想气体，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（

）

A．Q1-Q2= W2-W1

B．Q1=Q2

C．W1=W2

D．Q1＞Q2

4．在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将(

) A．降低

B．升高

C．不变

D．无法确定

5．图2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E甲、E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（ ）

A．E甲不变，E乙减小

B．E甲增大，E乙不变

C．E甲增大，E乙减小

D．E甲不变，E乙不变

6．(2012·南通市高三期末)如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中(

) A．外界对气体做功，气体内能增大

B．外界对气体做功，气体内能减小

C．气体对外界做功，气体内能增大

D．气体对外界做功，气体内能减小

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7．如图所示，带有活塞的气缸中封闭一定质量的气体，将一个热敏电阻（电阻值随温度升高而减小）置于气缸中，热敏电阻与气缸外的欧姆表连接，气缸和活塞均具有良好的绝热性能。下列说法正确的是（

）

A．若发现阻值变大，则气缸内气体内能一定减小

B．若推动活塞使气缸内气体体积减小，则气缸内气体内能一定减小

C．若推动活塞使气缸内气体体积减小，则气缸内气体压强一定减小

D．若推动活塞使气缸内气体体积减小，则阻值将变小

七、课堂小结（通过本节课的学习，请同学们自己进行总结）

课后作业

课本P57问题与练习第3、4、5题

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