重点高中物理公开课优质课件精选热力学定律与能量守恒.ppt
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1、热力学定律与能量守恒热力学定律与能量守恒执教教师:XXX1理解热传递和做功是改变物体内能的两种不同方式,理解二者差异2理解热力学第一定律,会进行简单计算3理解热力学第二定律的不同表述的等价性1改变内能的两种方式的比较做功做功热传递热传递内能内能变化变化外界对物体做功,物外界对物体做功,物体的内能体的内能增加增加,物体,物体对外做功,物体的内对外做功,物体的内能能减小减小物体吸收热量,内能物体吸收热量,内能增加增加,物体放出热量,物体放出热量,内能内能减小减小本质本质其他形式的能与内能其他形式的能与内能之间的之间的转化转化不同物体间或同一物不同物体间或同一物体不同部分之间内能体不同部分之间内能的
2、的转移转移相互相互联系联系做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是等效的效果上是等效的 物体的内能增加与否,不能单纯地只看做功或热传递,两个过程需要全面考虑2热力学第一定律和能量守恒定律(1)热力学第一定律内容:一个热力学系统的内能增量等于外界对它传递的热量和外界对它做功的和公式表示为UWQ.符号法则:正值正值()负值负值()U内能增加内能增加内能减少内能减少Q系统吸收热量系统吸收热量系统放出热量系统放出热量W外界对系统做外界对系统做功功系统对外界做系统对外界做功功(2)能量守恒定律:能量既不会消失,也不会创生,它只能从一种形式转化为另一种形式,
3、或者从一个物体转移到另一个物体,而能量的总值保持不变(3)第一类永动机:违背能量守恒定律的机器被称为第一类永动机,它是不可能制成的3热力学第二定律及其微观解释(1)常见的两种表述克劳修斯表述(按热传递的方向性来表述):不可能使热量从低温物体传向高温物体,而不引起其他变化开尔文表述(按机械能与内能转化过程的方向性来表述):不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功,而不引起其他变化 (2)热力学第二定律的微观解释热力学第二定律使人们认识到:自然界中进行的涉及到热现象的宏观过程都具有方向性,揭示了大量分子参与的宏观过程具有不可逆性熵和熵增加原理a熵:熵是量度系统无序程度的物理量,系统越混乱,无序
4、程度越高,这个系统的熵越大,系统自发变化时,总是向着无序程度增加的方向发展b熵增加原理在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小,如果过程可逆,则熵不变;如果过程不可逆,则熵增加 任何宏观物质系统都有一定量的熵,熵可以在系统的变化过程中产生和传递熵的增加将导致能量品质退化,即能量退降 (3)第二类永动机:违背宏观热现象方向性的机器被称为第二类永动机这类永动机不违背能量守恒定律,但它违背了热力学第二定律,也是不可能制成的4能源与环境能源的开发和利用(1)能量耗散集中度较高因而也是有序度较高的能量(如机械能、电能、化学能等),当它们变为环境的内能后,就成为更加分散因而也是无序度更大的能量,我们无
5、法把这些分散的内能重新收集起来加以利用,这样的转化过程叫能量耗散(2)能源常规能源:煤、石油、天然气等新能源:太阳能、风能、氢能、地热能、生物质能、海洋能等 (对应学生用书第172173页)1(2009年福建卷)一定质量的理想气体在某一过程中,外界对气体做功7.0104 J,气体内能减少1.3105 J,则此过程_B_.(填选项前的编号)A气体从外界吸收热量2.0105 JB气体向外界放出热量2.0105 JC气体从外界吸收热量2.0104 JD气体向外界放出热量6.0104 J解析:由题意可知W7.0104 J,U1.3105 J,根据WQU得QUW1.3105 J7.0104 J2.010
6、5 J,所以气体向外界放出热量2.0105 J.2一定质量的理想气体在一容器中推动绝热活塞向外膨胀,下列说法正确的是_D_.A气体的熵减少,但由于是绝热过程,内能不变B气体的熵减少,同时对外做功,内能减少C气体的熵不会减少,但由于是绝热过程,内能不变D气体的熵不会减少,同时对外做功,内能减少解析:根据熵增加原理可知,在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减少,所以A,B错由于是绝热过程,没有热传递,但又对外做功,所以内能减少,D对,C错故正确答案为D.3下列说法中正确的是_A_.A一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B一切不违反能量守恒与转化定律的物理过程都是可能实现的C由热力学第二定律不能
7、判断物理过程能否自发进行D一切物理过程都不可能自发地进行解析:热力学第二定律指出了热现象的方向性,而同时也指出了发生这些单一方向的过程的条件自发,这也就说明了这些过程中的一些其逆过程在某些条件下也是可以发生的,但也有的是不可能发生的 热力学第一定律的理解和计算1温度、内能、热量和功的区别与联系温度温度内能内能热量热量功功含含义义表示物体表示物体的冷热程的冷热程度,是物度,是物体分子平体分子平均动能的均动能的标志,它标志,它是大量分是大量分子热运动子热运动的集体表的集体表现,对个现,对个别分子来别分子来说,温度说,温度没有意义没有意义物体内所物体内所有分子动有分子动能和分子能和分子势能的总势能的
8、总和,它是和,它是由大量分由大量分子的热运子的热运动和分子动和分子的相对位的相对位置所决定置所决定的能的能是热传递是热传递过程中内过程中内能的改变能的改变量,热量量,热量是用来量是用来量度热传递度热传递过程中内过程中内能转移多能转移多少的物理少的物理量量做功过程做功过程是机械能是机械能或其他形或其他形式的能和式的能和内能之间内能之间的转化过的转化过程程关关系系温度和内能是状态量,热量和功则是过程量温度和内能是状态量,热量和功则是过程量热传递的前提条件是存在温差,传递的是热量热传递的前提条件是存在温差,传递的是热量而不是温度,实质上是内能的转移而不是温度,实质上是内能的转移2.对公式UWQ的应用
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