2019-2020学年教科版选修3-3 第四章 第1节能量守恒定律的发现 第2节热力学第一定律 学案
2019-2020学年教科版选修3-3 第四章 第1节能量守恒定律的发现 第2节热力学第一定律 学案第2页

  2.热力学第一定律

  (1)内容:如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程,那么外界对物体所做的功加上物体从外界吸收的热量等于物体内能的增加.

  (2)数学表达式:ΔU=Q+W.

  

   对能量守恒定律的理解及应用

  1.与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的,例如,物体的机械能守恒,必须是只有重力做功;而能量守恒定律是没有条件的,它是一切自然界现象都遵守的基本规律.

  2.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.

   层出不穷的永动机设计方案,由于违背了能量守恒定律,无一例外地宣布失败,人类制造永动机的企图是没有任何成功希望的.

   如图所示,一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置,绝热活塞的质量为5 kg,处于静止状态时被封闭气体的高度为50 cm,现在在活塞上方加一15 kg的物体,待稳定后,被封闭气体的高度变为40 cm.求在这一过程中气体的内能增加了多少?(g取10 m/s2,不考虑活塞的大气压力及摩擦阻力)

  [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

  

  (1)绝热过程内能增加,则应为其他形式的能转化为内能.

  (2)绝热过程表示不吸热,也不放热;"导热性能良好且过程缓慢"表示此过程有热传递发生且及时充分,保持温度不变. 

   1.(多选)下列对能量的转化和守恒定律的认识正确的是(  )

  A.某种形式的能量减少,一定存在其他形式能量的增加

  B.某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加

  C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器--永动机是不可能制成的

  D.石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了

解析:选ABC.能量守恒定律是指能量的总量不变,但更重要的是指转化和转移过程中的守恒.在不同形式的能量间发生转化,在不同的物体间发生转移.不需要任何外界动力