人教版（2019）選修第三冊3.1

功、熱和內能的改變3.2

熱力學第一定律第三章熱力學定律

1.了解焦耳的兩個實驗原理，認識焦耳實驗探究對建立熱力學規律的意義;2.會用功能關系構建內能的概念;3.知道做功和傳熱在改變系統內能上的區別，并會區分熱量和內能的概念;4.理解做功與內能的改變和傳熱與內能的改變的關系，會解釋相關的現象;5.能以系統為對象，用綜合分析的方法導出熱力學第一定律;6.能運用熱力學第一定律解釋和計算能量轉化和轉移問題。學習目標導入新課實驗：壓縮氣體引火實驗實驗：氣體膨脹做功實驗1.絕熱過程:案例總結：系統狀態變化過程中，與外界之間沒有熱傳遞。

對氣體做功，內能增加，溫度升高；氣體對外做功，內能減少，溫度降低。例如：熱力學系統狀態變化太快，系統與外界“來不及”發生熱交換，可視為絕熱過程。2.絕熱過程中，實驗1

重物下落攪拌水，使水溫度升高實驗2

電流的熱效應給水加熱絕熱容器，容器中安裝著葉片組成的攪拌器。重物下降，帶動發電機發電，電流通過熱效應為液體加熱。一、焦耳的實驗（電阻絲和水）（水和攪拌器）（絕熱過程）⑴兩個實驗的研究對象（即系統）分別是什么？⑵實驗條件是什么？⑶兩個實驗做功的方式有什么不同?思考：結論：⑷兩個實驗中的共性是什么？

做功的具體過程和方式不同，但只要外界對系統所做的功相同，系統上升的溫度就一定相同。絕熱過程系統初狀態系統末狀態外界做功W一定（W的數值與做功的具體過程和方式無關）

任何一個熱力學系統都必定存在一個只依賴于系統自身狀態的物理量，這個物理量在兩個狀態間的差別與外界在絕熱過程中對系統所做的功相聯系。這個物理量稱為系統的內能。給出內能的宏觀定義：●焦耳實驗的意義是什么？思考：●回顧內能的微觀定義是什么？●利用內能的概念，怎樣敘述焦耳的實驗結論？在熱力學系統的絕熱過程中，只要做功相同，熱力學系統內能改變就相同。給出了內能的宏觀定義絕熱過程系統狀態1U1系統狀態2U2內能變化：⊿U=U2-U1⊿U=W（W為外界對系統做的功）W>0，則U2>U1，內能增加W<0（又稱系統對外界做功），則U2<U1，內能減少討論：二、功與內能的改變單純傳熱系統狀態1系統狀態2U1U2內能變化：⊿U=U2-U1⊿U=Q（Q為外界對系統傳遞的熱量）Q>0，則系統吸熱，內能增加。Q<0，則系統放熱，內能減少。討論：三、熱與內能的改變做功傳熱發生條件本質比較：做功與傳熱在改變系統內能上的不同轉化轉移內能內能其它形式能內能系統與外界存在溫差任何溫度下均發生做功與內能的改變和傳熱與內能的改變的聯系是什么？思考：做功和傳熱在改變系統內能上是等價的。針對練

如圖，一定質量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發生熱交換)容器中，容器內裝有一可以活動的絕熱活塞。今對活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體(

)A．溫度升高，壓強增大，內能減少B．溫度降低，壓強增大，內能減少C．溫度升高，壓強增大，內能增加D．溫度降低，壓強減小，內能增加C1.內容：一個熱力學系統內能的變化量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做功的和。2.表達式⊿U=Q+W3.公式各量符號的意義＋－WQ⊿U四、熱力學第一定律例題

課本3.2-1，一臺四沖程內燃機，活塞在壓縮沖程某段時間內移動的距離為0.1m,這段過程活塞對氣體的壓力逐漸增大，其做的功相當于2×103N的恒力使活塞移動相同距離所做的功(圖甲)。內燃機工作時汽缸溫度高于環境溫度，該過程中壓縮氣體傳遞給汽缸的熱量為25J。

⑴求上述壓縮過程中氣體內能的變化量。

⑵燃燒后的高壓氣體對活塞做功，氣體推動活塞移動0.1m,其做的功相當于9×103N的恒力使活塞移動相同距離所做的功(圖乙),該做功過程氣體傳遞給汽缸的熱量為30J,求此做功過程氣體內能的變化量。解：⑴壓縮過程活塞對氣體做的功W1=F1l1=2x103×0.1J=200J

氣體內能的變化量ΔU1=W1+Q1=200J-25J=175J

⑵氣體膨脹過程中外界對氣體所做的功W2=-F2l2=-9×103×0.1J=-900J

氣體內能的變化量ΔU2=W2+Q2=-900J-30J=-930J

汽缸內氣體在壓縮過程中內能增加了175J,在膨脹做功過程中氣體內能

減少了930J。4.解題步驟⑴明確研究對象和過程⑵明確W、Q的正負⑶根據熱力學定律列方程求解注意：明確各量的正負及其物理意義。針對練如圖所示，固定容器及可動活塞P都是絕熱的，中間有一導熱的固定隔板B，B的兩邊分別盛有氣體甲和乙。現將活塞P緩慢地向B移動一段距離，已知氣體的溫度隨其內能的增加而升高。則在移動P的過程中

(

)A．外力對乙做功；甲的內能不變B．外力對乙做功；乙的內能不變C．乙傳遞熱量給甲；乙的內能增加D．乙的內能增加；甲的內能不變C思考：(1)若將活塞P緩慢地向外拉動，則甲、乙的內能如何改變？(2)若隔板B絕熱但可以自由移動，當活塞P緩慢地向B移動時，甲、乙的內能如何變化？⑴氣體狀態變化的幾種特殊情況討論與總結②等容過程：③等溫過程：①絕熱過程：Q＝0，則ΔU＝WΔU＝0，則W＝－Q

W＝0，則ΔU＝Q(過程不做功)⑵分析氣體內能的變化⊿U=Q+WU—T⑶判斷氣體是否做功思路：依據：依據：看氣體的體積是否變化1.在外界不做功的情況下，物體的內能增加了50J，下列說法正確的是

（）A.一定是物體放出了50J的熱量B.一定是物體吸收了50J的熱量C.一定是物體的分子動能增加了50JD.物體分子的平均動能可能不變BD達標測試2.如圖所示，一定質量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發生熱交換)容器中，容器內裝有一可以活動的絕熱活塞，今對活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減小．若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則對被密封的氣體，下列說法正確的是

()

A.溫度升高，壓強增大，內能減少

B.溫度降低，壓強增大，內能減少

C.分子的平均動能增加，分