热力学第一定律

热力学第一定律

正，物体放热Q为负；物体内能增加△U为正，物体内能减少△U

为负。

4、△U = W + Q

这就是热力学第一定律，它表示了功、热量跟内能改变之间的定量关

系。

例：一定量的气体从外界吸收了2.610J的热量，内能增加了4.2

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10J。是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的

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功？如果气体吸收的热量仍为2.610J不变，但是内能只增加了1.6

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10J，这一过程做功情况怎样？

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解：根据题意得出：

Q = 2.610J，△U =4.210J，求：W = ？

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根据△U = W + Q代入可得：4.210J = W + 2.610J

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W = 1.610J

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W为正值，外界对气体做功，做了1.610J功。

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第二问中：Q= 2.610J，△U=1.610J，计算结果W= - 1.0

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10J。

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这说明气体对外界做功（气体体积变大），做了1.010J。

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让同学们观看柴油机模型，用热力学第一定律解释柴油机正常工作时

压燃的原理。

活塞压缩气体，活塞对气体做功，由于时间很短，散热可以不计，机

械能转化为气体的内能，温度升高，达到柴油三轮草 燃点，可“点燃”柴油。

做功和热传递都能使物体的内能改变，能量在转化的过程中守恒，不

仅机械能，其它形式的能也可以与内能相互转化，如电流通过电炉子发热，

电能转化为内能（演示电炉子）；燃料燃烧生热，化学能转化为内能。实

验证明：在这些转化过程中，能量都是守恒的。由此引发了我们更深刻的

思考。

同学们把剩下的课文看完

再看一段录象：风力发电，电镀，电动机带动水泵抽水，汽车在公路

上行驶，水电站，植物生长，风云雷电等，再观看准备的教具及学生带来

的玩具。

投影仪再次打出讨论的题目：

1、 能量守恒定律的内容是什么？

2、 耻笑的近义词 各种机器的作用是什么？

3、 风力发电是什么能转化成什么能？

4、 化学上电解食盐的过程，是什么能转牛肉的做法 化成什么能？

5、 为什么说能量守恒定律是伟大的运动基本规律？

6、 第一类永动机为什么不能成功？

7、 举出一些生活中能量守恒的实例

让同学们纯露是什么 前后座四人为一小组，互相交流一下，得出正确结论。

让同学举手发言，代表自己小组发言，其他小组补充，老师给以适当

点拨。

答案：（胶片给出）

1、 见课本。

2、 各种机器都是能量转化器。

3、 是机械能转化为电能。

4、 是电能转化为化学能。

5、 能够把各个领域联系起来，具有共同语言。

6、 它违背了能量守恒定律。

7、 举不胜举。能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。

教学设计说明

1、 热力学第一定律△U= Q + W中各字母正负值的确定是个难点，

难就难在物理意义不清楚，设计的前半部分都是围绕着这一难点展

开的。

2、 各种能量在一定条件下可以互相转化，转化过程中总能量守恒。

这是一个意识的问题，或者说是悟性，从内心深处感价格的英文 觉到总能量不

变，这是很重要的物理思想。

3、 以前我们学习的机械能守恒定律、动能定理等，还有刚学的热力

学第一定律，它们都是能量守恒定律的特例，都可以统一在能量守

恒定律之中，比如说，汽车刹车直到停下来的过程中，动能减少，

内能增加，也可以说，汽车克服摩擦力做功等于汽车减少的内能。

随堂练习：

1、 一家庭用高压锅煮饭，当水煮沸时跑气了，大量热气喷到了距离高压

锅3米以外的小张手上，但并没有烫伤，为什么？

2、一定质量的气体，气体受热膨胀对外界做了2.010J功，同时它的

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内能增加了1.010J，气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量为多

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少？

3、如图中ABCD是一条长轨道，其中AB段是倾角为的斜面，CD紫薯馅 段

是水平的。BC是与AB和CD都相切的一小段圆弧，其长度可略去不计。

一质量为m 的小滑块在A 点从静止状态释放，沿轨道滑下，最后停在D

点，A点和D点的位置如图所示。现用一沿着轨道方向的力推滑块，使

它缓慢地由D点推回到A 点时停下。设滑块与轨道间的动摩擦因数为，

则推力对滑块做的功等于（ ）

A

h

B

C

D

S

A、mgh B、2mgh

C、mg (s+h / sin) D、mgs+mghcot

4、炮兵打靶时，炮弹在炮膛中加速飞出炮口的过程中，炮膛中的火

药气体温度是变化很大还是范成大 很小？说明理由。

5、一瀑布，落差30 m，假如在下落过程中机械能的减少量全部转化

为水的内能，水的温度升高多少？（水的比热容C =4.210J / kgk ）

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6、说明下列现象中能量是怎样转化的。

A、 水电站发电时，水轮机被水流冲击转动，带动发电机发电。

B、利用地热发电。

C、化学上的电镀过程。

D、植物生长过程。

7、“和平号”空间站已于2001年3月23日成功地坠落在南太平洋海

域，坠落过程中可简化为从一个近圆轨道（可近似看作圆轨道）开始，经

过与大气摩擦，空间站的绝大部分经过升温、熔化，最后汽化而销毁，剩

下的残片坠入大海。此过程中，空间站原来的机械能中，除一部分用于销

毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量E通过其它方式散失，（不

考虑坠落过程中化学反应的能量）。

（1）试导出与下列各物理量的符号表示散失能量 E的公式。

（2）算出E的数值（结果保留两位有效数字）

坠落开始时空间站的质量M = 1.1710Kg；

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轨道离地面的高度为h = 146Km；

坠落空间范围内重力加速度可看做g = 10 m / s ；

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入海残片的质量 m = 1.210Kg；

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入海残片的温度升高△T = 3000K；

入海残片的入海速度为声速v = 340m / s

空间站材料每1千克升温1K平均所需能量C = 1.010J；

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每销毁1千克材料平均所需能量 = 1.010J。

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