人教版 (2019)第三章 热力学定律2 热力学第一定律评课课件ppt

这是一份人教版 (2019)第三章 热力学定律2 热力学第一定律评课课件ppt，共52页。PPT课件主要包含了焦耳定律，系统内能增加，系统内能减小，热量Q，系统从外界吸收热量，系统向外界放出热量，外界对系统做的功，外界对系统做正功，外界对系统做负功，气体的内能增大等内容，欢迎下载使用。

做功和热传递都能够改变物体的内能。
如果外界既对物体做功，又向物体传热，物体的内能变化如何描述呢？
观点：热是一种没有重量、可以在物体中流动的物质。
无法解释伦福德摩擦生热实验。
证据：物体有一定的温度，是因为里面含有一定量的热质，物体的温度变化是因为热质的流入或者放出。
1卡（cal）:1g水升高1℃吸收的热
1797-1798年伦福德炮筒钻孔实验
现象：只要机器做功不停，热就源源不断地产生。
质疑：如果热是一种物质，不可 能源源不断地凭空产生。
观点：热是粒子运动的表现，物体由于粒子的剧烈运动而发热。
假设：摩擦生热现象中，热的来源是机械运动。
实验证据：热功当量的测定
英国，焦耳1818-1889
浆叶搅拌法和铸铁摩擦法测热功当量值的数据
焦耳测量值：4.16 J/cal
当代测量值：4.18 J/cal
结论：（1）热不是一种物质，而是传递的一种能量。
（2）热和功之间有确定的关系。
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。
内能变化：系统末状态的内能减去初状态的内能
热传递过程中传递能量的多少。
热力学系统为密闭气体时的功
外界对气体做正功W > 0
外界对气体做负功W < 0
例题1：密闭容器内有一定质量的气体。（1）气体吸收热量的同时外界对它做功，气体的内能如何变化？
吸热：Q > 0外界对气体做功：W > 0 ΔU = Q + W
例题1：密闭容器内有一定质量的气体。（2）若气体吸收热量的同时体积膨胀对外做功，则此过程的末态与初态相比，气体的内能如何变化？
内能可能变大，可能变小，也可能不变
吸热：Q > 0 气体对外做功：W < 0 ΔU = Q + W
例题2：烧瓶中的橡胶塞连接一根玻璃管，玻璃管内有一段水柱，将一定量的气体密闭在烧瓶内，用手接触烧瓶后，气体膨胀，使水柱缓慢向外移动。
（1）瓶内气体的体积从V1变成了V2，这个过程中瓶内的气体对水柱做了多少功？
等压膨胀时气体对外界做正功 W = P0·（V2-V1）
（2）密闭容器内的气体吸收了500J的热量，同时膨胀对外做功200J，气体的内能如何变化？
吸热：Q = 500J
外界对气体做负功，W = - 200J
气体内能增大了300J
（3）若在另一个过程中，测得气体的内能增大了600J，气体膨胀对外做了300J的功，在这个过程中气体是吸热还是放热了？
外界对气体做负功：W = -300J
人们对热本质的认识有一个发展的过程。
理论和实验相互促进。
内能与其他形式能量的转化过程中，总能量是守恒的。
“物理学的任务是发现普遍的自然规律。因为这样的规律的最简单的形式之一表现为某种物理量的不变性，所以对于守恒量的寻求不仅是合理的，而且也是极为重要的研究方向。”——德国物理学家劳厄
2.各种自然现象之间的联系与转化
法国科学院在1775年郑重声明：
“本科学院以后不再审查有关永动机的任何设计。”
1.化学变化过程中的能量关系
俄国，盖斯1802-1873
盖斯定律任何化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，放出的总热量相同。
2.迈尔在生物学方面的研究
德国，迈尔1814-1878
现象：在热带船员的静脉血比在欧洲时更红。
猜想1：食物中的化学能和内能等效。
现象：海水在暴风雨中比较热。
猜想2：机械运动与热运动是等效的。
哲学思想：无不生有，有不变无
观点：能量就是不灭的，能够转化的、无重量的客体。
3.焦耳热功当量的测量
机械能、电能、内能在转化时是守恒的
4.亥姆霍兹的理论概括
德国，亥姆霍兹 1821-1894
哲学思想：自然界存在一种不变的或者守恒的量。
“能量守恒定律与自然科学中的任何一个已知现象都不矛盾，而且大量的现象证实了它。”
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移的过程中，其总量不变。
燃料燃烧化学能→光能、内能
火力发电化学能→内能→电能
各种用电器电能→内能、光能机械能、化学能
各种形式的能量及其转化
原子核衰变过程中能量守恒吗？
β衰变：中子衰变成质子和电子
实验现象：衰变后的能量小于衰变前的总能量
能量守恒 演绎推理
假设：存在一种未知中性粒子带走了部分能量
永动机不能制造成功的原因
永动机违背了能量守恒定律，是不可能制成的。
除了要为焦耳、亥姆霍兹和迈尔这些做了杰出贡献的科学家树碑立传外，还应建立一个无名英雄纪念碑，其上最合适的铭文将是“纪念为实现永动机的奋斗而失败的人们。”——冯端
1、揭示了自然规律的多样性和统一性
2、能量守恒定律是普遍适用的规律
3、能量守恒定律是指导科学实践的有力武器
运用能量守恒定律分析生活中的现象
问题1：乒乓球在下落过程中受到了哪些力？
问题2：乒乓球下落的过程中能量是如何转化的？
情境：乒乓球在空气中下落
运用能量守恒定律解释生活中的现象
问题3：乒乓球与地面碰撞的过程中能量是如何转化的？
问题4：为什么乒乓球与地面碰撞后，反弹能到达的高度越来越低？
热力学第一定律、能量守恒定律之间有何联系？
热力学第一定律是能量守恒定律的在热学中的表述。
1.查阅资料了解历史上的永动机。
2.在能量守恒定律的建立过程中有很多科学家做出了贡献，请查阅资料了解他们的生平和科学研究经历。