1、第十章第十章熱力學定律熱力學定律高中物理選修高中物理選修33問題問題1 11.1.一個物體，它既沒有吸收熱量也沒有放出一個物體，它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量，那么熱量，那么如果外界做的功為，則它的內能如何變如果外界做的功為，則它的內能如何變化？變化了多少？化？變化了多少？如果物體對外界做的功為，則它的內能如果物體對外界做的功為，則它的內能如何變化？變化了多少？如何變化？變化了多少？U=WU=W（絕熱過程）（絕熱過程）問題問題2 22.2.一個物體，如果外界既沒有對物體做功，一個物體，如果外界既沒有對物體做功，物體也沒有對外界做功，那么：物體也沒有對外界做功，那么：如果物體吸收熱量，它的內能如

2、何變化？如果物體吸收熱量，它的內能如何變化？變化了多少？變化了多少？ 如果放出熱量，它的內能如何變化？變如果放出熱量，它的內能如何變化？變化了多少？化了多少？ U=QU=Q（單純熱傳遞）（單純熱傳遞） 如果物體在跟外界同時發生做功和如果物體在跟外界同時發生做功和熱傳遞的過程中，內能的變化熱傳遞的過程中，內能的變化UU與與熱熱量量及做的及做的功功之間又有什么關系呢？之間又有什么關系呢？ U=W+Q 該式表示的是功、熱量該式表示的是功、熱量跟內能跟內能改變改變之間之間的定量關系，在物理學中叫做的定量關系，在物理學中叫做熱力學第一熱力學第一定律定律. . 1. 1. 內容：內容：2.2.表達式：表達

3、式：一一. .熱力學第一定律熱力學第一定律研究功、熱量跟內能變化之間的定量關系研究功、熱量跟內能變化之間的定量關系 一個熱力學系統的內能增量一個熱力學系統的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和做的功的和U=W+QU=W+Q物理量物理量 符號符號意義意義符號符號意義意義WW+ +QQ+ +UU+ +3.3.書書P P5454思考與討論思考與討論符號的意義？符號的意義？外界對系外界對系統做功統做功系統對外系統對外界做功界做功系統吸系統吸收熱量收熱量系統放系統放出熱量出熱量內能增加內能增加內能減少內能減少4.4.幾種特殊情況幾種特殊情況（1 1）.

4、.若過程絕熱若過程絕熱（2 2）. .若過程不做功若過程不做功（3 3）. .若過程內能不變若過程內能不變U=WU=WU=QU=QW+Q=0W+Q=0， W=-QW=-Q例例1.1.一定質量的氣體，在被壓縮過程中外一定質量的氣體，在被壓縮過程中外界對氣體做功界對氣體做功300J300J，但這一過程中氣體，但這一過程中氣體的內能減少的內能減少300J300J，問此過程過程中氣體，問此過程過程中氣體是吸熱還是放熱？吸收（或放出）多少是吸熱還是放熱？吸收（或放出）多少熱量？熱量？解：由題意知：解：由題意知：W=300JW=300J，U= -300JU= -300J， 由由U=W+QU=W+Q可得：可

5、得： Q=U-W Q=U-W =-300J-300J= -600J =-300J-300J= -600J Q Q為負，表示氣體放熱為負，表示氣體放熱600J 600J 二二. .能量守恒定律能量守恒定律 能量既不會憑空產生，也不會憑空消能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，失，它只能從一種形式它只能從一種形式轉化轉化為另一種形為另一種形式，或者從一個物體式，或者從一個物體轉移轉移到別的物體，到別的物體，在轉化或轉移的過程中其在轉化或轉移的過程中其總量不變總量不變，這，這就是能量守恒定律就是能量守恒定律 。. .自然界存在著多種不同形式的運動，自然界存在著多種不同形式的運動，每種每種運動對應著一種

6、形式的能量運動對應著一種形式的能量。如機械運動對應如機械運動對應機械能；分子熱運動對應內能；電磁運動對應機械能；分子熱運動對應內能；電磁運動對應電磁能。電磁能。. .不同形式的能量之間可以相互轉化不同形式的能量之間可以相互轉化。摩擦可。摩擦可以將機械能轉化為內能；熾熱電燈發光可以將電以將機械能轉化為內能；熾熱電燈發光可以將電能轉化為光能。能轉化為光能。(3).(3).熱力學第一定律、機械能守恒定律都是能熱力學第一定律、機械能守恒定律都是能量守恒定律的具體體現。量守恒定律的具體體現。(4).(4).能量守恒定律適用于任何物理現象和物理過程能量守恒定律適用于任何物理現象和物理過程三三. . 永動機

7、不可能制成永動機不可能制成閱讀閱讀P P5555回答一下問題回答一下問題1.1.第一類永動機第一類永動機. . 概念：概念：結果：結果：違背能量守恒定律違背能量守恒定律無一例外地歸于失敗無一例外地歸于失敗原因：原因：2.2.永動機給我們的啟示永動機給我們的啟示. . 人類在利用和改造自然時，必須遵循自然人類在利用和改造自然時，必須遵循自然定律定律 不需要任何動力或燃料，卻能源源不不需要任何動力或燃料，卻能源源不斷地對外做功。斷地對外做功。書書P P5656 說一說歷史上的永動機模型說一說歷史上的永動機模型奧恩庫爾的永動機模型奧恩庫爾的永動機模型 據說，據說，1313世紀有世紀有一個法國人叫奧恩

8、庫爾一個法國人叫奧恩庫爾的，他在一個輪子的邊的，他在一個輪子的邊緣上等間隔地安裝了緣上等間隔地安裝了1212根可活動的錘桿。根可活動的錘桿。他設想一旦輪子被啟動他設想一旦輪子被啟動, ,由于輪子右邊的各個重由于輪子右邊的各個重錘距輪軸更遠些錘距輪軸更遠些, ,就會驅就會驅動輪子按箭頭方向永不動輪子按箭頭方向永不停息地轉動下去。停息地轉動下去。歷史上的永動機模型歷史上的永動機模型滾珠永動機滾珠永動機 滾珠永動機是滾珠永動機是利用格板的特殊形狀，利用格板的特殊形狀，使一邊重球滾到比另使一邊重球滾到比另一邊的距離輪心遠些一邊的距離輪心遠些的地方。設計者本以的地方。設計者本以為在兩邊重球的作用為在兩邊

9、重球的作用下會使輪子失去平衡下會使輪子失去平衡而轉動不息，但試驗而轉動不息，但試驗的結果卻是否定的。的結果卻是否定的。其實這臺機器是靠其實這臺機器是靠慣性來維持短時運慣性來維持短時運動的。動的。 歷史上的永動機模型歷史上的永動機模型軟臂永動機軟臂永動機 軟臂永動機的臂可以軟臂永動機的臂可以彎曲。臂上有槽，小球沿彎曲。臂上有槽，小球沿凹槽滾向伸長的臂端，使凹槽滾向伸長的臂端，使力矩增大。轉到另一側，力矩增大。轉到另一側，軟臂開始彎曲，向軸心靠軟臂開始彎曲，向軸心靠攏。設計者認為這樣可以攏。設計者認為這樣可以使機器獲得轉矩。然而，使機器獲得轉矩。然而，他沒有想到他沒有想到力臂雖然縮短力臂雖然縮短了

10、，力卻增大了，轉輪只了，力卻增大了，轉輪只能停止在原地能停止在原地 歷史上的永動機模型歷史上的永動機模型阿基米德螺旋永動機阿基米德螺旋永動機 把水從蓄水池里汲到上面的水把水從蓄水池里汲到上面的水槽里，讓它沖擊水輪使之轉動，輪槽里，讓它沖擊水輪使之轉動，輪子在帶動水磨的同時，又通過一組子在帶動水磨的同時，又通過一組齒輪帶動螺旋汲水器把水重新提到齒輪帶動螺旋汲水器把水重新提到水槽里去。這樣，整臺機械就可以水槽里去。這樣，整臺機械就可以永不停息地運轉下去。這樣的設計永不停息地運轉下去。這樣的設計當然也必然以失敗告終。當然也必然以失敗告終。因為即使因為即使沒有摩擦力，從水槽中流下的水的沒有摩擦力，從水

11、槽中流下的水的沖力沖力, ,也不足以既帶動水磨工作也不足以既帶動水磨工作, ,又又帶動汲水器把全部流下的水重新汲帶動汲水器把全部流下的水重新汲回到原來的高度。回到原來的高度。 1 1、下列說法正確的是、下列說法正確的是 （ ）A A外界對氣體做功，氣體的內能一定增大外界對氣體做功，氣體的內能一定增大B B氣體從外界吸收熱量，氣體的內能一定氣體從外界吸收熱量，氣體的內能一定增大增大C C氣體的溫度越低，氣體分子無規則運動氣體的溫度越低，氣體分子無規則運動的平均動能越大的平均動能越大D D氣體的溫度越高，氣體分子無規則運動氣體的溫度越高，氣體分子無規則運動的平均動能越大的平均動能越大DD2 2、一

12、定質量的理想氣體，從某一狀態開始，一定質量的理想氣體，從某一狀態開始，經過一系列變化后又回一開始的狀態，用經過一系列變化后又回一開始的狀態，用W W1 1表示外界對氣體做的功，表示外界對氣體做的功，W W2 2表示氣體對外界表示氣體對外界做的功，做的功，Q Q1 1表示氣體吸收的熱量，表示氣體吸收的熱量，Q Q2 2表示氣表示氣體放出的熱量，則在整個過程中一定有體放出的熱量，則在整個過程中一定有A AQ Q1 1QQ2 2=W=W2 2WW1 1B BQ Q1 1=Q=Q2 2C CW W1 1=W=W2 2 D DQ Q1 1QQ2 2A點撥：點撥：整個過程的內能不變，整個過程的內能不變， U= 0 U= 0 由熱力學第一定律由熱力學第一定律 U=WU=W總總+Q+Q總總=0=0QQ總總= - W= - W總總 Q Q1 1QQ2 2=W=W2 2WW1 13.3.一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對外一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對外做 功 ， 則 此 過 程 的 末 態 與 初 態 相 比 ，做 功 ， 則 此 過 程 的 末 態 與 初 態 相 比 ， （ ）A A氣體內能一定增加氣體內能一定增加 B B氣體內能一定減小氣體內能一定減小C C氣體內能一定不變氣體內能一定不變 D D氣體內能是增是減不能確定氣