粵教版高中物理選修3-3熱力學(xué)第一定律課件

粵教版高中物理選修3-3熱力學(xué)第一定律_課件1目錄熱力學(xué)第一定律的表述與意義熱力學(xué)能、熱量與功熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用理想氣體的內(nèi)能與熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律與熵增加原理熱力學(xué)第一定律的表述與意義01不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化。熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值保持不變。熱力學(xué)第一定律的表述熱力學(xué)第一定律是包括熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒與轉(zhuǎn)化定律，反映了不同形式的能量在傳遞與轉(zhuǎn)換過程中守恒。表明第一類永動機不可能制成，即不消耗能量做功的機械不可能制成。熱力學(xué)第一定律的物理意義ΔU=W+Q，U為系統(tǒng)的內(nèi)能，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，內(nèi)能的變化ΔU由兩部分組成，一部分是外界對系統(tǒng)做功W，另一部分是系統(tǒng)從外界吸收的熱量Q。符號法則：外界對系統(tǒng)做功，W取正值，系統(tǒng)對外界做功，W取負(fù)值；系統(tǒng)從外界吸收熱量，Q取正值，系統(tǒng)向外界放熱，Q取負(fù)值。物理意義：熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式也反映了物理過程的方向性：外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加；系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少。這個關(guān)系也可以理解為做功和熱量傳遞都可以改變內(nèi)能。熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式熱力學(xué)能、熱量與功020102熱力學(xué)能熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部的所有能量，包括分子動能、分子勢能和內(nèi)部的其他能量。符號規(guī)定用符號$U$表示熱力學(xué)能，單位通常為焦耳（$J$）。熱力學(xué)能的概念及符號規(guī)定符號規(guī)定用符號$Q$表示熱量，單位通常為焦耳（$J$）。若系統(tǒng)吸熱，則$Q>0$；若系統(tǒng)放熱，則$Q<0$。熱量在熱力學(xué)過程中，系統(tǒng)與外界之間由于溫差而傳遞的能量。熱量的概念及符號規(guī)定在熱力學(xué)過程中，系統(tǒng)與外界之間由于力的作用而傳遞的能量。用符號$W$表示功，單位通常為焦耳（$J$）。若系統(tǒng)對外做功，則$W>0$；若外界對系統(tǒng)做功，則$W<0$。功符號規(guī)定功的概念及符號規(guī)定熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用0301在等體過程中，系統(tǒng)體積保持不變，因此不對外做功，熱力學(xué)第一定律可簡化為$DeltaU=Q$，即系統(tǒng)內(nèi)能的變化等于系統(tǒng)與外界交換的熱量。02若系統(tǒng)吸熱，則內(nèi)能增加；若系統(tǒng)放熱，則內(nèi)能減少。應(yīng)用舉例：等體過程中的熱量傳遞與內(nèi)能變化計算。等體過程中的熱力學(xué)第一定律0201在等壓過程中，系統(tǒng)壓力保持不變，但體積可以發(fā)生變化，因此系統(tǒng)可以對外做功或接受外界做功。02熱力學(xué)第一定律在等壓過程中可表達(dá)為$DeltaU=Q-W$，其中$W$為系統(tǒng)對外做功或接受外界做功的代數(shù)和。03應(yīng)用舉例：等壓過程中的熱機效率計算。等壓過程中的熱力學(xué)第一定律絕熱過程是指系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的過程，即$Q=0$。在絕熱過程中，熱力學(xué)第一定律可簡化為$DeltaU=-W$，即系統(tǒng)內(nèi)能的變化等于系統(tǒng)對外做功的負(fù)值。應(yīng)用舉例：絕熱膨脹或壓縮過程中的內(nèi)能變化與做功計算。絕熱過程中的熱力學(xué)第一定律理想氣體的內(nèi)能與熱力學(xué)第一定律04溫度升高，理想氣體的內(nèi)能增大；溫度降低，理想氣體的內(nèi)能減小。理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，與體積無關(guān)。理想氣體的內(nèi)能是分子熱運動的動能和分子間勢能的總和。理想氣體的內(nèi)能溫度不變時，理想氣體體積與壓強的乘積為常數(shù)。熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值保持不變。等溫變化熱力學(xué)第一定律理想氣體的等溫變化與熱力學(xué)第一定律絕熱變化系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的變化過程。熱力學(xué)第一定律在絕熱變化中的應(yīng)用ΔU=W，其中ΔU表示內(nèi)能的變化量，W表示外界對系統(tǒng)做的功或系統(tǒng)對外界做的功的代數(shù)和。理想氣體的絕熱變化與熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律與熵增加原理05表述熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化。意義熱力學(xué)第二定律揭示了自然界中宏觀過程的方向性，即不可逆性。它表明，在沒有外界干預(yù)的情況下，自然界的宏觀過程總是自發(fā)地向著無序性增加的方向發(fā)展。熱力學(xué)第二定律的表述與意義熵是表示系統(tǒng)無序程度的物理量，用符號S表示。對于封閉系統(tǒng)，其熵值總是增加的。概念熵的增加意味著系統(tǒng)無序程度的增加，即系統(tǒng)從有序向無序轉(zhuǎn)化。在自然界中，這種轉(zhuǎn)化是不可逆的，因此熵增加原理也被稱為熱力學(xué)第二定律的另一種表述。物理意義熵的概念及物理意義熵增加原理及應(yīng)用舉例原理：在孤立系統(tǒng)中，熵總是增加的，即系統(tǒng)的無序程度總是增加的。這一原理揭示了自然界中宏觀過程的方向性和不可逆性。熱機效率：熱機是將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。根據(jù)熵增加原理，熱機在工作過程中會產(chǎn)生熱量損失和機械摩擦等不可逆因素，導(dǎo)致熱機效率無法達(dá)到100%。制冷機：制冷機是將低溫物體的熱量傳遞到高溫物體的裝置。根據(jù)熵增加原理，制冷機在工作過程中需要消耗一定的功來克服熱量傳遞的自然趨勢，因此制冷機的效率也受到限制。生態(tài)系統(tǒng)：生態(tài)系統(tǒng)是一個復(fù)雜的自組織系統(tǒng)，其中生物和環(huán)境之間通過