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1、热力学第一定律教案我推荐第一篇：热力学第一定律教案我推荐 教学重点：热力学第一定律和能量守恒定律 教学难点：永动机 一、热力学第一定律 改变物体内能的方式有两种：做功和热传递 运用此公式时，需要注意各物理量的符号：物体内能增加时， 为负；外界对物体做功时， 为负 为正，物体对外界做功时， 为正，物体内能减少时，为负；物体吸收热量时， 为正，物体放出热量时， 例1：下列说法中正确的是： A、物体吸收热量，其内能必增加 B、外界对物体做功，物体内能必增加 C、物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能减少 D、物体温度不变，其内能也一定不变 答案：C 评析：在分析问题时，要求考虑比较周全，既要考虑到内
2、能包括分子动能和分子势能，又要考虑到改变内能也有两种方式：做功和热传递 例题2：空气压缩机在一次压缩中，空气向外界传递的热量2.0 105J，同时空气的内能增加了1.5 105J. 这时空气对外做了多少功？ 解：根据热力学第一定律 知 1.5 105J - 2.0 105J = -0.5 105J 所以此过程中空气对外做了0.5 105J的功 二、能量守恒定律 1、复习各种能量的相互转化和转移 2、能量守恒定律：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别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变（学生看书学习能量守恒定律内容） 3、能量守恒定律的历史
3、意义 三、永动机 永动机的原理违背了能量守恒定律，所以是不可能的 举例说明几种永动机模型 四、作业 第二篇：热力学第一定律教案1 热力学第一定律 一、改变内能的两种方式：做功和热传递 1做功可以改变物体的内能 【生活实例】列举锯木头和用砂轮磨刀具，锯条、木头和刀具温度升高，说明克服摩擦力做功，可以使物体的内能增加。如果外力对物体做功全部用于物体内能改变的情况下，外力做多少功，物体的内能就改变多少。如果用W表示外界对物体做的功，用E表示物体内能的变化，那么有W=E。功的单位是焦耳，内能的单位也是焦耳。 【演示】演示压缩空气，硝化棉燃烧。说明外力压缩空气过程，对气体做功，使气体的内能增加，温度升高
4、到棉花的燃点而使其燃烧。 以上实例说明做功可以改变物体的内能。 2热传递可以改变物体的内能 【生活实例】在炉灶上烧热水，火炉烤热周围物体，这些物体温度升高内能增加。这些实例说明依靠热传递方式也可以使物体的内能改变。物体吸收热量，内能增加。物体放出热量，物体的内能减少。如果传递给物体的热量用Q表示，物体内能的变化量是E，那么，Q=E。 热量的计算公式有：Q=cmt。热量的单位是焦耳，过去的单位是卡。 所以做功和热传递是改变物体内能的两种方式。 3做功和热传递对改变物体的内能是等效的。 4做功和热传递的区别 虽然做功和热传递对改变物体的内能是等效的，但是这两种方式的物理过程有本质的区别。做功使物体
5、内能改变的过程是机械能转化为内能的过程。而热传递的过程只是物体之间内能的转移，没有能量形式的转化。 例： 1在下列过程中，通过热传递增加物体内能的是 A 火车经过铁轨后铁轨的温度升高 B压缩筒内乙醚，使其燃烧 C铁棒被太阳晒热 D.汽车刹车后，轮胎变热 2物体的内能增加这是因为 A一定是由于物体吸收了热量 B一定是由于对物体做了功 C可能是由于物体吸收了热量，也可能是由于对物体做了功 3说明下列各题中内能改变的方法： (1)一盆热水放在室内，一会就凉了，_； (2)高温高压的气体，迅速膨胀，对外做功，温度降低，_。 (3)铁块在火炉上加热，一会儿热得发红，_； (4)打气筒给车胎打气，过一会筒
6、壁发热，_ (5)冬天人们往手上呵气取暖，_； (6)两手互相摩擦取暖，_。 二、热力学第一定律 1 、做功W、热传递Q、内能变化U的物理意义 1做功：做功使物体内能发生变化，实质是能量的转化，是一种形式的能量向另一种形式的能转化。功是能量转化的量度。 2热传递：是能量的转移，内能由一个物体传递给给另一个物体，传递的能量用Q表示。 3内能的改变：是物体内所有分子动能和势能之和发生了变化，宏观表现在温度和体积上的变化。 2、W、Q、U正负号的确定 1W，外界对物体做功，W取正值；物体对外界做功，W取负值。 2Q，物体吸热，Q取正值；物体放热，Q取负值。 3，U，物体内能增加，U取正值；物体内能减
7、少，U取负值。 3、W、Q、U之间的关系 一个物体，如果它既没有吸收热量也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，它的内能就增加多少 U=W 一个物体，如果它既没有对外做功，也没有其他物体对它做功，那么，它从外界吸收多少热量，它的内能就增加多少 U=Q 如果外界既向物体传热又对物体做功，那么物体内能的增加量就等于物体吸收的热量和外界对物体做的功之和用U表示物体内能的增加量，用Q表示物体 吸收的热量，用W表示外界对物体做的功，那么 U=Q+W 这个式子所表示的，内能的变化量跟功、热量的定量关系，在物理学中叫做热力学第一定律 物体内能的增加等于物体从外界吸收的热量与外界对物体所做的功的总和。 【例题
8、】 一定量的气体从外界吸收了2.6105J的热量，内能增加了4.2105J外界对气体做了多少功？ 解 由(1)式得 W=UQ =4.2105J2.6105J =1.6105J 外界对气体做的功是1.6105J 思考与讨论 上题中，如果气体吸收的热量仍为2.6105J，但是内能只增加了1.6105J，计算结果W将为负值怎样解释这个结果？一般地讲，U、Q、W的正值和负值各代表什么物理意义？ 第三篇：工程热力学-热力学第一定律讲稿 热力学第一定律 一、热力学第一定律的实质 自然界的物质处于不断地变化中，转化中的守恒与守恒中的转化时自然界的基本法则之一。人们从无数的实践经验中总结出：自然界一切物质都具
9、有能量，能量既不能创造也不能消灭，各种不同形式的能量都可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种能量形式转变到另一种能量形式，但在转移过和转变程中，它们的总量保持不变。这一规律称为能量守恒与转换定律。 而热力学第一定律就是能量守恒与转换定律在热现象中应用，它确定了热力工程中热力系与外界进行能量交换时，各种形态的能量在数量上的守恒关系。在工程热力学中热力学第一定律可以表述为：热可以变为功，功也可以变为热，一定的热量消失时必产生相应的功，消耗一定量的功时必出现与之对应的一定量的热。 二、热力系统常用到的能量形式 （一）、储存能 1、内储存能热力学能（U）： 组成热力系统的大量微观粒子本身所具有的
10、能量。 热力学能是下列各种能量的总和：（1）分子热运动所形成的内动能。 （2）分子间相互作用力所形成的内位能。 （3）构成分子的化学能和构成原子的的原子能。 2、外储存能（1）宏观动能（Ek）：相对于热力系统以外的的参考坐标，由于宏观运动速度 而具有的能量。Ek=12mc2f （2）重力位能（Ep）：在重力场中，热力系统由于重力作用而具有的能量。 Ep=mgz 3、热力系统的总储存能（E） ： 是内储存能与外储存能之和，即： E=U+Ek+Ep=U+ e=u+12cf212mc2f+mgz 或 +gz （二）迁移能：能量从一个物体传递到另一个物体有两种方式做功和传热，传递过程中的功 量和热量称
11、为迁移能。热力系统与外界存在势差时，进行的能量交换途径有三种：功量交换、热量交换、质量交换。 1、功量（1）体积功：在压力差的作用下，热力系统体积膨胀或收缩时与外界交换的功量。 （2）轴功（Ws）：热力系统通过叶轮机械的轴和外界交换的功量。 2、热量：系统与外界在温差的推动下通过微观粒子的无规则运动而传递的能量。 3、随质量交换传递的能量 （1）流动工质的储存能：流动工质本身具有热力学能、宏观动能和重力位能，会随工质的的流进（流出）系统而带入（带出）系统。这部分能量为： E=U+12mc2f+mgz 或 e=u+12cf2+gz （2）流动功（推动功）（Wf）：工质在开口系统中流动而传递的功。
12、流动功与体积功不同，流动功只有在工质流动过程中才会出现，做流动功时工质的流动状态不发生变化，当然也不存在能量形态的转化，工质做流动功是只起到传递能量的作用。 W f=(pV)2-(PV)1 或 wf1 =p2v2-p1v1 三、热力学第一定律的基本能量方程 设想有一热力系如上图所示，其总能量为 E=U+Ek+Ep 假定这一热力系在一段极短的时间dt内从外界吸收了微小的热量dQ,又从外界流入了每千克总能量为e1的质量dm1与此同时热力系对外界做出了微小的总功dWtot，并向外界流出了每千克总能量为e2的质量dm2，经过时间dt后，热力系的总能量变为E+dE。 热力学第一定律的能量方程，就是系统变
13、化过程中的能量平衡方程式，文字表达式为：加入热力系的能量总和 热力系输出的能量总和 = 热力系总能量的增量 即： (dQ+e1m1)-(dWtot+e2dm2)=(E+dE)-E dQ=dE+(e2dm2-e1dm1)+dWtot （1） 对有限长时间t积分得 ： Q=DE+(et2dm2-e1dm1)+Wtot （2） 式（1）和式（2）为热力学第一定律最基本的表达式，适用于任何工质进行的任何无摩擦或有摩擦的过程。 四、闭口系统的能量方程 在闭口系统中，（1）热力系的宏观能量变化很小，宏观动能和重力位能可以忽略，因此，热力系中能量的变化就等于热力学能的变化量，即：DE=DU。（2）另外对于闭
14、口系统它与外界无质量交换，即：dm1=0 dm2=0（3）所做的功是体积功。所以闭口系统的能量方程可简化为： 微元热力过程下：dQ=dU+dW;dq=du+dw 总热力过程下 ：Q=DU+W;q=Du+w 五、开口系统的能量方程 在实际工程中，工质要在热力装置中循环不断的流经各相互衔接的热力设备，完成不同的热力过程实现能量转换对这类有工质流进和流出的热力设备（如燃气轮机、汽轮机、叶轮 2 式压气机）常采用开口系统即控制体积的分析方法。 我们把控制体内质量和能量随时间而变化的过程称为不稳定流动过程。把系统内质量和能量不随时间变化，各点参数保持一定的称为稳定流动过程。下面从最普遍额不稳定流动过程着手导出开口系统
