《第一节 热力学第一定律》课件_高中物理_选择性必修 第三册_粤教版.pptxVIP

热力学第一定律主讲人：

目录热力学第一定律概述01热力学第一定律的应用03定义与原理02实验与例题分析04

热力学第一定律概述01

热力学定律简介能量守恒原理热力学第一定律即能量守恒定律，表明能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。内能的概念内能是系统内部微观粒子运动和相互作用的总和，热力学第一定律强调内能变化与热和功的关系。

热力学第一定律的提出19世纪初，科学家们通过实验发现能量守恒的概念，为热力学第一定律奠定了基础。能量守恒的早期认识迈耶在1842年提出了能量守恒的理论，即热力学第一定律的雏形，强调了能量的转换和守恒。迈耶的理论贡献焦耳通过机械功转换为热能的实验，精确测量了能量转换的量，为定律提供了实验依据。焦耳的实验研究亥姆霍兹在1847年对热力学第一定律进行了数学表述，使其成为热力学中一个基本的定量定律。亥姆霍兹的数学表热力学第一定律的意义能量守恒的科学基础热力学第一定律确立了能量守恒的概念，为各种能量转换和守恒提供了理论依据。工程应用的指导原则在工程领域，热力学第一定律指导了能量转换设备的设计，如发动机和热泵等。

定义与原理02

能量守恒概念能量守恒表明能量在转换过程中总量不变，例如燃烧煤炭释放热能转化为机械能。能量转换01能量守恒也体现在传递过程中，如热传递中热量从高温物体向低温物体转移。能量传递02能量可以存在于多种形式，如热能、动能、势能等，但总和保持不变。能量形式03例如焦耳实验通过机械功转化为热能，验证了能量守恒定律的正确性。能量守恒定律的实验验证04

系统与环境的划分系统是指我们研究的特定部分，可以是物质、能量或过程的集合。系统的定义系统的边界是区分系统与环境的假想界面，可以是固定的或可移动的，影响能量和物质的传递。系统与环境的边界环境是指系统之外的所有部分，系统与环境之间可以进行能量和物质的交换。环境的概念

内能的定义内能是系统微观粒子动能和势能的总和，是描述系统热力学状态的函数。内能作为系统状态函数根据热力学第一定律，系统内能的改变等于外界对系统做的功和系统吸收的热量之和。内能与能量守恒

热力学第一定律的数学表达01能量守恒定律热力学第一定律表明能量守恒，即系统内能的增加等于外界对系统做的功与系统吸收的热量之和。02内能变化的计算内能变化ΔU等于系统吸收的热量Q减去系统对外做的功W，即ΔU=Q-W。03热功当量热力学第一定律引入了热功当量的概念，即一定量的热能与相应的功之间存在固定的转换关系。

热力学第一定律的应用03

热机效率分析卡诺循环是理想热机模型，其效率仅取决于热源和冷源的温度，是热机效率分析的理论基础。卡诺循环的效率01实际热机由于存在摩擦和热损失，效率低于卡诺效率，但分析实际热机效率有助于优化设计。实际热机效率02

热量传递过程导热导热是热量通过固体材料内部传递的过程，如金属棒一端加热，热量逐渐传递到另一端。对流对流是流体（液体或气体）中热量传递的方式，例如热水在容器中上升，冷水下沉形成循环。辐射辐射是通过电磁波传递热量，如太阳光照射到地球表面，传递太阳的热能。相变传热相变传热涉及物质状态变化时的热量吸收或释放，例如水在沸腾时吸收热量转化为蒸汽。

热力学循环应用内燃机通过燃烧燃料产生热能，利用热力学循环将热能转化为机械能，推动汽车等交通工具。内燃机的工作原理制冷系统利用逆卡诺循环原理，通过压缩和膨胀过程实现制冷，广泛应用于空调和冰箱中。制冷系统的设计

实验与例题分析04

实验验证方法通过测量物体在不同状态下的能量变化，验证热力学第一定律中能量守恒的概念。能量守恒实验利用绝热容器进行实验，观察气体在绝热过程中的温度和压力变化，验证能量守恒和转换。绝热过程分析构建卡诺循环模型，通过实验模拟热机的工作过程，展示能量转换的效率。卡诺循环模拟

典型例题解析通过分析一个封闭系统的热力学过程，展示能量守恒定律在实际问题中的应用。能量守恒的验证利用理想气体状态方程解决涉及温度、压力、体积和摩尔数变化的问题。理想气体状态方程通过计算卡诺热机的效率，深入理解热力学第一定律对热机性能的影响。热机效率计算分析一个气体在绝热过程中内能和温度的变化，说明绝热过程中的能量转换。绝热过程分析

解题技巧与策略明确系统的边界和外界，有助于正确识别能量的输入和输出，是解题的关键步骤。分析系统边界熟练运用ΔU=Q-W方程，准确计算内能变化、热量和功，是解题的核心技巧。应用热力学第一定律方程掌握能量守恒的概念，明确系统能量变化与外界能量交换的关系，是解题的基础。理解能量守恒原理01、02、03、

参考资料(一)

定律表述01

定律表述热力学第一定律可以用以下公式表示：ΔU=Q-W其中*ΔU是系统内能的变化量*Q是系统吸收的热量*W是系统对外做的功这个公式表明，