《2 热力学第一定律》优质课教学设计（统编人教版）下载

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热力学第一定律的内容、符号法则

热力学第一定律的应用

【教学难点】

热力学第一定律的符号法则

【教具】

“第一类永动机”模型

【教学过程】引入

1．提出问题 问题讨论

我们知道做功和热传递都可以改变物体的内能，且作用效果使相同的。如果在热传递的同时，外界也对物体做功（或做功的同时，和外界有热交换），情形会怎样，我们应该怎样定量处理这类问题呢？——

一、热力学第一定律

请大家在下面的表格中填入适当的结果（提示性表述中可用总公司和分公司的结算关系、国内贸易和对外贸易来类比…）：

内能改变 热传递 做功 增加20J 吸收10J (对物体做功10J) 增加20J (吸收10J) 对物体做功10J 增加20J 吸收30J (物体对外界做功10J) 增加20J （放出20J） 对物体做功40J （不变） 放出30J 对物体做功30J 以上的穷举讨论可不可以上升到理论的高度，用一个精练的式子表达出来呢？

学生寻找关系…教师提示：符号修正→正式板书——

ΔU = Q + W

符号法则：Q——吸热取“+”，放热取“－”；

W——对物体做功取“+”，物体对外界做功取“－”；

规定了右边的符号法则之后，右边事实上成了一个代数的表达式，根据我们的经验，等式左边也会出现负值。下面我们探讨左边的符号法则，在上表中填加一行——

(减少10J) 放出30J 对物体做功20J 由这个补充可知，ΔU的符号法则为（补充板书）——

ΔU——增加取“+”，减少取“－”。

我们把以上的结论称之为热力学第一定律，它表征的是内能改变、热传递和做功三者之间的定量关系。

【例1】空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2×105 J的功，同时空气的内能增加了1.5×105 J，这一过程中空气向外界传递的热量是多少？

【解析】选择被压缩的空气为研究对象，根据热力学第一定律有ΔU＝W＋Q.

由题意可知W＝2×105 J，ΔU＝1.5×105 J，代入上式得

Q＝ΔU－W＝1.5×105 J－2×105 J＝－5×104 J.

负号表示空气向外释放热量，即空气向外界传递的热量为5×104 J．