大学物理课程分课次教案(32)new

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1、大学物理课程分课次教案（32）一、教学目的与要求1、使学生深刻理解功、热量和内能的概念；2、使学生熟练掌握热力学第一定律；3、应用热力学第一定律于理想气体等值过程（等体过程、等压过程、等温过程）。二、教材内容与补充内容教材内容：ch10热力学基础10.1热力学第一定律；10.2理想气体的应用（10.2.1,10.2.2,10.2.3）P23-29三、重点与难点重点：热力学第一定律难点：功、热量、内能等物理量的特性；功的计算。四、教学组织教学形式：多媒体结合板书导入新课：（2′）ch10-1热力学第一定律

2、（48′）一、热量、功、内能（12′）1、热量：是一种由于温度差异而引起传递的那部分能量，其本质是被传递的能量。Vf2、功：气体体积从初态的Vi变化致终态Vf所做的功为WpdV。VI3、内能：物体中所有分子无规则运动动能+势能（分子振动势能、相互作用势能）。4、功与热量的等效性（1）焦耳用实验证明：如用做功和传热的方式使系统温度升高相同时，所传递的热量和所做的功总有一定的比例关系，即：1卡热量=4.18焦耳的功（2）功与热量具有等效性。5、说明：⑴E是状态的单值函数，由（T,P,V）决定。（T,P,

3、V中只有2个独立变量），E为态函数，其增量仅与始末二状态有关，与过程无关。⑵理想气体，EET是温度的单值增加函数。（3）热力学过程中的功是过程量，与初态、终态及系统所有的中间态有关。（4）热传递不仅依赖于初态和终态，也与中间过程有关，热量也是过程量。二、热力学第一定律（24′）1、表述：系统从外界吸收的热量，一部分用来使系统的内能增加，一部分用来对外界做功。2、数学表达式：QEW（积分表达式）3、讨论（1）本质：能量守恒定律；（2）正负号规定：系统向外界吸热时Q0，系统向外界放热时Q0

4、；系统对外界做功时W＞0，外界对系统做功时W＜0；系统内能增加时，E＞0，系统内能减少时，E＜0。（3）微分表达式对于一个无限小准静态过程，热力学第一定律可以表示为：dQdEdW（4）对于只有体积功的气体系统，有：V2QEpdVV1（5）第一类永动机是不可能制造成功的。三、例题分析：热力学第一定律的应用（引导学生课堂分析、思考，12′）例1、如下图所示，一定量的理想气体经历ACB过程时吸热200J，则经ACBDA过程时吸热为多少？解：由图可见，TA=TB，所以，经历ACB过程，内能增量△

5、E=0，系统对外作功等于系统吸收的热量200J。系统经ACBDA过程是循环过程，内能增量△E=0，系统吸收的热量等于系统对外作功，由图可见，系统对外作功为：53W200410(41)101000J因此，经ACBDA过程时吸热为：Q=-1000J例2、如右图所示，系统从状态A沿ABC变化到状态C的过程中，外界有326J的热量传递给系统，同时系统向外作功126J。当系统从状态C沿另一曲线路径CA返回到状态A时，当外界对系统作功52J，则此过程中系统是吸热还是放热？传递的热量是多少？解：系统

6、经ABC过程所吸收的热量及对外所作的功为QABC=326J，AABC=126J，则由热力学第一定律可得：由状态A到状态C过程中系统内能的增量△EAC=QABC－AABC=200J由此可得：系统从状态C到状态A内能的增量为△ECA=－200J。系统从状态C到状态A吸收的热量为：QCA=△ECA+ACA=－200－52=－252（J）式中负号表示系统向外界放热252J。注意强调重点：CA是一未知过程，向外界放热是过程的总的效果，而对其中的每一微过程来讲并不一定都是放热。ch10-2理想气体的应用（10.2.

7、1,10.2.2,10.2.3）（50′）热力学第一定律适用于任何系统（固体、液体、气体）的任何过程。在此，用热力学第一定律研究理想气体的几个过程。讨论这些过程的基本公式是1．热力学第一定律QEW或dQdEdWMiMi2.理想气体内能公式ERT或dERdTM2M2molmolV2功ddWpVWpVdV1M3.理想气体状态方程pVRT以及各等值过程方程Mmol10.2.1等体过程（15′）过程特征：气体体积V=恒量，dV=0气体对外不做功，即pdV=0，W=0由热力学第一定律，得Mi

8、QEER(TT)V2121M2mol上式说明在等体过程中，系统从外界吸收的热量（Q0）全部用来增加系统的内能；V或系统向外界放出热量Q0，它将减少同样数量的内能。V10.2.2等温过程（15′）过程特征：系统温度保持不变，即dT＝0，T=恒量。在等温过程中，理想气体吸收的热量全部用来对外做功MV2Mp1WQRTlnRTlnTTMVMpmol1mol210.2.3等压过程（15′）过程特征：系统内气体压强保持不变，即dp