2020学年高中物理 第十章 热力学定律 3 热力学第一定律　能量守恒定律素材 新人教版选修3-3 2页

‎3　热力学第一定律　能量守恒定律 ‎ 教学建议 从热力学第一定律到普遍的能量守恒定律的教学中,需要特别指出的是:能量守恒定律的确立,说明了不同运动形式在相互转化中有量的共性,从而把各种自然现象用定量的规律联系了起来;另一方面,能量守恒定律的确立,也具有重要的实践意义,它对于制造永动机的不可能实现,给予了科学上的最后判决。内能的概念是热力学第一定律的核心。做功和热传递是改变内能的两条途径,即它们在改变物体的内能上是等效的;功和热量都与能量有相同的单位;这两个量不是表征系统状态的量,而是表征系统由于和外界相互作用,从一个状态变到另一状态的热力学过程的量,在该过程中讨论热量和功才有明确意义。对热力学第一定律要求学生明确,压缩气体时外界对气体做功,气体膨胀时气体对外界做功。对于正、负符号,教学时应结合实例引导学生自主认识、归纳总结。‎ 参考资料 高空的气温为什么低 研究大气现象时常常用到热力学第一定律。通常把温度、压强相同的一部分空气作为研究的对象,叫作气团,直径上千米。由于气团很大,边缘部分和外界的热交换对整个气团没有明显的影响,即公式W+Q=ΔU中的Q=0,所以气团的内能的增减只等于外界对它做功或它对外界做功的多少:ΔU=W。‎ 阳光烤暖了大地,地面又使得下层的气团温度升高,密度减小,因而上升。气团膨胀的时候要推挤周围的空气,对外做功,因此内能减小,温度降低。所以越高的地方,空气的温度越低。对于干燥的空气,大约每升高‎1km,温度降低‎10℃‎。‎ 飞机在万米高空飞行的时候,舱外气温往往在‎-50℃‎以下。由于机上有空调设备,舱内总是温暖如春。不过这时空调的作用不是使空气升温,而是降温。高空的大气压比舱内气压低,要使舱内获得新鲜空气必须使用空气压缩机把空气从舱外压进来。在这个过程中,空气压缩机对气体做功,使气体的内能增加,温度上升。如果不用空调,机舱内的温度可能达到‎50 ℃‎以上! ‎