功和內能 、熱和內能

1、10.110.1、10.2 10.2 功和內能功和內能 熱和內能熱和內能引入：古時候與鉆木取火；冬天搓手引入：古時候與鉆木取火；冬天搓手可使雙手變暖；向手吹氣也可使雙手可使雙手變暖；向手吹氣也可使雙手變暖，是什么原因使物體的溫度發(fā)生變暖，是什么原因使物體的溫度發(fā)生了變化呢？了變化呢？實驗錄像：壓縮空氣引火實驗錄像：壓縮空氣引火演示演示: :在有機玻璃筒底放置少量的易燃物在有機玻璃筒底放置少量的易燃物,例如蓬松例如蓬松的棉花的棉花,迅速壓下筒中的活塞迅速壓下筒中的活塞,觀察筒底物品的變化。觀察筒底物品的變化。實驗錄像：鉆木取火實驗錄像：鉆木取火這兩個實驗說明了什么？這兩個實驗說明了什么？焦耳的實

2、驗焦耳的實驗 焦耳實驗揭示了熱量與功之間確定焦耳實驗揭示了熱量與功之間確定的當量關系（卡的當量關系（卡4.186焦耳），表焦耳），表明機械運動或電磁運動與熱運動之間是明機械運動或電磁運動與熱運動之間是可以相互轉化的它啟迪人們繼續(xù)發(fā)現可以相互轉化的它啟迪人們繼續(xù)發(fā)現了各種物質運動之間的相互轉化關系，了各種物質運動之間的相互轉化關系，為能量轉化和守恒定律的建立奠定了基為能量轉化和守恒定律的建立奠定了基礎礎 系統只由于外界對它做功而與外界交換能系統只由于外界對它做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫樣的過程叫絕熱過程絕熱過程絕熱過程：

3、絕熱過程：實驗一：對系統做機械功實驗一：對系統做機械功 重物下落帶動輪葉旋轉，通過攪拌對絕熱容器內重物下落帶動輪葉旋轉，通過攪拌對絕熱容器內的液體做功，使液體升溫，即狀態(tài)發(fā)生變化。的液體做功，使液體升溫，即狀態(tài)發(fā)生變化。結論：結論：只要重力所做的功相同，容器內水溫上升的數值只要重力所做的功相同，容器內水溫上升的數值就相同，即系統狀態(tài)的變化是相同的。就相同，即系統狀態(tài)的變化是相同的。焦耳實驗是一個需要焦耳實驗是一個需要在絕熱過程中完成的在絕熱過程中完成的實驗實驗實驗二：對系統做電功實驗二：對系統做電功 電流通過電熱絲電流通過電熱絲使絕熱容器內的液使絕熱容器內的液體溫度升高。體溫度升高。結論：結論

4、：對同一系統，在絕熱過程中只要所做的電對同一系統，在絕熱過程中只要所做的電功相同，系統溫度上升的數值就相同，即系統的功相同，系統溫度上升的數值就相同，即系統的狀態(tài)變化相同。狀態(tài)變化相同。焦耳的實驗說明什么問題？焦耳的實驗說明什么問題？ 在各種不同的絕熱過程中，如果使系統從狀在各種不同的絕熱過程中，如果使系統從狀態(tài)態(tài)1變?yōu)闋顟B(tài)變?yōu)闋顟B(tài)2，所需外界做功的數量是相同的。，所需外界做功的數量是相同的。也就是說，也就是說，在各種不同的絕熱過程中，要使系在各種不同的絕熱過程中，要使系統狀態(tài)發(fā)生變化，做功的數量只由始末兩個狀統狀態(tài)發(fā)生變化，做功的數量只由始末兩個狀態(tài)決定，與做功方式無關。態(tài)決定，與做功方式無

5、關。 內內 能能 任何一個熱力學系統都必定存在一個任何一個熱力學系統都必定存在一個只依賴于系統只依賴于系統自身狀態(tài)自身狀態(tài)的物理量，這個物理量在兩個狀態(tài)間的差別與的物理量，這個物理量在兩個狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過程中對系統所做的功相聯系。我們把這個外界在絕熱過程中對系統所做的功相聯系。我們把這個物理量稱為系統的物理量稱為系統的內能內能。 當系統從狀態(tài)當系統從狀態(tài)1經過絕熱過程達到狀態(tài)經過絕熱過程達到狀態(tài)2時，時，內能的增加量內能的增加量 U= U2- U1就等于外界對系統所做的功就等于外界對系統所做的功W，即，即 U=W。思考：思考：在絕熱過程中，若系統對外界做功呢，系在絕熱過程中，若系統對

6、外界做功呢，系統的內能怎么變？統的內能怎么變？實驗錄像：氣體膨脹實驗錄像：氣體膨脹演示：演示：在燒瓶里加入水，水的上方有水蒸氣。用帶孔在燒瓶里加入水，水的上方有水蒸氣。用帶孔橡皮塞把瓶口塞住，向瓶內打氣，當瓶塞跳出時，觀橡皮塞把瓶口塞住，向瓶內打氣，當瓶塞跳出時，觀察瓶內的變化。察瓶內的變化。由此可知：1 1絕熱過程中，外界對物體做功，物體的內能增加絕熱過程中，外界對物體做功，物體的內能增加 2 2絕熱過程中絕熱過程中，物體對外界做功，物體的內能減少物體對外界做功，物體的內能減少 熱傳遞有三種方式：熱傳遞有三種方式：熱傳導、熱對流、熱輻射。熱傳導、熱對流、熱輻射。 發(fā)生條件：發(fā)生條件：物體之間

7、或物體的不同部分之間存在溫度物體之間或物體的不同部分之間存在溫度差。差。 兩個溫度不同的物體相互接觸時兩個溫度不同的物體相互接觸時溫度高溫度高的物體要的物體要降降溫溫，溫度低溫度低的物體要的物體要升溫升溫，我們說熱量從高溫物體傳，我們說熱量從高溫物體傳到了低溫物體。這樣的過程叫做到了低溫物體。這樣的過程叫做熱傳遞熱傳遞。熱傳遞熱傳遞熱和內能熱和內能 熱量是在熱量是在單純的傳熱過程單純的傳熱過程中系統內能變化的中系統內能變化的量度。當系統從狀態(tài)量度。當系統從狀態(tài)1經過單純的傳熱達到狀態(tài)經過單純的傳熱達到狀態(tài)2，內能的增量內能的增量 U=U2-U1就等于外界向系統傳遞的熱量就等于外界向系統傳遞的熱

8、量Q，即，即 U=Qu 像做功一樣，熱量的概念也只有在涉及能量的傳遞時才有意像做功一樣，熱量的概念也只有在涉及能量的傳遞時才有意義。所以不能說物體具有多少熱量，只能說物體吸收或放出了多義。所以不能說物體具有多少熱量，只能說物體吸收或放出了多少熱量。少熱量。 外界沒有對系統（水）做外界沒有對系統（水）做功，只對系統傳熱，同樣能功，只對系統傳熱，同樣能改變系統的熱力學狀態(tài)。改變系統的熱力學狀態(tài)。思考：思考：在單純傳熱過程中，若系統對外界放熱呢，系統在單純傳熱過程中，若系統對外界放熱呢，系統的內能怎么變？的內能怎么變？1 1、物體從外界吸熱，物體內能增加。、物體從外界吸熱，物體內能增加。2 2、物體

9、對外界放熱，物體內能減少。、物體對外界放熱，物體內能減少。在單純傳熱過程中在單純傳熱過程中做功和熱傳遞的區(qū)別做功和熱傳遞的區(qū)別 1.絕熱過程中，做功使物體內能發(fā)生改變的時絕熱過程中，做功使物體內能發(fā)生改變的時候，內能的改變就用功數值來量度外界對物候，內能的改變就用功數值來量度外界對物體做多少功，物體的內能就增加多少；物體對體做多少功，物體的內能就增加多少；物體對外界做多少功，物體的內能就減少多少外界做多少功，物體的內能就減少多少 熱傳遞使物體的內能發(fā)生改變的時候，內能熱傳遞使物體的內能發(fā)生改變的時候，內能的改變用熱量來量度的物體吸收多少熱量，的改變用熱量來量度的物體吸收多少熱量，物體的內能就增

10、加多少；物體放出多少熱量，物體的內能就增加多少；物體放出多少熱量，物體的內能就減少多少物體的內能就減少多少 2做功和熱傳遞在改變物體的內能上是等效的做功和熱傳遞在改變物體的內能上是等效的 3做功和熱傳遞在本質上是不同的：做功和熱傳遞在本質上是不同的： 做功使物體的內能改變，是其他形式的能量做功使物體的內能改變，是其他形式的能量和內能之間的轉化（不同形式能量間的轉化）和內能之間的轉化（不同形式能量間的轉化） 熱傳遞使物體的內能改變，是物體間內能的熱傳遞使物體的內能改變，是物體間內能的轉移（同種形式能量的轉移）轉移（同種形式能量的轉移） 1.一個鐵塊沿斜面勻速滑下，關于物體的機械能一個鐵塊沿斜面勻速滑下，關于物體的機械能和內能的變化，下列判斷中正確的是（和內能的變化，下列判斷中正確的是（ ）A 物體的機械能和內能都不變物體的機械能和內能都不變B 物體的機械能減少，內能不變物體的機械能減少，內能不變 C 物體的機械能增加，內能增加物體的機械能增加，內能增加D 物體的機械能減少，內能增加物體的機械能減少，內能增加D2.2.一定質量的氣體經歷一緩慢的絕熱膨脹過程。一定質量的氣體經歷一緩慢的絕熱膨脹過程。設氣體分子間的勢能可忽略，則在此過程中設氣體分子間的勢能可忽略，則在此過程