第十章第1節(jié)、第2節(jié)

1、第十章熱力學(xué)定律第1節(jié)功和內(nèi)能 第2節(jié)熱和內(nèi)能檎心素養(yǎng)定位1 . 了解焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理，知道做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)。2 .知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式， 理解做功和熱傳遞對改變系統(tǒng) 內(nèi)能是等效的，明確兩種方式的區(qū)別。3 .明確內(nèi)能、功、熱量、溫度四個(gè)物理量的區(qū)別和聯(lián)系。01 Q課前自主學(xué)習(xí) KEQIAYZIZHUXUEXI = 一、焦耳的實(shí)驗(yàn)1 .絕熱過程：系統(tǒng)不從外界_01吸收熱量,也不向外界j0|放出熱量的過程.2 .代表實(shí)驗(yàn)(1)重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫上升。通過電流的03熱效應(yīng)給水加熱。二、內(nèi)能1 .內(nèi)能的概念(1)內(nèi)能是描述01熱力學(xué)系統(tǒng)能量的物理量。系統(tǒng)的內(nèi)

2、能是由它的狀態(tài)決定 的。(2)在絕熱過程中02J故功可以改變熱力學(xué)系統(tǒng)所處的狀態(tài)。2 .內(nèi)能的變化表達(dá)式：03 AU = w0外界對系統(tǒng)做功，W為四正,系統(tǒng)對外界做功，W為05負(fù)三、熱和內(nèi)能1 .熱傳遞(1)條件：物體的回溫度一不同。(2)過程：溫度不同的物體發(fā)生熱傳遞，溫度高的物體要02降溫,溫度低的物體要國立誕，熱量從 理高溫物體傳到R5低溫物體。2 .熱和內(nèi)能(1)關(guān)系描述：熱量是在單純的傳熱過程中 暨系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。(2)公式表達(dá)：07AU = Q o判一判(1)在絕熱過程中，做功方式不同會直接影響系統(tǒng)狀態(tài)變化的最終結(jié)果。()(2)熱傳遞過程具有一定的方向性。()(3)在任何情況下

3、，公式 AU = Q都適用。()提示：(1)X (2)，(3)X02 Q課堂探究評價(jià) KETANCTANJILPINCIIA -課堂任務(wù)劃做功和內(nèi)能變化 圖電短述功、內(nèi)能之間的變化關(guān)系3 .內(nèi)能與內(nèi)能的變化的關(guān)系(1)物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的平均動能和勢能的總和。在微觀上由分子數(shù)和分子熱運(yùn)動激烈程度及相互作用力決定，宏觀上體現(xiàn)為物體溫度和體積， 因此物體的內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量。(2)當(dāng)物體溫度變化時(shí)，分子熱運(yùn)動激烈程度發(fā)生改變，分子平均動能變化。 物體體積變化時(shí)，分子間距離變化，分子勢能發(fā)生變化，因此物體的內(nèi)能變化只 由初、末狀態(tài)決定，與中間做功的具體過程及方式無關(guān)。4 .做功與內(nèi)能的變化的

4、關(guān)系(1)做功改變物體內(nèi)能的過程是其他形式的能 (如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過 程。(2)在絕熱過程中，外界對物體做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能， 物體的內(nèi)能就增加多少；物體對外界做多少功，就有多少內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的 能，物體的內(nèi)能就減少多少。5 .功和內(nèi)能的區(qū)別(1)功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量。(2)在絕熱過程中，做功一定能引起內(nèi)能的變化。(3)物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多。在絕熱過程中，只有內(nèi)能變化較大時(shí)，對應(yīng)著做功較多。特別里醒做功改變物體內(nèi)能的一種方法是改變物體內(nèi)部的分子的平均動能，即改變溫度；另一種方法是通過做功改變物體的體積從而改變內(nèi)能的大小。 不過要注意的是氣體的體積

5、減小時(shí)分子勢能不一定增加。園畫圜園例1如圖所示，活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室，汽缸、活塞(連同拉桿)是絕 熱的，且不漏氣。以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿 緩慢向外拉的過程中()A. E甲不變，E乙減小 B. E甲不變，E乙增大C. E甲增大，E乙不變 D. E甲增大，E乙減小規(guī)范解答絕熱過程只有做功改變物體的內(nèi)能，外界對氣體做功，內(nèi)能增加；氣體對外界做功，內(nèi)能減少。接觸面是絕熱面，拉動拉桿，對乙部分氣體來講，氣體對外界做功，內(nèi)能減 小，溫度降低；對甲部分氣體來講，外界對氣體做功，內(nèi)能增加。完美答案D4L件*拗1分析絕熱過程的方法(1)在絕熱的情況下，若外界對系統(tǒng)做正功，

6、系統(tǒng)內(nèi)能增加，AU為正值；若系統(tǒng)對外界做正功，系統(tǒng)內(nèi)能減少，AU為負(fù)值。此過程做功的多少為內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度。(2)在絕熱過程中，內(nèi)能和其他形式的能一樣也是狀態(tài)量，氣體的初、末狀態(tài) 確定了，即在初、末狀態(tài)的內(nèi)能也相應(yīng)地確定了，內(nèi)能的變化AU也確定了。而功是能量轉(zhuǎn)化的量度，所以 AU = W,這也是判斷絕熱過程的一種方法。變式訓(xùn)練1金屬制成的汽缸中裝有柴油與空氣的混合物，有可能使汽缸中）B.迅速向外拉活塞D.緩慢向外拉活塞柴油達(dá)到燃點(diǎn)的過程是（ A.迅速向里推活塞 C.緩慢向里推活塞答案 A解析 氣體壓縮或膨脹時(shí)內(nèi)能就發(fā)生變化。如果將裝有柴油與空氣混合物的 汽缸中的活塞迅速向里推，一方面混合氣體來不

7、及與外界發(fā)生熱交換，可以認(rèn)為 這是一絕熱過程，另一方面由于外界通過活塞對氣體做功，使柴油氣體的內(nèi)能增 加，溫度升高，從而使柴油達(dá)到燃點(diǎn)，故 A正確。課堂任務(wù)y 熱傳遞和內(nèi)能變化內(nèi)能、溫度和熱量的區(qū)別、聯(lián)系1 .內(nèi)能與溫度從宏觀看，溫度表示的是物體的冷熱程度；從微觀看，溫度反映了分子熱運(yùn) 動的激烈程度，是分子平均動能的標(biāo)志。物體的溫度升高，物體的內(nèi)能不一定增 加。2 .熱量和內(nèi)能:特別提醒內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，狀態(tài)確定，系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定，要使系統(tǒng) 的內(nèi)能發(fā)生變化，可以通過熱傳遞或做功兩種過程來完成。而熱量是熱傳遞過程 中的特征物理量，和功一樣，熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過程中所遷移的能量

8、, 是用來衡量物體內(nèi)能變化的。有過程，才有變化，離開過程，毫無意義。就某一 狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，根本不存在什么“熱量”和“功”，因此不能說一個(gè) 系統(tǒng)中含有“多少熱量”或“多少功”。熱傳遞改變物體內(nèi)能的過程是物體間內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程。熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生變化時(shí),物體的內(nèi)能就增加多少;內(nèi)能改變的多少可用熱量來量度。物體吸收了多少熱量, 物體放出了多少熱量，物體的內(nèi)能就減少多少。例2關(guān)于熱傳遞,因匿短因卜列說法正確的是（）A.熱傳遞的實(shí)質(zhì)是溫度的傳遞B.物體間存在著溫度差，才能發(fā)生熱傳遞C.熱傳遞可以在任何情況下進(jìn)行D.物體內(nèi)能發(fā)生改變，一定是吸收或放出了熱量規(guī)范解答此題考查對熱傳遞發(fā)生的條件和熱

9、傳遞與內(nèi)能變化關(guān)系的理 解。熱傳遞實(shí)質(zhì)上是內(nèi)能在兩物體間或同一物體各部分間發(fā)生轉(zhuǎn)移。熱傳遞的實(shí) 質(zhì)是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，故 A錯(cuò)誤。熱傳遞發(fā)生的條件是物體間存在著溫度差， 高溫物體放出熱量，低溫物體吸收熱量，若兩物體溫度相同，它們之間便不會發(fā) 生熱傳遞，故B正確、C錯(cuò)誤。物體吸收或放出熱量，內(nèi)能會發(fā)生變化，但內(nèi)能 變化不一定是熱傳遞引起的，還可以用做功的方式改變內(nèi)能，故 D錯(cuò)誤。完美答案B|配件*拗1熱傳遞的方向與物體內(nèi)能的大小無關(guān)發(fā)生熱傳遞時(shí)，可能誤認(rèn)為熱量是從內(nèi)能大的物體傳到內(nèi)能小的物體上。為 此要明確以下兩點(diǎn)：（1）熱傳遞與物體內(nèi)能的多少無關(guān)，只與兩個(gè)物體 （或一個(gè)物體的兩部分）的溫 度差

10、有關(guān)，熱量總是從高溫物體自發(fā)地傳遞到低溫物體。（2）熱傳遞過程中，能量可以由內(nèi)能大的物體傳遞到內(nèi)能小的物體上，也可以 由內(nèi)能小的物體傳遞到內(nèi)能大的物體上。變式訓(xùn)練2下列關(guān)于熱傳遞的說法中，正確的是（）A.熱量是從含熱量較多的物體傳給含熱量較少的物體B.熱量是從溫度較高的物體傳給溫度較低的物體C.熱量是從內(nèi)能較多的物體傳給內(nèi)能較少的物體D.熱量是從比熱容大的物體傳給比熱容小的物體答案 B解析 熱量是過程量，不能說一個(gè)物體含多少熱量， A錯(cuò)誤；熱傳遞發(fā)生在 有溫度差的兩物體間或一個(gè)物體的兩部分問，且總是從高溫物體 （或部分）傳遞給 低溫物體（或部分），與物體內(nèi)能的多少、比熱容的高低均無關(guān)， C、D

11、錯(cuò)誤，故應(yīng) 選Bo03 Q課后課時(shí)作業(yè) KEHOUKESHIZUOYE=A組：合格性水平訓(xùn)練1.（焦耳實(shí)驗(yàn)）下列有關(guān)焦耳及焦耳實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是（）A.焦耳是法國物理學(xué)家，他的主要貢獻(xiàn)是焦耳定律及熱功當(dāng)量B.焦耳實(shí)驗(yàn)用到的容器可以用普通玻璃杯代替C.焦耳實(shí)驗(yàn)的研究對象是容器中的水D.焦耳實(shí)驗(yàn)中要使容器及其中的水升高相同的溫度，實(shí)驗(yàn)中懸掛重物的質(zhì)量、下落的高度可以不相同，但做功必須相同答案 D解析 焦耳是英國物理學(xué)家，A錯(cuò)誤；焦耳實(shí)驗(yàn)的要求是絕熱系統(tǒng)，普通玻 璃杯達(dá)不到絕熱要求，B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)的研究對象是容器及其中的水組成的系統(tǒng)， C錯(cuò)誤；要使同一些水及容器升高相同的溫度即內(nèi)能增加相同，必須做功

12、相同， D正確。2.（做功和內(nèi)能的改變）一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程。設(shè)氣體 分子問的勢能可忽略，則在此過程中（）A.外界對氣體做功，氣體分子的平均動能增加B.外界對氣體做功，氣體分子的平均動能減少C.氣體對外界做功，氣體分子的平均動能增加D.氣體對外界做功，氣體分子的平均動能減少答案 D解析 絕熱過程是指氣體膨脹過程未發(fā)生傳熱，膨脹過程氣體體積增大，外 界對氣體做的功 W<0,由AU = W可知，氣體內(nèi)能減小。由于氣體分子間的勢能 可忽略，故氣體分子的平均動能減小。故 D正確。3.（做功和內(nèi)能的改變）如圖所示，厚壁容器的一端通過膠塞插進(jìn)一支靈敏溫 度計(jì)和一根氣針，另一端有個(gè)用

13、卡子卡住的可移動膠塞。用打氣筒慢慢向容器內(nèi) 打氣，使容器內(nèi)的壓強(qiáng)增大到一定程度，這時(shí)讀出溫度計(jì)示數(shù)。打開卡子，膠塞 沖出容器口后（）Sih靈敏溫指_膠塞= /%塞A.溫度計(jì)示數(shù)變大，實(shí)驗(yàn)表明氣體對外界做功，內(nèi)能減少B.溫度計(jì)示數(shù)變大，實(shí)驗(yàn)表明外界對氣體做功，內(nèi)能增加C.溫度計(jì)示數(shù)變小，實(shí)驗(yàn)表明氣體對外界做功，內(nèi)能減少D.溫度計(jì)示數(shù)變小，實(shí)驗(yàn)表明外界對氣體做功，內(nèi)能增加答案 C解析 膠塞沖出容器口后，氣體膨脹，對外做功。由于沒來得及發(fā)生熱交換, 由W=AU可知內(nèi)能減小。內(nèi)能等于物體內(nèi)所有分子動能和勢能之和，由于體積增大，勢能增大，由此可知分子平均動能減小，所以溫度降低。4 （熱量和內(nèi)能）（多選）

14、關(guān)于熱量與內(nèi)能，下列說法正確的是（）A 熱量是物體在熱傳遞過程中內(nèi)能變化的量度B 熱水的內(nèi)能比冷水的內(nèi)能多C.熱量有可能從內(nèi)能少的物體傳給內(nèi)能多的物體D 溫度高的物體熱量多，內(nèi)能多答案AC解析熱量是物體在熱傳遞過程中內(nèi)能變化的量度，只有在熱傳遞的情況下，有多少熱量轉(zhuǎn)移，內(nèi)能就變化了多少， A 正確；內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動能和勢能的總和，宏觀上看，其大小取決于物體的溫度、體積、物質(zhì)的量，溫度高只能說明其分子的平均動能大，因?yàn)槲矬w的質(zhì)量不一定相同，所以并不能說明它的總分子動能大， 更不能說明它的內(nèi)能大， B 錯(cuò)誤； 熱量從高溫物體傳遞給低溫物體，而高溫物體的內(nèi)能有可能比低溫物體的內(nèi)能少， C 正確

15、；熱量不是狀態(tài)量，不能說某個(gè)物體熱量多， D 錯(cuò)誤。5 （熱量、功和內(nèi)能）對于熱量、功和內(nèi)能，三者的說法正確的是（）A 熱量、功、內(nèi)能三者的物理意義相同B 熱量、功都可以作為物體內(nèi)能的量度C.熱量、功、內(nèi)能的單位不相同D 熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體狀態(tài)決定的答案D解析物體的內(nèi)能是指物體的所有分子動能和分子勢能的總和，而要改變物體的內(nèi)能可以通過做功和熱傳遞兩種途徑，這三者的物理意義不同， A 錯(cuò)誤；熱量是表示在熱傳遞過程中物體內(nèi)能變化的多少，而功也是量度物體內(nèi)能改變的多少，即熱量、功都可以作為物體內(nèi)能變化的量度， B 錯(cuò)誤；三者單位都是焦耳，C 錯(cuò)誤；熱量和功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量，

16、 D 正確。6 （綜合）關(guān)于系統(tǒng)的內(nèi)能，下述說法中正確的是（）A 物體內(nèi)所有分子的動能與分子勢能的總和叫物體的內(nèi)能B 一個(gè)物體當(dāng)它的機(jī)械能發(fā)生變化時(shí)，其內(nèi)能也一定發(fā)生變化C.外界對系統(tǒng)做了多少功W,系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少，即AU=WD.系統(tǒng)從外界吸收了多少熱量Q,系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少，即AU = Q答案A解析在分子動理論中，我們把物體內(nèi)所有分子的分子動能與分子勢能的總和定義為物體的內(nèi)能， A 正確。物體的內(nèi)能與機(jī)械能是兩個(gè)不同的物理概念，兩者沒有什么關(guān)系，如物體的速度增加了，機(jī)械能可能增加，但如果物體的溫度不變，物體的內(nèi)能可能不變，故B錯(cuò)誤。只有當(dāng)系統(tǒng)與外界絕熱時(shí)，外界對系統(tǒng)做 的功才等于系統(tǒng)內(nèi)

17、能的增量，同理，只有在單純的熱傳遞過程中，系統(tǒng)吸收 （或放 出）的熱量才等于系統(tǒng)內(nèi)能的變化量，故 C、D錯(cuò)誤。7 （做功、熱傳遞和內(nèi)能的改變）如圖所示，固定容器及可動活塞 P都是絕熱 的，中間有一導(dǎo)熱的固定隔板 B, B的兩邊分別盛有氣體甲和乙。現(xiàn)將活塞 P緩 慢地向B移動一段距離，已知?dú)怏w的溫度隨其內(nèi)能的增加而升高，則在移動 P的 過程中（）A.外力對乙做功；甲的內(nèi)能不變8 外力對乙做功；乙的內(nèi)能不變C.乙傳遞熱量給甲；乙的內(nèi)能增加D.乙的內(nèi)能增加；甲的內(nèi)能不變答案 C解析 當(dāng)活塞P向B移動時(shí)，外力對氣體乙做功，氣體乙的內(nèi)能增加，溫度 升高。氣體乙通過導(dǎo)熱板 B向氣體甲傳熱，因此甲的內(nèi)能增加

18、，因此 A、B、D 錯(cuò)誤，C正確。8 .（綜合）暖瓶中盛有0.5 kg、25 C的水，一個(gè)學(xué)生想用上下?lián)u晃的方法使冷 水變?yōu)殚_水。設(shè)每搖晃一次水的落差為 15 cm,每分鐘搖晃30次。不計(jì)所有熱散 失，他大約需要多長時(shí)間可以把水“搖開”？c水= 4.2X 103 J/（kg C）, g取10m/s2答案 5天解析 此問題中能量轉(zhuǎn)化方向是：上搖時(shí)學(xué)生消耗自身的能通過對水做功轉(zhuǎn) 化為水的重力勢能，下降時(shí)水的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能再轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能。由于不 計(jì)一切熱散失，水的重力勢能的減少量等于水的內(nèi)能的增加量。設(shè)“搖開”水需要t min,水升溫AT,由W= AU得：30mg -彷 t= cm AT,mi

19、n = 7X 103 min。cM 4.2X103X 100 25t= =t 30g曲 30X10X 0.15即“搖開”水約需7X103 min,約為5天。B組：等級性水平訓(xùn)練9 .（做功、熱傳遞與內(nèi)能的改變）（多選）關(guān)于做功、熱傳遞與內(nèi)能變化的說法,正確的是（）A.不通過做功的過程，物體的內(nèi)能也可以改變B.不對物體做功，物體內(nèi)能總保持不變C.外力對物體做2 J的功，物體就一定增加2 J的內(nèi)能D.物體吸收熱量，內(nèi)能一定增加答案 A解析 做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能， A正確，B錯(cuò)誤；外力對物體 做2 J的功，若物體與外界沒有熱交換時(shí)，則內(nèi)能一定增加 2 J, C錯(cuò)誤；物體吸 收熱量時(shí)，如果

20、對外做功，內(nèi)能不一定增加， D錯(cuò)誤。10 .（綜合）器壁透熱的汽缸放在恒溫環(huán)境中，如圖所示。汽缸內(nèi)封閉著一定量 的氣體，氣體分子間相互作用的分子力可以忽略不計(jì)。當(dāng)緩慢推動活塞Q向左運(yùn)動的過程中。有下列說法：活塞對氣體做功，氣體的平均動能增加；活塞對 氣體做功，氣體的平均動能不變；氣體的單位體積分子數(shù)增大，壓強(qiáng)增大； 氣體的單位體積分子數(shù)增大，壓強(qiáng)不變。其中說法正確的是 （）A . B . C . D .答案 C解析本題的關(guān)鍵是理解活塞緩慢推動的物理含義，推動活塞Q使活塞對氣 體做功，本來氣體的溫度應(yīng)該升高，但是推動很緩慢，所以增加的內(nèi)能又以熱量 的形式釋放到周圍環(huán)境中了，由于環(huán)境溫度恒定，所以

21、汽缸內(nèi)氣體的溫度不變， 氣體分子的平均動能不變，錯(cuò)誤，正確；由于氣體被壓縮，氣體單位體積內(nèi) 的分子數(shù)增大，所以單位面積上汽缸受到氣體分子的碰撞次數(shù)增多，因此氣體的 壓強(qiáng)增大，正確，錯(cuò)誤。故選 Co11 .（綜合）（多選）在溫度不變的條件下，設(shè)法使一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)增 大，在這個(gè)過程中（）A.氣體的密度增加B.氣體分子的平均動能增大C.外界對氣體做了功D.氣體從外界吸收了熱量答案 AC解析 理想氣體的壓強(qiáng)增大，質(zhì)量一定，說明體積一定減小，當(dāng)體積減小的 時(shí)候，外界對氣體做功，由于溫度沒有發(fā)生變化，又是理想氣體，內(nèi)能沒有發(fā)生 變化，而外界對氣體做的功應(yīng)該以熱的形式向外散失，B、D錯(cuò)誤，A、C正確。12 .(綜合)兩人共同拉鋸伐木，每人在180 s內(nèi)拉動60次，每次拉動的距離 為75 cm,兩人用的力均為20 N,做功的40%轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能。則每秒鐘產(chǎn)生的熱量 是多少？若產(chǎn)生熱量的20%被鋼鋸吸收，則60 s后鋼鋸的溫度將升高多少？設(shè) 鋼鋸的比熱容為1.2X102 J/(