第十章第1節(jié)、第2節(jié)

1、第十章熱力學定律第1節(jié)功和內能 第2節(jié)熱和內能檎心素養(yǎng)定位1 . 了解焦耳的兩個實驗的原理，知道做功和熱傳遞的實質。2 .知道做功和熱傳遞是改變內能的兩種方式， 理解做功和熱傳遞對改變系統(tǒng) 內能是等效的，明確兩種方式的區(qū)別。3 .明確內能、功、熱量、溫度四個物理量的區(qū)別和聯(lián)系。01 Q課前自主學習 KEQIAYZIZHUXUEXI = 一、焦耳的實驗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 .代表實驗(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熱效應給水加熱。二、內能1 .內能的概念(1)內能是描述01熱力學系統(tǒng)能量的物理量。系統(tǒng)的內

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系統(tǒng)所處的狀態(tài)。2 .內能的變化表達式：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負三、熱和內能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 .熱和內能(1)關系描述：熱量是在單純的傳熱過程中 暨系統(tǒng)內能變化的量度。(2)公式表達：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 KETANCTANJILPINCIIA -課堂任務劃做功和內能變化 圖電短述功、內能之間的變化關系3 .內能與內能的變化的關系(1)物體的內能是指物體內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， 因此物體的內能是一個狀態(tài)量。(2)當物體溫度變化時，分子熱運動激烈程度發(fā)生改變，分子平均動能變化。 物體體積變化時，分子間距離變化，分子勢能發(fā)生變化，因此物體的內能變化只 由初、末狀態(tài)決定，與中間做功的具體過程及方式無關。4 .做功與內能的變化的

4、關系(1)做功改變物體內能的過程是其他形式的能 (如機械能)與內能相互轉化的過 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化為內能， 物體的內能就增加多少；物體對外界做多少功，就有多少內能轉化為其他形式的 能，物體的內能就減少多少。5 .功和內能的區(qū)別(1)功是過程量，內能是狀態(tài)量。(2)在絕熱過程中，做功一定能引起內能的變化。(3)物體的內能大，并不意味著做功多。在絕熱過程中，只有內能變化較大時，對應著做功較多。特別里醒做功改變物體內能的一種方法是改變物體內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能的大小。 不過要注意的是氣體的體積

5、減小時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能，外界對氣體做功，內能增加；氣體對外界做功，內能減少。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，內能減 小，溫度降低；對甲部分氣體來講，外界對氣體做功，內能增加。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)內能增加，AU為正值；若系統(tǒng)對外界做正功，系統(tǒng)內能減少，AU為負值。此過程做功的多少為內能轉化的量度。(2)在絕熱過程中，內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)的內能也相應地確定了，內能的變化AU也確定了。而功是能量轉化的量度，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到燃點的過程是（ A.迅速向里推活塞 C.緩慢向里推活塞答案 A解析 氣體壓縮或膨脹時內能就發(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，使柴油氣體的內能增 加，溫度升高，從而使柴油達到燃點，故 A正確。課堂任務y 熱傳遞和內能變化內能、溫度和熱量的區(qū)別、聯(lián)系1 .內能與溫度從宏觀看，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 動的激烈程度，是分子平均動能的標志。物體的溫度升高，物體的內能不一定增 加。2 .熱量和內能:特別提醒內能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，狀態(tài)確定，系統(tǒng)的內能也隨之確定，要使系統(tǒng) 的內能發(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“內能”，根本不存在什么“熱量”和“功”，因此不能說一個 系統(tǒng)中含有“多少熱量”或“多少功”。熱傳遞改變物體內能的過程是物體間內能轉移的過程。熱傳遞使物體的內能發(fā)生變化時,物體的內能就增加多少;內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，物體的內能就減少多少。例2關于熱傳遞,因匿短因卜列說法正確的是（）A.熱傳遞的實質是溫度的傳遞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行D.物體內能發(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、傳遞與內能變化關系的理 解。熱傳遞實質上是內能在兩物體間或同一物體各部分間發(fā)生轉移。熱傳遞的實 質是物體間內能的轉移，故 A錯誤。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錯誤。物體吸收或放出熱量，內能會發(fā)生變化，但內能 變化不一定是熱傳遞引起的，還可以用做功的方式改變內能，故 D錯誤。完美答案B|配件*拗1熱傳遞的方向與物體內能的大小無關發(fā)生熱傳遞時，可能誤認為熱量是從內能大的物體傳到內能小的物體上。為 此要明確以下兩點：（1）熱傳遞與物體內能的多少無關，只與兩個物體 （或一個物體的兩部分）的溫 度差

10、有關，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，能量可以由內能大的物體傳遞到內能小的物體上，也可以 由內能小的物體傳遞到內能大的物體上。變式訓練2下列關于熱傳遞的說法中，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.熱量是從內能較多的物體傳給內能較少的物體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，不能說一個物體含多少熱量， A錯誤；熱傳遞發(fā)生在 有溫度差的兩物體間或一個物體的兩部分問，且總是從高溫物體 （或部分）傳遞給 低溫物體（或部分），與物體內能的多少、比熱容的高低均無關， C、D

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

12、相同， D正確。2.（做功和內能的改變）一定質量的氣體經歷一緩慢的絕熱膨脹過程。設氣體 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.（做功和內能的改變）如圖所示，厚壁容器的一端通過膠塞插進一支靈敏溫 度計和一根氣針，另一端有個用

13、卡子卡住的可移動膠塞。用打氣筒慢慢向容器內 打氣，使容器內的壓強增大到一定程度，這時讀出溫度計示數(shù)。打開卡子，膠塞 沖出容器口后（）Sih靈敏溫指_膠塞= /%塞A.溫度計示數(shù)變大，實驗表明氣體對外界做功，內能減少B.溫度計示數(shù)變大，實驗表明外界對氣體做功，內能增加C.溫度計示數(shù)變小，實驗表明氣體對外界做功，內能減少D.溫度計示數(shù)變小，實驗表明外界對氣體做功，內能增加答案 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可知內能減小。內能等于物體內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 （熱量和內能）（多選）

14、關于熱量與內能，下列說法正確的是（）A 熱量是物體在熱傳遞過程中內能變化的量度B 熱水的內能比冷水的內能多C.熱量有可能從內能少的物體傳給內能多的物體D 溫度高的物體熱量多，內能多答案AC解析熱量是物體在熱傳遞過程中內能變化的量度，只有在熱傳遞的情況下，有多少熱量轉移，內能就變化了多少， A 正確；內能是物體內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、物質的量，溫度高只能說明其分子的平均動能大，因為物體的質量不一定相同，所以并不能說明它的總分子動能大， 更不能說明它的內能大， B 錯誤； 熱量從高溫物體傳遞給低溫物體，而高溫物體的內能有可能比低溫物體的內能少， C 正確

15、；熱量不是狀態(tài)量，不能說某個物體熱量多， D 錯誤。5 （熱量、功和內能）對于熱量、功和內能，三者的說法正確的是（）A 熱量、功、內能三者的物理意義相同B 熱量、功都可以作為物體內能的量度C.熱量、功、內能的單位不相同D 熱量和功是由過程決定的，而內能是由物體狀態(tài)決定的答案D解析物體的內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 錯誤；熱量是表示在熱傳遞過程中物體內能變化的多少，而功也是量度物體內能改變的多少，即熱量、功都可以作為物體內能變化的量度， B 錯誤；三者單位都是焦耳，C 錯誤；熱量和功是過程量，內能是狀態(tài)量，

16、 D 正確。6 （綜合）關于系統(tǒng)的內能，下述說法中正確的是（）A 物體內所有分子的動能與分子勢能的總和叫物體的內能B 一個物體當它的機械能發(fā)生變化時，其內能也一定發(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，我們把物體內所有分子的分子動能與分子勢能的總和定義為物體的內能， A 正確。物體的內能與機械能是兩個不同的物理概念，兩者沒有什么關系，如物體的速度增加了，機械能可能增加，但如果物體的溫度不變，物體的內能可能不變，故B錯誤。只有當系統(tǒng)與外界絕熱時，外界對系統(tǒng)做 的功才等于系統(tǒng)內

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)內能的變化量，故 C、D錯誤。7 （做功、熱傳遞和內能的改變）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，已知氣體的溫度隨其內能的增加而升高，則在移動 P的 過程中（）A.外力對乙做功；甲的內能不變8 外力對乙做功；乙的內能不變C.乙傳遞熱量給甲；乙的內能增加D.乙的內能增加；甲的內能不變答案 C解析 當活塞P向B移動時，外力對氣體乙做功，氣體乙的內能增加，溫度 升高。氣體乙通過導熱板 B向氣體甲傳熱，因此甲的內能增加

18、，因此 A、B、D 錯誤，C正確。8 .（綜合）暖瓶中盛有0.5 kg、25 C的水，一個學生想用上下?lián)u晃的方法使冷 水變?yōu)殚_水。設每搖晃一次水的落差為 15 cm,每分鐘搖晃30次。不計所有熱散 失，他大約需要多長時間可以把水“搖開”？c水= 4.2X 103 J/（kg C）, g取10m/s2答案 5天解析 此問題中能量轉化方向是：上搖時學生消耗自身的能通過對水做功轉 化為水的重力勢能，下降時水的重力勢能轉化為動能再轉化為水的內能。由于不 計一切熱散失，水的重力勢能的減少量等于水的內能的增加量。設“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：等級性水平訓練9 .（做功、熱傳遞與內能的改變）（多選）關于做功、熱傳遞與內能變化的說法,正確的是（）A.不通過做功的過程，物體的內能也可以改變B.不對物體做功，物體內能總保持不變C.外力對物體做2 J的功，物體就一定增加2 J的內能D.物體吸收熱量，內能一定增加答案 A解析 做功和熱傳遞都可以改變物體的內能， A正確，B錯誤；外力對物體 做2 J的功，若物體與外界沒有熱交換時，則內能一定增加 2 J, C錯誤；物體吸 收熱量時，如果

20、對外做功，內能不一定增加， D錯誤。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。當緩慢推動活塞Q向左運動的過程中。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，壓強增大； 氣體的單位體積分子數(shù)增大，壓強不變。其中說法正確的是 （）A . B . C . D .答案 C解析本題的關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，本來氣體的溫度應該升高，但是推動很緩慢，所以增加的內能又以熱量 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、汽缸內氣體的溫度不變， 氣體分子的平均動能不變，錯誤，正確；由于氣體被壓縮，氣體單位體積內 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 壓強增大，正確，錯誤。故選 Co11 .（綜合）（多選）在溫度不變的條件下，設法使一定質量的理想氣體的壓強增 大，在這個過程中（）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 理想氣體的壓強增大，質量一定，說明體積一定減小，當體積減小的 時候，外界對氣體做功，由于溫度沒有發(fā)生變化，又是理想氣體，內能沒有發(fā)生 變化，而外界對氣體做的功應該以熱的形式向外散失，B、D錯誤，A、C正確。12 .(綜合)兩人共同拉鋸伐木，每人在180 s內拉動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%轉變?yōu)閮饶?。則每秒鐘產生的熱量 是多少？若產生熱量的20%被鋼鋸吸收，則60 s后鋼鋸的溫度將升高多少？設 鋼鋸的比熱容為1.2X102 J/(