功熱和內(nèi)能的改變課件高二下學(xué)期物理人教版選擇性

第三章

熱力學(xué)定律

3.1功、熱和內(nèi)能的改變學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理，認(rèn)識(shí)焦耳實(shí)驗(yàn)探究對(duì)建立熱力學(xué)規(guī)律的意義；2.會(huì)用功能關(guān)系構(gòu)建內(nèi)能的概念；3.知道做功與傳熱在改變系統(tǒng)內(nèi)能上的區(qū)別，并會(huì)區(qū)分熱量和內(nèi)能的概念；4.理解做功與內(nèi)能的改變和傳熱與內(nèi)能的改變的關(guān)系，會(huì)解釋相關(guān)的現(xiàn)象。分析：用活塞壓縮空氣對(duì)空氣做功，空氣內(nèi)能增大，溫度升高，達(dá)到燃點(diǎn)棉花燃燒。從1840年開(kāi)始，焦耳歷時(shí)30多年，采用不同方法，400多次實(shí)驗(yàn)測(cè)定熱功當(dāng)量。1卡焦耳1焦耳卡這項(xiàng)研究工作為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。一、回顧學(xué)史——焦耳的實(shí)驗(yàn)把當(dāng)時(shí)物理學(xué)界對(duì)功的度量和對(duì)熱量的度量統(tǒng)一了起來(lái)，并給出了準(zhǔn)確的定量關(guān)系——熱功當(dāng)量。結(jié)論：只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值都是相同的，即系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的。一、焦耳的實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)一：對(duì)系統(tǒng)做機(jī)械功勻速下落——mgh重物對(duì)攪拌器做功攪拌器克服水的摩擦力做功系統(tǒng)狀態(tài)↑水溫↑相同==相同mgh實(shí)驗(yàn)二：對(duì)系統(tǒng)做電功W=I2Rt=mgh水溫↑相同系統(tǒng)狀態(tài)變化相同結(jié)論：對(duì)同一系統(tǒng)，在絕熱過(guò)程中只要所做的電功相同，系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值就相同，即系統(tǒng)的狀態(tài)變化相同。絕熱過(guò)程：系統(tǒng)不從外界吸熱，也不向外界放熱。3.焦耳的這些實(shí)驗(yàn)表明類比思考：哪些力做功僅由物體的起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)位置決定，與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)？重力電場(chǎng)力重力做功對(duì)應(yīng)重力勢(shì)能電場(chǎng)力做功對(duì)應(yīng)電勢(shì)能（電能）

焦耳的這些實(shí)驗(yàn)表明，要使系統(tǒng)狀態(tài)通過(guò)絕熱過(guò)程發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由過(guò)程始末兩個(gè)狀態(tài)1、2決定，與做功的方式無(wú)關(guān)。①宏觀定義（熱力學(xué)對(duì)內(nèi)能的定義）：

任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的一種能量，這種能量叫做系統(tǒng)的內(nèi)能。②微觀定義（分子動(dòng)理論對(duì)內(nèi)能的定義）：

物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。二、功與內(nèi)能的改變

在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過(guò)程中，當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過(guò)絕熱過(guò)程達(dá)到狀態(tài)2

時(shí)，ΔU=U2-U1ΔU=W（ΔU

表示系統(tǒng)內(nèi)能增量）它就等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功W①外界對(duì)系統(tǒng)做功：W>0

，ΔU>0壓燃實(shí)驗(yàn)Q=0內(nèi)能增加②系統(tǒng)對(duì)外界做功：W<0，ΔU<0

取一個(gè)透明塑料瓶，向瓶?jī)?nèi)注入少量的水。將橡膠塞打孔，安裝上氣門嘴，再用橡膠塞把瓶口塞緊，并向瓶?jī)?nèi)打氣，觀察橡膠寒跳出時(shí)瓶?jī)?nèi)的變化。做一做氣體膨脹，系統(tǒng)對(duì)外做功內(nèi)能↓，溫度↓，液化，霧狀內(nèi)能減少思考總結(jié)：氣體在絕熱膨脹時(shí)它的溫度會(huì)怎樣變化？氣體在絕熱壓縮時(shí)它的溫度會(huì)怎樣變化？為什么會(huì)發(fā)生這樣的變化？絕熱膨脹時(shí)，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減少，溫度降低。絕熱壓縮時(shí)，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增大，溫度升高。氣體分子間距較大，分子間作用力可忽略不計(jì)，分子勢(shì)能為0，由內(nèi)能改變知分子動(dòng)能變化，而分子數(shù)目不變即溫度變化。思考與討論：一絕熱容器用隔板分成兩部分，左邊A內(nèi)充滿氣體，右邊B內(nèi)是真空，現(xiàn)抽去隔板，氣體內(nèi)能如何變化？答：氣體向真空膨脹，氣體并不需要克服外力做功，即氣體不做功，內(nèi)能不變，溫度不變。A

B二.功與內(nèi)能的改變1.熱傳遞：兩個(gè)溫度不同的物體A、B相互接觸時(shí)，溫度高的物體A要降溫，溫度低的物體B要升溫，我們說(shuō)，熱從高溫物體A傳到了低溫物體B。這樣的過(guò)程叫做熱傳遞。2.條件：物體之間或物體的不同部分之間存在溫度差3.方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射。三.熱傳遞三、熱與內(nèi)能的改變溫度↓溫度↑內(nèi)能↓內(nèi)能↑減少的內(nèi)能增加的內(nèi)能高溫低溫溫度差導(dǎo)熱內(nèi)能大內(nèi)能小溫度相等內(nèi)能相等熱量=所以，熱量是在單純的傳熱過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。W=0當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過(guò)單純的傳熱達(dá)到狀態(tài)2時(shí)，內(nèi)能的變化量ΔU=U2-U1它就等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q，即ΔU=Q①物體吸熱：Q>0ΔU>0②物體放熱：Q<0ΔU<0內(nèi)能增加內(nèi)能減少做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能的區(qū)別和聯(lián)系做功是內(nèi)能和其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化熱傳遞是不同物體或同一物體不同部分內(nèi)能的轉(zhuǎn)移△U＝Q△U＝W做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的。區(qū)別聯(lián)系：課堂小結(jié)一、焦耳的實(shí)驗(yàn)1.絕熱過(guò)程：系統(tǒng)不從外界吸熱，也不向外界放熱。2.內(nèi)能：任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的一種能量。二、功與內(nèi)能的改變?cè)诮^熱過(guò)程中，內(nèi)能的改變等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功：ΔU=W①外界對(duì)系統(tǒng)做功：W>0，ΔU>0內(nèi)能增加②系統(tǒng)對(duì)外界做功：W<0，ΔU<0內(nèi)能減少三、熱與內(nèi)能的改變?cè)趩渭儌鳠徇^(guò)程中，內(nèi)能的改變等于外界對(duì)系統(tǒng)傳遞的熱量：ΔU=Q①物體吸熱：Q>