人教版高中物理选择性必修第3册 第三章 3.1功、热和内能的改变.pptVIP

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第三章热力学定律3.1功、热和内能的改变

目录CONTENTS1学习目标2新课导入3新课讲解4课堂小结5典例分析当堂小练6

1.了解焦耳的两个实验的原理,知道做功和热传递的实质。2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式,理解做功和热传递对改变系统内能是等效的,明确两种方式的区别。3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。学习目标

新课导入在空气压缩引火仪底部放置少量的硝化棉，迅速压下筒中的活塞，可以观察到硝化棉燃烧的火苗。为什么筒底的硝化棉会被点燃呢？你能解释这个现象吗？

一、焦耳的实验1、实验1⑴实验装置⑵实验原理重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度上升。新课讲解

⑶研究对象——热力学系统：容器中的水——封闭系统：与外界没有物质交换，但有能量交换。⑷状态变化过程系统状态变化过程中，系统不从外界吸热，也不向外界放热。绝热过程：⑸焦耳的多次实验测量结论尽管各次悬挂重物的质量不同，下落的高度也不一样，但只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。

2、实验2⑴实验装置⑵实验原理让正在下降的重物带动发电机发电，电流通过浸在液体中的电阻丝，由电流的热效应给液体加热，使液体温度上升。对于同一个系统，如果过程是绝热的，那么不管通过电阻丝的电流或大或小、通电时间或长或短，只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态就发生了同样的变化。⑶焦耳的多次实验测量结论

3、焦耳的这些实验结论实验1重物下落重力做功叶片搅拌容器中的水水与叶片摩擦而温度上升系统从状态1变为状态2T1T2实验2系统从状态1变为状态2T1T2电机发电电热丝发热发热丝对水加热温度上升重物下落重力做功做功的数量只由过程始末两个状态1、2决定，而与重物的质量、做功的次数无关。系统状态通过绝热过程发生变化做功的数量只由过程始末两个状态1、2决定，而与做功的方式无关。

4、内能U任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量在初末两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系.我们把这个物理量称为系统的内能。⑵微观定义（分子动理论对内能的定义）：物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。⑴宏观定义（热力学对内能的定义）：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的一种能量，这种能量叫做系统的内能。

二、功与内能的改变在热力学系统的绝热过程中，系统从状态1经过绝热过程达到状态2。如果一个热学过程的状态变化发生得极快、经历时间很短，系统与外界交换的热量就很少，即系统与外界来不及交换热量，这样的过程若不计传递的热，可以看成绝热过程。ΔU=U2-U1ΔU=W系统内能增量外界对系统所做的功W1、外界对系统做功：W0，ΔU0Q=0内能增加U1U2压燃实验

以瓶内气体为研究对象，橡胶塞跳出后，瓶内的气体迅速膨胀，系统对外做功，因此，气体的内能迅速减少，瓶内气体温度迅速下降，瓶内水蒸气液化，就会出现大量的雾状小水滴。2、系统对外界做功：W0，ΔU0内能减小热力学系统——瓶内气体状态变化过程——绝热过程热学过程的状态变化发生得极快、经历时间很短，系统与外界交换的热量就很少，即系统与外界来不及交换热量，这样的过程若不计传递的热，可以看成绝热过程。ΔU=W

物理量符号意义符号意义WΔU外界对系统做功系统对外界做功内能增加内能减少+ΔU0－ΔU0ΔU=W

说明:（1）像做功一样，热量的概念也只有在涉及能量的传递时才有意义.所以不能说物体具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量.（2）物体从外界吸热，物体内能增加。物体对外界放热，物体内能减少。物理量符号意义符号意义QΔU系统吸收热量系统放出热量内能增加内能减少+ΔU0－ΔU0△U＝Q

做功使物体内能发生改变，内能的改变就用功的数值来量度。热传递使物体的内能改变，是物体间内能的转移（同种形式能量的转移），从微观角度，传热是在分子相互作用下，通过分子热运动的碰撞实现内能的转移。热传递使物体的内能发生改变，内能的改变用热量来量度。1、2、做功和热传递在本质上是不同的：做功使物体的内能改变，是其他形式的能量和内能之间的转化（不同形式能量间的转化）一、做功和热传递的区别

二、内能与热量的区别内能是一个状态量,一个物体在不同的状态下有不同的内能热量是一个过程量，与一段过程对应，它表示由于热传递而引起的变化过程中转移的能量，即内能的改变量.如果没有热传递，就没有热量可言，但此时仍有内能.内