《1 功和内能》PPT课件(河北省县级优课)
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功和内能PPT课件
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2019/9/18
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【例1】 一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨 胀过程。设气体分子间的势能可忽略,则在此过程
中( D )
A.外界对气体做功,气体分子的平均动能增大 B.外界对气体做功,气体分子的平均动能减小 C.气体对外界做功,气体分子的平均动能增大 D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减小
触类旁通:若本题中气体是在真空中发生绝热膨胀, 不考虑分子势能,气体的内能如何变化?
9
【例2】（多选）如图所示，活塞将汽缸分成甲，乙 两气室，汽缸，活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏 气。以E甲、E乙分别表示甲，乙两气室中气体的内能， 则在将拉杆缓慢向外拉的过程中的下列说法不正确的
是（ ABC ）
A.E甲不变，E乙减小 B.E甲不变，E乙增大 C.E甲增大，E乙不变 D.E甲增大，E乙减小 E.甲中内能的增加量大于乙中内能的减少量
电场力做功对应电势能（电能）
绝热过程: 系统只由于外界对它做功而与外界交换能
量,它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程 4
叫绝热过程.
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.
答案:不变(因气体在真空中绝热膨胀,无法对外做功, 故内能不变)。
8
1.系统指的是什么？
实验研究的对象是瓶中的气体与打气筒中的气体， 那么我们的系统也就是这两部分气体。
2.出现了什么现象？ 呈现雾状
3.为什么会呈现上述现象？
当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统做功，使 得系统的内能增加，温度升高，压强增大，使瓶 塞从瓶口中喷出。看到雾状物的原因在于，在塞 子突然跳起时，气体绝热膨胀对外做功，内能减 少，温度下降，水蒸汽（或酒精蒸气）有一部分 被液化成小什么? 对物体做功可以改变物体温度
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【例1】 一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨 胀过程。设气体分子间的势能可忽略,则在此过程
中( D )
A.外界对气体做功,气体分子的平均动能增大 B.外界对气体做功,气体分子的平均动能减小 C.气体对外界做功,气体分子的平均动能增大 D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减小
触类旁通:若本题中气体是在真空中发生绝热膨胀, 不考虑分子势能,气体的内能如何变化?
9
【例2】（多选）如图所示，活塞将汽缸分成甲，乙 两气室，汽缸，活塞（连同拉杆）是绝热的，且不漏 气。以E甲、E乙分别表示甲，乙两气室中气体的内能， 则在将拉杆缓慢向外拉的过程中的下列说法不正确的
是（ ABC ）
A.E甲不变，E乙减小 B.E甲不变，E乙增大 C.E甲增大，E乙不变 D.E甲增大，E乙减小 E.甲中内能的增加量大于乙中内能的减少量
电场力做功对应电势能（电能）
绝热过程: 系统只由于外界对它做功而与外界交换能
量,它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程 4
叫绝热过程.
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.
答案:不变(因气体在真空中绝热膨胀,无法对外做功, 故内能不变)。
8
1.系统指的是什么？
实验研究的对象是瓶中的气体与打气筒中的气体， 那么我们的系统也就是这两部分气体。
2.出现了什么现象？ 呈现雾状
3.为什么会呈现上述现象？
当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统做功，使 得系统的内能增加，温度升高，压强增大，使瓶 塞从瓶口中喷出。看到雾状物的原因在于，在塞 子突然跳起时，气体绝热膨胀对外做功，内能减 少，温度下降，水蒸汽（或酒精蒸气）有一部分 被液化成小什么? 对物体做功可以改变物体温度
功和内能PPT教学课件
结论：做功使得物体（密闭气体）温度升高
一、焦耳的实验
1818年12月24日生于英国曼彻斯
特 ，起初研究电学和磁学。 1840
年在英国皇家学会上宣布了电流通
过导体产生热量的定律，即焦耳定
律。焦耳测量了热与机械功之间的
当量关系——热功当量，为热力学
第一定律和能量守恒定律的建立奠
焦耳
定了实验基础。
绝热过程：
问题与练习
• 2.（从功是能量转化的量度角度出发思考） • 例1：汽车刹车 • 例2：双手摩擦 • 例3：电磁感应中，阻尼振动中的能量变化 • 3.10.1-2重物的重力势能转化为水的内能； • 10.1.3重物的机械能转化为电能，电能再
转化为液体的内能
问题与练习
• 4.（1）气体在真空中绝热膨胀 • 的过程中，不受阻力，所以气体
（
D）
A．EP全部转换为气体的内能
B. EP一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍
为弹簧的弹性势能
理想 气体
C．EP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能
D．EP一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换
为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
05年全国卷Ⅲ19.
一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。 设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中 （ D） A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加 B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少 C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加 D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少
功是能量转化的量度
内能U ：只依赖于系统自身状态的物理量
内能与状态参量温度、体积有关， 即由它的状态决定
内能的增加量△U＝U2－U1等于外界对系么？
功和内能PPT课件
温馨提示:
(1)内能是物体所具有的,对于物体中的某一个具体分子,无内能 可言。 (2)做功方式的多样性决定了能量转化方式的多样性,不同形式 的功对于内能的变化是等效的。 (3)气体自由膨胀时,气体与外界相互不做功,因此这种情况下气 体体积增大没有外界阻力,也就不需要对外界做功。
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1.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变பைடு நூலகம்做功 方式无关，仅与做功数量有关；
2.在热力学系统的绝热过程中,外界对系统所做的功 仅由过程的始末两个状态决定,不依赖于做功的具体 过程和方式.
类比思考：哪些力做功仅由物体的起点和终点两个位置决定， 与物体的运动路径无关？
重力
重力做功对应重力势能
电场力
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【例1】 一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨 胀过程。设气体分子间的势能可忽略,则在此过程
中( D )
A.外界对气体做功,气体分子的平均动能增大 B.外界对气体做功,气体分子的平均动能减小 C.气体对外界做功,气体分子的平均动能增大 D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减小
触类旁通:若本题中气体是在真空中发生绝热膨胀, 不考虑分子势能,气体的内能如何变化?
在第七章中我们曾经学习过内能的概念是什么呢？ 当时讲的内能的变化与什么有关？而这一致吗？有 何关系？
当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时,内能的
增加量: △U= U2 - U1 就等于外界对系统所做的功W，即： △U=W
功是能量变化的量度
5
实验表明：
绝热过程中,外界对物体做功,物体的内能增加;
绝热过程中,物体对外界做功,物体的内能减少.
1
压缩空气使棉花点燃、搓手取暖说明什么? 对物体做功可以改变物体温度
(1)内能是物体所具有的,对于物体中的某一个具体分子,无内能 可言。 (2)做功方式的多样性决定了能量转化方式的多样性,不同形式 的功对于内能的变化是等效的。 (3)气体自由膨胀时,气体与外界相互不做功,因此这种情况下气 体体积增大没有外界阻力,也就不需要对外界做功。
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1.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变பைடு நூலகம்做功 方式无关，仅与做功数量有关；
2.在热力学系统的绝热过程中,外界对系统所做的功 仅由过程的始末两个状态决定,不依赖于做功的具体 过程和方式.
类比思考：哪些力做功仅由物体的起点和终点两个位置决定， 与物体的运动路径无关？
重力
重力做功对应重力势能
电场力
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【例1】 一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨 胀过程。设气体分子间的势能可忽略,则在此过程
中( D )
A.外界对气体做功,气体分子的平均动能增大 B.外界对气体做功,气体分子的平均动能减小 C.气体对外界做功,气体分子的平均动能增大 D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减小
触类旁通:若本题中气体是在真空中发生绝热膨胀, 不考虑分子势能,气体的内能如何变化?
在第七章中我们曾经学习过内能的概念是什么呢？ 当时讲的内能的变化与什么有关？而这一致吗？有 何关系？
当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时,内能的
增加量: △U= U2 - U1 就等于外界对系统所做的功W，即： △U=W
功是能量变化的量度
5
实验表明：
绝热过程中,外界对物体做功,物体的内能增加;
绝热过程中,物体对外界做功,物体的内能减少.
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压缩空气使棉花点燃、搓手取暖说明什么? 对物体做功可以改变物体温度
1 功和内能
温度不变
第十章：热力学定律 第一节：功和内能
学习目标： 1、了解焦耳的两个实验的原理。 2 、知道什么是绝热过程。 3 、从热力学角度认识内能的概念 4 、知道在绝热的过程中系统的内能的变化与外界系 统所做的功的关系。
学习指导：要注意从实验和模型来建立物理图景，把抽象的事物 形象化，更要注意利用科学的假说和模型来研究问题 把不能直接观测 对象转化 为能够直接观测的对象。
A．外界对气体做功，气体内能增大 B．外界对气体做功，气体内能减小
内能增加
C．气体界做功，气体内能减小
练一练
2.如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热 (即与外界不发生
热交换 )容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞
施以一竖直向下的压力 F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气
实验录像：气体膨胀
4、拓展：
K b
? （1）气体在真空中绝热膨胀
c 气体A
a
真空B
? 的过程中，不受阻力，所以气体
d 10-1-1
? 不做功。需要特别注意的是，当气体向真空中膨胀时，气 体不做功，这样的膨胀通常称为自由膨胀．
? （2）气体在大气中绝热膨胀的过程中，气体对外做功，
所需要的能量来自于
K b
知识回顾：
1、机械功的两个不可缺少的因素是什么？ 电流做功与哪些因素有关？
2、什么是内能？内能与哪些因素有关？
3、质量、温度相等的物体，他们内能一定 相等吗？
用物理学术语解释下列生活现象
摩擦生热
钻木取火
演示实验:
1、你看到了什么现象？实验现象说明了什么？ 2、用力按压活塞时为什么要快速呀？
结论：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 .
功和内能 热和内能PPT课件
第1讲 功和内能~第2讲 热和内能
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例3 一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块 的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换 能量，则( ) A.从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的
减少量等于铁块内能的增加量 B.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能
减少量不等于铁块内能的增加量
第1讲 功和内能~第2讲 热和内能
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借题发挥 (1)压缩气体，外界对气体做功，内能增大， 温度升高，柴油机就是利用这个原理点火的. (2)在绝热过程中，末态内能大于初态内能时，ΔU为正， W为正，外界对系统做功.末态内能小于初态内能时，ΔU 为负，W为负，系统对外界做功.
第1讲 功和内能~第2讲 热和内能
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解析 系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理
量，所以是由系统的状态决定的，A对；
正因为内能是由系统的状态决定的，所以分子动理论中
引入的内能和热力学中引入的内能是一致的，B对；
做功和热传递都可以改变系统的内能，C错；
气体绝热膨胀时对外界做了功，又因为与外界没有热交
换，所以系统的内能要减小，故D错.
二、内能 1.任何一个热力学系统都存在一个只依赖于系统 自身状态 的 物理量，我们把它称之为系统的内能 . 2.当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的增加量 ΔU＝ U2－U1 就等于外界对系统所做的 功W ，即ΔU＝W .
第1讲 功和内能~第2讲 热和内能
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三、热和内能 1.不仅对系统做功可以改变系统的内能，单纯的对系统传热 也能改变系统的内能. 2.当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2，内能的增加量 ΔU＝U2－U1 就等于外界向系统传递的 热量Q ，即 ΔU＝Q .
功和内能 热和内能PPT幻灯片
2.测出了热功当量（热与机械功之间的当量 关系），为热力学第一定律和能量守恒定律 的建立奠定了实验基础。
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在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功 仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体 过程和方式。
类比思考：哪些力做功仅由物体的起点和终点 两个位置决定，与物体的运动路径无关？
重力 电场力
解析：做功和热传递对改变物体的内能是等效的， 温度升高可能是做功，也可能是热传递。故C正确。 答案：C
20
例2 下列关于热量的说法，正确的是 （
）
A.温度高的物体含有的热量多
B.内能多的物体含有的热量多
4
物体的内能与温度和体积的关系
温度变时分子动能变，体积变时分子势 能变，因此物体的内能决定于它的温度和体 积，但是这句话却不能作为判断两物体内能 大小的依据。如两物体温度和体积均相同， 而内能却没有确定的关系。再如，0OC的冰 熔化成OC水体积减小，不能就此认为其势能 也减小，而应该从改变内能的方式上分析,冰 熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不变， 所增加的只是分子的势能
两个温度不同的物体互相接触时温度高的物体 要降温，温度低的物体要升温，并将持续到系统间达 到热平衡即温度相等为止，这个过程称之为热传递
热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射
16
动画：热传递 17
四、热和内能
1、 在外界对系统没有做功的情况下， 内能和热量之间有什么样的关系呢？
△U＝Q
即在外界对系统不做功的情况下，外界传 递给系统的热量等于系统内能的改变量
14
功与系统内能改变的关系 1.做功可以改变系统的内能 ①外界对系统做功，系统的内能增加 ②系统对外界做功，系统的内能减少。 2.功是系统内能转化的量度 3.实质:其他形式的能与内能的相互转化 4.国际单位制中，内能和功的单位都是焦耳( J )
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在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功 仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体 过程和方式。
类比思考：哪些力做功仅由物体的起点和终点 两个位置决定，与物体的运动路径无关？
重力 电场力
解析：做功和热传递对改变物体的内能是等效的， 温度升高可能是做功，也可能是热传递。故C正确。 答案：C
20
例2 下列关于热量的说法，正确的是 （
）
A.温度高的物体含有的热量多
B.内能多的物体含有的热量多
4
物体的内能与温度和体积的关系
温度变时分子动能变，体积变时分子势 能变，因此物体的内能决定于它的温度和体 积，但是这句话却不能作为判断两物体内能 大小的依据。如两物体温度和体积均相同， 而内能却没有确定的关系。再如，0OC的冰 熔化成OC水体积减小，不能就此认为其势能 也减小，而应该从改变内能的方式上分析,冰 熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不变， 所增加的只是分子的势能
两个温度不同的物体互相接触时温度高的物体 要降温，温度低的物体要升温，并将持续到系统间达 到热平衡即温度相等为止，这个过程称之为热传递
热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射
16
动画：热传递 17
四、热和内能
1、 在外界对系统没有做功的情况下， 内能和热量之间有什么样的关系呢？
△U＝Q
即在外界对系统不做功的情况下，外界传 递给系统的热量等于系统内能的改变量
14
功与系统内能改变的关系 1.做功可以改变系统的内能 ①外界对系统做功，系统的内能增加 ②系统对外界做功，系统的内能减少。 2.功是系统内能转化的量度 3.实质:其他形式的能与内能的相互转化 4.国际单位制中，内能和功的单位都是焦耳( J )
功和内能公开课课件
热力发电厂的能量转化过程
总结词
热力发电厂通过燃烧燃料将化学能转化为热 能，进而转化为机械能和电能。
详细描述
在热力发电厂中，燃料（如煤、天然气或石 油）在锅炉中燃烧产生高温高压蒸汽，蒸汽 驱动涡轮机转动，进而驱动发电机发电。在 这个过程中，能量经历了化学能→热能→机 械能→电能的转换。热力发电厂是世界上最 重要的电力来源之一，为工业、商业和家庭 提供电力。
功和内能公开课课件
目录
CONTENTS
• 功和内能的基本概念 • 功和内能的关系 • 功和内能在实际中的应用 • 功和内能的理论基础 • 功和内能的实验研究
01
功和内能的基本概 念
功的定义和计算方法
总结词
功是能量转化的量度，其计算方法为力与在力的方向上通过 的位移的乘积。
详细描述
功是物理学中表示力对距离的累积效果的物理量，其计算公 式为$W = Fscostheta$，其中$F$表示力的大小，$s$表示 在力的方向上通过的位移，$theta$表示力与位移之间的夹角 。
02
功和内能的关系
热力学第一定律的表述
热力学第一定律的表述是
在一个封闭系统中，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一种形式转 化为另一种形式。
表述公式是
ΔU = Q + W，其中ΔU表示内能的变化，Q表示热量，W表示外界对系统做的 功。
热力学第一定律的物理意义
01
热力学第一定律的物理意义在于 它揭示了能量守恒的原理，即在 一个封闭系统中，系统的总能量 保持不变。
对实验结果进行解释和讨论， 理解内能的概念和性质。
热力学实验的误差分析和实验结果讨论
误差来源分析
分析实验过程中可能产生的误 差来源，如仪器误差、操作误
功热量和内能ppt课件
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退出
气体动理论是从微观上研究了气体的热现象，热 力学是从宏观上用能量的观点来研究热现象——物态 变化过程中功、吸热和能量变化关系。
一、准静态过程的功
1．准静态过程 热力学过程：热力学系统的状态随时间的变化 。 准静态过程：热力学系统由一平衡态到另一平衡
态，要经历若干中间状态，若过程经历的所有中间状 态都是平衡态
WA1B QA1B WA2B QA2B
WA1B2 A QA1B2 A 0
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退出
理想气体内能 : 表征系统状态的单值函数，理想 气体的内能仅是温度的函数 。
U U (T )
系统内能的增量只与系统起始和终了状态有关， 与系统所经历的过程无关。
P
A
1
P
A
1
2
B
o
V
U AB C
设气体的摩尔数为 ，由理想气体的状态方程可
得气体的体积为V1和V2时，气体的温度分别为
T1
P1V1
R
C
RV1
T2
P2V2
R
C
RV2
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上面两相比，得
T2
V1 V2
T1
T1
由此可判断出气体的温度降低的。
二、热量
通过传热的方式所传递的能量称为热量，以Q表示。
Q cm(T1 T2 )
B 2
o
V
U A1B2 A 0
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（3）功与热量的物理本质（能量转换）不同 。
宏观运动能量
功
分子热运动能量
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末页
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气体动理论是从微观上研究了气体的热现象，热 力学是从宏观上用能量的观点来研究热现象——物态 变化过程中功、吸热和能量变化关系。
一、准静态过程的功
1．准静态过程 热力学过程：热力学系统的状态随时间的变化 。 准静态过程：热力学系统由一平衡态到另一平衡
态，要经历若干中间状态，若过程经历的所有中间状 态都是平衡态
WA1B QA1B WA2B QA2B
WA1B2 A QA1B2 A 0
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理想气体内能 : 表征系统状态的单值函数，理想 气体的内能仅是温度的函数 。
U U (T )
系统内能的增量只与系统起始和终了状态有关， 与系统所经历的过程无关。
P
A
1
P
A
1
2
B
o
V
U AB C
设气体的摩尔数为 ，由理想气体的状态方程可
得气体的体积为V1和V2时，气体的温度分别为
T1
P1V1
R
C
RV1
T2
P2V2
R
C
RV2
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退出
上面两相比，得
T2
V1 V2
T1
T1
由此可判断出气体的温度降低的。
二、热量
通过传热的方式所传递的能量称为热量，以Q表示。
Q cm(T1 T2 )
B 2
o
V
U A1B2 A 0
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（3）功与热量的物理本质（能量转换）不同 。
宏观运动能量
功
分子热运动能量
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注：(1)在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的 功仅由过程的始末状态决定，不依赖于做功的具体过程和方 式．这一点与在力学中，重力所做的功仅由物体的起点和终 点的两个位置决定，而与物体的运动路径无关相类似.
(2)在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能增加， 外界对系统做多少功，系统的内能就增加多少；系统对外界 做功，系统的内能减少，系统对外界做多少功，系统的内能 就减少多少．
大就一定对外做功．气体的体积减小，外界就一定对气体 做功．
结论：做功使得物体（密闭气体）温度升高
一、焦耳的实验
1818年12月24日生于英国曼彻斯
特 ，起初研究电学和磁学。 1840
年在英国皇家学会上宣布了电流通
过导体产生热量的定律，即焦耳定
律。焦耳测量了热与机械功之间的
当量关系——热功当量(历时38年)，
焦耳 绝热过程：
为热力学第一定律和能量守恒定律 的建立奠定了实验基础。
系统只由于外界对它做功而与外界交换能量它不从
外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫绝热过程
焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验
焦耳两个代表性实验：焦耳热功当量实验装置—机械功
实验结论：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。
焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置—电功
3．做功与内能的变化
做功改变物体内能的过程是将其他形式的能(如机械能) 与内能相互转化的过程，做功使物体内能发生变化时，内 能改变了多少用做功的数值来度量．外界对物体做多少功， 物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内 能就减少多少．
压缩气体，外界对气体做了功，气体的内能增加，气 体内能的增加量等于外界对气体所做的功；气体膨胀，是 气体对外界做功，气体内能减小，气体内能的减少量等于 气体膨胀对外界做的功．实质上对气体我们还能从另一个 方面来判断，那就是看气体的体积，被研究的气体体积增
特别提醒： 内能是状态量，任何一个物体在每一个状态下都有确定
的内能，但物体在某一状态下的内能的大小是 无法计算的，实际情况中有意义的也不是某一状态 下内能的大小，而是发生状态变化过程中内能 变化量的大小。物体内能的变化，需要通过做功，因
此功只有在状态变化过程中才有意义，它是过程量。
1.系统指的是什么？
实验：
1．外界对物体做功，物体的内能增加
2．物体对外界做功，物体的内能减少．
不难发现： 1.做功可以改变物体内能
做功：其他形式的能和内能之间的转化。当机械能转
化为内能时，必须通过物体的宏观运动才能实现。
2．大量的理论和实验证实了功和内能变化的定量关系（前辈的成果）
当系统从某一状态经过绝热过程达到另一状态时，内能 的改变量ΔU就等于外界对系统所做的功W，用式子表示为： ΔU＝U2－U1＝W.
从焦耳的实验中可以得出什么结论？
1.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变 与做功方式无关，仅与做功数量有关。
2.测出了热功当量（热与机械功之间的当量 关系），为热力学第一定律和能量守恒定律 的建立奠定了实验基础。
在热个状态决定，不依赖于做功的具体 过程和方式。
物体的内能与温度和体积的关系
温度变时分子动能变，体积变时分子势 能变，因此物体的内能决定于它的温度和体 积，但是这句话却不能作为判断两物体内能 大小的依据。如两物体温度和体积均相同， 而内能却没有确定的关系。再如，0OC的冰 熔化成OC水体积减小，不能就此认为其势能 也减小，而应该从改变内能的方式上分析,冰 熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不变， 所增加的只是分子的势能
内能U及内能变化△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
注：在第七章中我们曾把系统中所有分子热运动的动 能和分子间的相互作用势能的总和叫做系统的内能．而且 已经认识到，当系统的状态改变时，例如温度或体积改变 时，系统的内能会改变，也就是说，系统的内能是由它的 状态所决定的．
探 究过程的艰辛 • 教学重点、难点 • 绝热过程中的功与内能的关系
知识回顾
1.（机械）功的两个不可缺少的因素是什么？
电流做功与哪些因素有关？
2.什么叫内能？ 与哪些因素有关？
（质量，温度，体积，物态） 3.质量、温度相同的物体，内能必定相等 对吗？
4.20℃ 1千克的水与50℃ 1千克的水，哪个 内能大？
实验研究的对象是瓶中的气体与打气筒中的气体， 那么我们的系统也就是这二部分气体。 2.出现了什么现象？ 呈现雾状 3.为什么会呈现雾状？
为什么会呈现雾状？
• 当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统 做功，使得系统的内能增加，温度升高， 压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出。看到雾 状物的原因在于，在塞子突然跳起时，气 体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度下 降，水蒸汽（或酒精蒸气）有一部分被液 化成小液滴
类比思考：哪些力做功仅由物体的起点和终点 两个位置决定，与物体的运动路径无关？
重力 电场力
重力做功对应重力势能
电场力做功对应电势能（电能）
功与能量变化的关系
• 功是能量变化的量度 • W（G）= mgh1-mgh2=Ep1-Ep2= —△Ep • WAB=qφA-qφB =EpA-EpB= —△Ep • …… • 推测： W= △U
新课标人教版
《高中物理》
选修3-3 10.1《功和内能》
教学目标
• 知识与技能 • 1．知道什么是绝热过程。 • 2．从热力学的角度认识内能的概念。 • 3．理解做功与内能改变的数量关系。 • 4．知道内能和功的单位是相同的。 • 过程与方法 • 从焦耳的实验理解功与内能变化的关系 • 情感、态度与价值观 • 通过焦耳实验了解功与内能变化关系的得来，学习科学家
实验结论：只要所做的电功相等，则系统温度上升 的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的。
数据处理
• 两次实验，同一实验样品，相同的初始温 度，控制重力做功与电流做功相同，结果 两次的末态温度相同！
• 同一实验样品（均为液态），相同的初始 温度，相同的末态温度，根据内能的决定 因素判断：初末态内能变化应该相同！
(2)在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能增加， 外界对系统做多少功，系统的内能就增加多少；系统对外界 做功，系统的内能减少，系统对外界做多少功，系统的内能 就减少多少．
大就一定对外做功．气体的体积减小，外界就一定对气体 做功．
结论：做功使得物体（密闭气体）温度升高
一、焦耳的实验
1818年12月24日生于英国曼彻斯
特 ，起初研究电学和磁学。 1840
年在英国皇家学会上宣布了电流通
过导体产生热量的定律，即焦耳定
律。焦耳测量了热与机械功之间的
当量关系——热功当量(历时38年)，
焦耳 绝热过程：
为热力学第一定律和能量守恒定律 的建立奠定了实验基础。
系统只由于外界对它做功而与外界交换能量它不从
外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫绝热过程
焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验
焦耳两个代表性实验：焦耳热功当量实验装置—机械功
实验结论：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。
焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置—电功
3．做功与内能的变化
做功改变物体内能的过程是将其他形式的能(如机械能) 与内能相互转化的过程，做功使物体内能发生变化时，内 能改变了多少用做功的数值来度量．外界对物体做多少功， 物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内 能就减少多少．
压缩气体，外界对气体做了功，气体的内能增加，气 体内能的增加量等于外界对气体所做的功；气体膨胀，是 气体对外界做功，气体内能减小，气体内能的减少量等于 气体膨胀对外界做的功．实质上对气体我们还能从另一个 方面来判断，那就是看气体的体积，被研究的气体体积增
特别提醒： 内能是状态量，任何一个物体在每一个状态下都有确定
的内能，但物体在某一状态下的内能的大小是 无法计算的，实际情况中有意义的也不是某一状态 下内能的大小，而是发生状态变化过程中内能 变化量的大小。物体内能的变化，需要通过做功，因
此功只有在状态变化过程中才有意义，它是过程量。
1.系统指的是什么？
实验：
1．外界对物体做功，物体的内能增加
2．物体对外界做功，物体的内能减少．
不难发现： 1.做功可以改变物体内能
做功：其他形式的能和内能之间的转化。当机械能转
化为内能时，必须通过物体的宏观运动才能实现。
2．大量的理论和实验证实了功和内能变化的定量关系（前辈的成果）
当系统从某一状态经过绝热过程达到另一状态时，内能 的改变量ΔU就等于外界对系统所做的功W，用式子表示为： ΔU＝U2－U1＝W.
从焦耳的实验中可以得出什么结论？
1.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变 与做功方式无关，仅与做功数量有关。
2.测出了热功当量（热与机械功之间的当量 关系），为热力学第一定律和能量守恒定律 的建立奠定了实验基础。
在热个状态决定，不依赖于做功的具体 过程和方式。
物体的内能与温度和体积的关系
温度变时分子动能变，体积变时分子势 能变，因此物体的内能决定于它的温度和体 积，但是这句话却不能作为判断两物体内能 大小的依据。如两物体温度和体积均相同， 而内能却没有确定的关系。再如，0OC的冰 熔化成OC水体积减小，不能就此认为其势能 也减小，而应该从改变内能的方式上分析,冰 熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不变， 所增加的只是分子的势能
内能U及内能变化△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
注：在第七章中我们曾把系统中所有分子热运动的动 能和分子间的相互作用势能的总和叫做系统的内能．而且 已经认识到，当系统的状态改变时，例如温度或体积改变 时，系统的内能会改变，也就是说，系统的内能是由它的 状态所决定的．
探 究过程的艰辛 • 教学重点、难点 • 绝热过程中的功与内能的关系
知识回顾
1.（机械）功的两个不可缺少的因素是什么？
电流做功与哪些因素有关？
2.什么叫内能？ 与哪些因素有关？
（质量，温度，体积，物态） 3.质量、温度相同的物体，内能必定相等 对吗？
4.20℃ 1千克的水与50℃ 1千克的水，哪个 内能大？
实验研究的对象是瓶中的气体与打气筒中的气体， 那么我们的系统也就是这二部分气体。 2.出现了什么现象？ 呈现雾状 3.为什么会呈现雾状？
为什么会呈现雾状？
• 当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统 做功，使得系统的内能增加，温度升高， 压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出。看到雾 状物的原因在于，在塞子突然跳起时，气 体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度下 降，水蒸汽（或酒精蒸气）有一部分被液 化成小液滴
类比思考：哪些力做功仅由物体的起点和终点 两个位置决定，与物体的运动路径无关？
重力 电场力
重力做功对应重力势能
电场力做功对应电势能（电能）
功与能量变化的关系
• 功是能量变化的量度 • W（G）= mgh1-mgh2=Ep1-Ep2= —△Ep • WAB=qφA-qφB =EpA-EpB= —△Ep • …… • 推测： W= △U
新课标人教版
《高中物理》
选修3-3 10.1《功和内能》
教学目标
• 知识与技能 • 1．知道什么是绝热过程。 • 2．从热力学的角度认识内能的概念。 • 3．理解做功与内能改变的数量关系。 • 4．知道内能和功的单位是相同的。 • 过程与方法 • 从焦耳的实验理解功与内能变化的关系 • 情感、态度与价值观 • 通过焦耳实验了解功与内能变化关系的得来，学习科学家
实验结论：只要所做的电功相等，则系统温度上升 的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的。
数据处理
• 两次实验，同一实验样品，相同的初始温 度，控制重力做功与电流做功相同，结果 两次的末态温度相同！
• 同一实验样品（均为液态），相同的初始 温度，相同的末态温度，根据内能的决定 因素判断：初末态内能变化应该相同！