热与能1
热力学第一定律,卡诺(Carnot)循环
高温热源T 高温热源 h
Qh
热机
︱W ︱
Qc
低温热源T 低温热源 c
热机工作原理图
2.热机的效率： 热机作功与获取能量之比
W Qh + Qc η =− = Qh Qh
Qh----从外界获取的热量 从外界获取的热量 Qc----对环境放热 对环境放热
二.卡诺热机 卡诺热机
• 卡诺(Carnet): 法国工程师, 于1824年发表 卡诺(Carnet): 法国工程师, 1824年发表 关于火的动力之见解》一书, 了《关于火的动力之见解》一书, 书中介绍了 一种在两个热源间工作的可逆热机, 一种在两个热源间工作的可逆热机, 即卡诺热 机, 并提出卡诺热机的效率最大, 此效率与工 并提出卡诺热机的效率最大, 作物质无关, 只与两热源的温度有关, 作物质无关, 只与两热源的温度有关, 此书的 基本结论即为卡诺定理. 基本结论即为卡诺定理.
nRTh ln
根据绝热可逆过程方程式 过程2： ThV2γ −1 = TcV3γ −1 过程4： ThV1γ −1 = TcV4γ −1
V2 V3 = 相除得 V1 V4
所以
V2 V4 W1 + W3 = −nRTh ln − nRTc ln V1 V3
V1 = nR(Th − Tc )ln V2
(4)若Tc=Th，则 η =0，即单一热源的热机不工作。 若 ，即单一热源的热机不工作。 理论上: 理论上 (T→0K)
(5)热机的效率永远小于 故热不可能完全变为功 热机的效率永远小于1, 故热不可能完全变为功. 热机的效率永远小于
(6) 卡诺热机的热温商之和为零
Qh Qc + =0 Th Tc
A(p1 , V1 , Th )
初中物理第一轮复习热和能(第十六章内容)人教版
第十六章：热和能一、复习要点（一）、分子热运动1、物质是由分子组成的。
分子若看成球型，它的直径大约只有10-10m。
2、一切物质的分子都在不停地做无规则的运动①扩散：不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象。
②扩散现象说明：A、分子之间有间隙。
B、分子在不停地做无规则的运动。
③课本P124图16.1-2中的装置下面放二氧化氮，这样做的目的是：防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。
实验现象：两瓶气体混合在一起颜色变得均匀，结论：气体分子在不停地运动。
④固、液、气都可扩散，扩散速度与温度有关。
温度越高，扩散越快。
⑤热运动：物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。
温度越高，分子无规则运动的速度越大。
3、分子间有相互作用的引力和斥力。
当分子间的距离很小时，作用力表现为斥力；当分子间的距离稍大时，作用力表现为引力；如果分子相距很远，作用力就变得十分微弱，可以忽略。
（二）、内能1、内能：物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
2、物体在任何情况下都有内能：既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用，那么内能是无条件的存在着。
无论是高温的铁水，还是寒冷的冰块都具有内能。
3、物体的内能大小与温度的关系：在物体的质量，材料、状态相同时，温度越高物体内能越大。
4、内能的改变：（1）热量：热传递过程中，传递的能量的多少叫热量，热量的单位是焦耳。
热传递的实质是内能的转移。
（2）改变内能的方法：做功和热传递。
A、热传递可以改变物体的内能。
①热传递的方向：热量从高温物体向低温物体传递或从同一物体的高温部分向低温部分传递。
②热传递的条件：有温度差。
热传递传递的是内能（热量），而不是温度。
③热传递过程中，物体吸收热量，内能增加；放出热量，内能减少。
注意：物体内能改变，温度不一定发生变化。
B 、做功改变物体的内能：①做功可以改变内能：对物体做功物体内能会增加。
物体对外做功物体内能会减少。
②做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化（三）、比热容1、定义：单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。
2-1 化学能与热能
规律小结
能 量
反应物 能 量 生成物
放热 反应
吸热 反应
反应物 生成物
反应过程 反应过程
规律小结
反应物 的能量 生成物 的能量 能量的释放
反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量
反应物 的能量
能量的吸收
生成物 的能量
生成物的总能量=反应物的总能量+吸收的热量
知识梳理
二、化学能与热能的相互转化
二、化学能与热能的相互转化
2、实验2-1：铝与盐酸的反应
（1）实验操作：在一支试管中加入2~3ml 6mol/L的 盐酸，再插入用砂纸打磨光的铝条。观察现象，并 用温度计测量溶液温度变化。 （2）实验现象：产生气泡，一段时间后溶液的温度 升高。 （3）实验结论：铝跟盐酸反应的过程中放出热量， 反应的化学方程式为
+
Cl2
Cl —Cl
断 开 吸 收 能 量
点燃
==
2HCl
H—Cl
放出能量 形成
· · · · ： · Cl H· ＋ · Cl → H · · · 化学键的断裂和形成是化学反应中能量 变化的主要原因。 · · · ·
【思考与交流】
在化学反应中，随着物质的变化，既有 反应物中化学键的断裂，又有生成物中化学 键的形成，化学能也随之而改变。那么，一 个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么 决定的呢？你对化学反应的特征有什么进一 步的认识？
看图讨论
知识梳理
一、化学键与化学反应中能量变化的关系 2、化学反应中能量变化的原因——宏观角度 （1）化学反应中能量变化的决定因素 化学反应在发生过程中是吸收能量还是放 出能量，决定于反应物的总能量与生成物的 总能量的相对大小。即
化学能与热能[1]
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《化学能与热能》疑难问题解答问题1、物质储存的化学能与物质微粒间的化学键能量之间有怎样的关系呢？为什么不同物质所包含的化学能会不同？答：物质是由粒子构成的，构成物质粒子之间存在相互作用的结合力——化学键。
物质本身具有的能量越低时，说明该物质的结构越稳定，构成物质粒子之间的相互作用力（化学键）越强，断开该化学键所吸收的能量就越高，而形成化学键所释放的能量就越大。
由于不同物质不仅组成不同，而且各自的结构也不同，因此不同物质的化学键种类、数目也不同，于是不同物质具有不同的能量。
问题2、为什么化学变化过程中总是伴随能量变化？能量变化大小与什么有关？答：从宏观角度看，化学变化过程中发生了物质变化，由于不同物质所贮存的能量不同，因此在化学变化过程中会伴随能量变化；从微观的角度看，化学变化过程本质为旧化学键断裂、新化学键形成的过程，而化学键的断裂与生成将要吸收和放出热量，因此化学变化过程就是吸收和放出热量的过程，必将有能量变化。
由于不同的化学反应对应的反应物和产物不同，而不同的反应物与生成物所储存的能量也不同，因此，化学反应能量变化的大小决定于反应物的总能量和生成物的总能量的大小。
若反应物总能量与生成物总能量相差越大，则化学反应能量变化就越大。
问题3、什么是吸热反应？什么是放热反应？某反应为吸热反应还是放热反应的决定因素是什么？答：有热量放出的化学反应叫做放热反应，反之为吸热反应。
由于反应过程能量变化大小与反应物总能量和生成物总能量的大小有关，因此，一个反应是吸热还是放热取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小。
若反应物总能量高于生成物总能量，则反应将释放出热量而成为放热反应，反之为吸热反应。
吸热反应、放热反应与反应物和生成物总能量相对大小之间的关系可用右图表示。
值得注意的是，不能认为需要加热的化学反应都是吸热反应。
因为对许多反应来说，加热仅仅是诱发化学反应发生的一个条件（如燃烧反应），当反应发生后不需加热也可继续进行并不断释放出热量，此类反应属于放热反应。
高中物理 第十章 热力学定律 第1、2节 功和内能 热和内能讲义(含解析)新人教版选修3-3-新人教
第1、2节功和内能热和内能1.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，也不向外界放热的过程。
2．绝热过程中系统内能的增加量等于外界对系统所做的功，即ΔU＝W。
3．热传递：热量从物体的高温部分传递到低温部分，或从高温物体传递给低温物体的过程。
4．系统在单纯的传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。
5．做功和热传递是改变内能的两种方式且具有等效性，但二者实质不同。
一、焦耳的实验1．绝热过程系统只通过对外界做功或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。
2．代表实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温度上升。
(2)通过电流的热效应给水加热。
3．实验结论要使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决定，而与做功的方式无关。
二、功和内能1．内能的概念(1)内能是描述热力学系统自身状态的物理量。
(2)在绝热过程中做功可以改变热力学系统所处的状态。
2．绝热过程中内能的变化(1)表达式：ΔU＝W。
(2)外界对系统做功，W为正；系统对外界做功，W为负。
三、热和内能1．热传递(1)条件：物体的温度不同。
(2)过程：温度不同的物体发生热传递，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，热量从高温物体传到低温物体。
(3)热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射。
2．热和内能(1)单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态，即热传递能改变物体的内能。
(2)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
(3)单纯的传热过程中内能的变化。
①公式：ΔU＝Q。
②物体吸热，Q为正；物体放热，Q为负。
1．自主思考——判一判(1)温度高的物体含有的热量多。
(×)(2)内能大的物体含有的热量多。
(×)(3)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。
(×)(4)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的。
(√)(5)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量。
第二章 第一节 化学能与热能
小结：
能量公式化
E（反应物）＝E（生成物）＋Q (能量守恒定律）
E（反应物）－E（生成物）＝Q
Q>0为放热反应 Q<0为吸热反应
【归纳小结】
判断一个反应是吸热还是放热反应的方法有
方法一：根据反应物和生成物的总能量的相对大小 放热反应： 反应物的总能量 >生成物的总能量
巩固练习：
3. 下列反应属于放热反应的是: A. NaOH与HCl反应 C. 碳酸钙的分解 B. C和CO2共热 D. 制备水煤气的反应
4、含1molBa(OH)2 和1mol H2SO4的溶液完全反 应放出的热量为Q，则Q是中和热吗？
不是。如果是稀溶液，中和热为1/2 Q
随堂练习
1. 下列说法正确的是 ( AB • A. 大多数的化合反应是释放能量的反应 • B. 大多数分解反应是吸收能量的反应 • C. 释放能量的反应都不需要加热 • D. 吸收能量的反应都需要加热 )
一、化学键与化学反应中能量变化关系
思考：化学反应的本质过程是什么？ 一个化学反应的过程，本质上就是 旧化学键断裂和新化学键形成的过程。
吸收能量
放出能量
例如：断开H－H键要吸收436kJ/mol能量。 形成H－H键要放出436kJ/mol能量。
形成1mol化学键时释放的能量或断 开1mol化学键所吸收的能量叫做键能
能源、材料、信息一起 被称为现代社会发展的三大 支柱，其中能源位居首位。
煤、石油、天燃气是当 今社会最主要的三大化石燃 料。
生火取暖
化学反应与能量
1964年10月16日
1967年6月17日
化学能与热能(1)
第二章
第一节 化学能与热能 (第１课时）
一飞冲天—— “神舟”七号发射实况回放
【思考与交流】
生活中哪些事实说明了在化学反应中 伴随着能量的变化？
物质发生化学反应的同时还伴随着能 量的变化,而这种能量变化又通常表现为 热能变化。
第一节 化学能与热能
一、化学键与化学反应中能量变化的关系 1、化学反应的本质是？
思考与讨论：
1.铝与盐酸反应的化学方程式： 。 2.在反应过程中你将能看到什么现象？ 3.用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，你将 采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化？ 4.要明显的感知或测量反应中的热量变化，你在实 验中应注意哪些问题？
实验2－1
现象
铝与盐酸反应，放出大量气泡， 温度升高
断 开 吸 收 能 量
+
Cl2
Cl —Cl
吸 断 收 开 能 量
点燃
== 2HCl
H—Cl
放出能量
形成 · · · · ： · Cl H· ＋ · · → H Cl · · 化学键的断裂和形成是化学反应中能量 变化的主要原因。
· · · ·
【思考与交流】
在化学反应中，随着物质的变化，既有反 应物中化学键的断裂，又有生成物中化学键 的形成，化学能也随之而改变。那么，一个 化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决 定的呢？你对化学反应的特征有什么进一步 的认识？
3、已知反应A＋B＝C＋D为放热反应，对该反应的 下列说法中正确的是（ C ） A. A的能量一定高于C B. B的能量一定高于D C. A和B的总能量一定高于C和D的总能量 D. 该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生
4、在反应H2 + Cl2 ＝2HCl中，已知H－H键 能为436kJ/mol，Cl－Cl键能为247kJ/mol， H－Cl键能为431kJ/mol，判断该反应是（BD） A. 吸热反应 B. 放热反应 C.生成2molHCl 吸收179kJ热量 D.生成2molHCl放出179kJ热量
热力学第一定律与内能
热力学第一定律与内能热力学是研究物质之间热和功的相互转化和传递关系的学科。
其中，热力学第一定律是指能量的守恒原理，即能量不会自行产生或消失，只能在不同形式之间互相转化。
而内能作为系统的一种宏观观察物理量，是体系内各种微观粒子的平均动能和相互作用能的总和。
一、热力学第一定律热力学第一定律是指在自然界中能量守恒的基本原理。
即在一个封闭系统中，能量的改变等于系统所接收的热量和所做的功之和。
数学表达式上，热力学第一定律可以表示为：ΔU = Q + WΔU代表系统内能量的变化，Q代表系统吸热量，W代表系统所做的功。
在这个公式中，内能的变化可以有两个方向：正向表示系统内能增加，负向则表示系统内能减少。
而系统吸热和做功对这个内能变化贡献的方向则与内能变化的方向相反。
二、内能的概念内能是热力学中一个重要的概念，指的是一个封闭系统中各种微观粒子的平均动能和相互作用能的总和。
内能的表达式可以表示为：U = E + E_int其中，E代表系统的宏观动能，E_int代表系统的微观相互作用能。
内能与系统之间的热量和功关系密切。
当一个系统吸收热量时，系统内能增加；当系统做功时，系统内能减少。
内能还与物质的性质和状态有关。
不同物质、不同状态下的物质具有不同的内能。
例如，在相同的温度和压强下，液体的内能一般比气体的内能小。
三、内能的转化根据热力学第一定律，内能可以通过吸热和做功来进行转化。
这种转化可以是系统内能增加或减少的过程。
1. 吸热转化当系统吸收热量时，热量会增加系统的内能。
这个过程可以用以下公式表示：ΔU = Q其中，ΔU代表内能的变化，Q代表系统吸收的热量。
当Q为正时，表示系统吸收热量增加了系统的内能；当Q为负时，表示系统放出热量，内能减少。
2. 做功转化当系统做功时，系统内能会减少。
这个过程可以用以下公式表示：ΔU = -W其中，ΔU代表内能的变化，W代表系统所做的功。
当W为正时，表示系统做功，内能减少；当W为负时，表示外界对系统做功，内能增加。
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热与能练习1
一、选择题
1、反映物质特性的物理量是 （ ） A ．温度 B ．比热容 C ．热量 D ．内能
2、下列现象中，不能说明分子不停地做无规则运动的是 （ ）
A 、阳光下看到灰尘飞舞。
B 、经过面包房子，闻到阵阵奶香。
C 、牛奶中放入砂糖，牛奶变甜。
D 、鸭蛋裹上混有食盐的泥巴，过一段时间变成咸蛋。
3、冷水质量为m ，吸收一定热量后温度由t 1升高到t ，另有质量为2m 的热水，放出同样热量后温度也降到t 。
则该热水原来温度是 （ ）。
； ； ； 2
3)D (2)C (23)B (2)
A (1
111t t t t t t t t ++-- 4、质量相等、温度相同的铁块和铜块，吸收了相等的热量后互相接触，已知铁的比热容比铜的大则 ( ) A ．热由铁块传给铜块 B ．热由铜块传给铁块 C ．铁块铜块间不发生热传递 D ．温度由铜块传给铁块 二、填空题
5、本市重大公共绿地建设工程太平桥绿地已于2001年6月8日竣工。
绿地中的人工湖具有“吸热”功能，炎夏时它能降低周边地区的热岛效应。
若人工湖湖水的质量为1.0×107千克，水温升高2℃，则湖水吸收的热量为__________焦[c 水＝4.2×103焦／(千克·℃)]
6、图1是在某地昼夜四个不同时刻测得的气温数，气象学规定这四个确定时刻测得的气温平均值叫做日平均温度。
则这个地方当天的日平均温度为__________℃，一昼夜内的最大温差是_________℃。
7、质量相等的甲、乙两种液体，温度相同，用两盏完全相同的酒精灯分别加热，记录的温度与时间变化的曲线如图2所示，可知C
甲
______ C 乙（选填“大于”、“等于”或“小于”），若液体升高的温度相等，则_________加热时间长。
8、如果把一杯温度为20℃的水放入冰箱的冷藏室内，水的温度将降低，水分子做 运动的速度将_______（选填“变快”或“变慢”），这杯水的内能将________（选填“减少”或“增大”）。
9、如图3（a ）所示，将两个底面削平的铅柱紧压在一起，下面吊—个重物也不能把它们拉开，说明分子间存在 （选填“引力”或“斥力”）；如图3（b ）所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花。
把活塞迅速压下去，棉花燃烧起来。
这说明活
(a) 图3
(b)
图4
塞对气体 ，增加了气体的内能，使气体的温度 。
三、实验题
10、小明和小华在家里烧水时发现，“烧开同样温度的一壶水比半壶水所需的时间长”。
（1）根据这一现象他们猜想：水吸收热量的多少与水的质量有关，并进一步提出假设，你认为他的假设可能是： 。
（2）为了验证以上假设，他们来到实验室，各自用如图4所示装置分别对不同质量的水进行加热，加热过程中他们通过观察 和 ，并将相关数据记录在表一和表二中。
（设水每分钟吸收的热量相等）
表二（水） ①分析比较表一或表二中的第一行与第二行的数据及相关条件，可得到的初步结论是： 。
②进一步综合分析表一和表二中的数据及相关条件，可以归纳得到的结论是： 。
（3）为进一步研究，小明和小华又选用煤油重复上述实验，并将实验数据记录在表三中。
（设水和煤油每分钟吸收的热量相等）
表三（煤油）
在分析比较 的数据及相关条件后，他们还能得到的结论是：相同质量的不同物质 。
四、计算题
11、在质量是0.5千克的铝壶里装了2千克水，把这壶水从20℃加热到100℃，求水吸收的热量。
[c 水＝4.2×103焦／(千克·℃)]。