功、热和内能的改变2020-2021年新人教版(2019)高中物理选择必修第三册课件
3-1功、热和内能的改变(教学课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修三册
第三章 热力学定律 1.功、热和内能的改变
基础认识 一、焦耳的实验 1.绝热过程:系统不从外界 吸热 ,也不向外界 放热 ,
这样的过程叫作绝热过程。 2.代表性实验。 (1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水,引起水温上升。 (2)通过电流的热效应给水加热。 (3)实验结论:在各种不同的绝热过程中,如果使系统从状态1
学以致用 (多选)下图为焦耳实验装置图,用绝热性能良好的材料将容 器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高。 关于这个实验,下列说法正确的是( AC ) A.这个装置可测定重物机械能的 改变与水的内能改变的比值 B.做功增加了水的热量 C.做功增加了水的内能 D.功和热量是完全等价的,无区别
在这一过程中,下述空气内能的改变量ΔU、外界对气体所
做的功W与物体及活塞的重力势能的变化关系正确的是
(C)
A.m0gh+mgΔh=ΔU+W C.ΔU=W,W<m0gh+mgΔh
B.ΔU=W,W=m0gh+mgΔh D.ΔU≠W,W=m0gh+mgΔh
解析:物体与活塞碰撞时有机械能损失,因此物体和活塞重 力势能的减少量大于气体内能的增加量;根据功与内能增加 量的关系可知,外界对气体所做的功W与空气内能的变化量 相等,因此ΔU=W,W<m0gh+mgΔh,选项C正确,A、B、D错误。 特别注意物体与活塞碰撞时有机械能损失。
二、功与内能的改变 1.内能: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。鉴于功是能量 变化的量度,所以这个物理量必定是系统的一种能量,我们把 它称为系统的内能。 2.功和内能:在绝热过程中,外界对系统做的功等于系统内能 的增加量,即 ΔU=W 。
功、热和内能的改变2020-2021年新人教版(2019)高中物理选择必修第三册课件
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探究一
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知识归纳 1.内能与内能的变化 (1)物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能之和。物体的内 能是一个状态量。 (2)当物体温度变化时,分子的平均动能变化,物体的体积变化时,分 子势能发生变化,物体的内能变化只由初末状态决定,与中间过程 及方式无关。 2.做功与内能变化的关系 (1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相 互转化的过程。 (2)在绝热过程中,外界对物体做多少功,就有多少其他形式的能转 化为内能,物体的内能就增加多少,即ΔU=W。
A.能量守恒定律 B.机械能守恒定律 C.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 D.在各种不同的绝热过程中,系统状态的改变不仅与做功方式有关, 还与做功数量有关 解析通过这两个实验,可得出的结论是,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。故选项C正 确,其余选项不是这两个实验的结论。 答案C
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变式训练2如图所示,在紫铜管内滴入乙醚,盖紧管塞,乙醚变为气体。 用手拉住绳子两端迅速往复拉动,管塞会被冲开。管塞被冲开前
() A.外界对管内气体做功,气体内能增大 B.管内气体对外界做功,气体内能减小 C.管内气体内能不变,压强变大 D.管内气体内能增大,压强变大 解析绳与紫铜管间的摩擦力做功,使管壁内能增大,温度升高。通 过热传递,乙醚的内能增大,温度升高。管塞被冲开前管内气体内 能增大,压强变大。选项D正确。 答案D
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热与内能的改变 情境探究
探究三
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“围炉夜话”是古代中国文人认为非常有生活情趣的一种生活方式。 在“围炉”的过程中,人的身体并没有和炉子本身发生接触,为什么还 能够感到温暖?现代取暖的方式主要是暖气,暖气和炉子在能量传 递方面有什么相同点? 要点提示炉子和人身体没有发生接触也可以感到温暖是因为热量 可以通过热传递向外扩散,这和暖气的散热方式是相同的。
3.1 功、热和内能的改变-高二物理精(人教版2019选择性必修第三册)
3.1功、热和内能的改变一：知识精讲归纳考点一、焦耳的实验1．绝热过程：系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程．2．代表性实验(1)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．(2)通过电流的热效应给液体加热．3．实验结论：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统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．4．内能：只依赖于热力学系统自身状态的物理量．考点二、功与内能的改变1．功与内能的改变在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1，等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W.2．理解(1)ΔU＝W的适用条件是绝热过程．(2)在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统的内能减少．考点三、热与内能的改变1．传热(1)条件：物体的温度不同．(2)传热：热从高温物体传到了低温物体．2．热和内能(1)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度．(2)热与内能的改变当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q.(3)传热与做功在改变系统内能上的异同．①做功和传热都能引起系统内能的改变．②做功时，内能与其他形式的能发生转化；传热只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移．技巧归纳：改变内能的两种方式的比较二：考点题型归纳题型一：热量、功和内能的概念和理解1．（2022春·高二）对于热量、功和内能三个物理量，下列各种说法中正确的是（）A．热量和功与过程有关，而内能与状态有关B．热量、功和内能的物理意义相同C．热量和功都可以作为内能的量度D．内能大的物体具有的热量多2．（2018春·河南信阳·高二期中）有关热学的说法，正确的是（）A．热量一定是从内能大的物体传递到内能小的物体B．气体温度升高，分子的平均动能一定增大-︒C．随着科技的进步，物体的温度可以降低到300CD．要使气体的分子平均动能增大，外界必须向气体传热3．（2020春·江苏无锡·高二江苏省江阴高级中学校考期中）对于热量、功和物体的内能这三个物理量，下列叙述正确的是（）A．热量、功、内能三者的物理意义相同B．热量和功都可以作为物体内能的量度C．热量、功、内能的单位肯定不相同D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的题型二：通过做功改变系统的内能4．（2021秋·上海虹口·高二上海财经大学附属北郊高级中学校考期中）如图所示的实验装置中，把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒内底部，当很快向下压活塞时，由于被压缩的气体骤然变热，温度升高达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明对物体（）A．做功可以增加物体的热量B．做功可以改变物体的内能C．做功一定会升高物体的温度D．做功一定可以使物态发生变化5．（2022春·高二课时练习）下面例子中，通过做功来改变物体内能的是（）A．阳光照射衣服，衣服的温度升高B．用打气筒打气，筒壁变热C．将高温金属块放在水中，水的温度升高D．放进冰箱冷冻室的水变成冰块6．（2022春·高二课时练习）下列实例说明做功改变系统内能的是（）A．热水袋取暖B．用双手摩擦给手取暖C．把手放在火炉旁取暖D．用嘴对手呵气给手取暖题型三：通过热传递改变系统的内能7．（2022春·高二课时练习）下列生活实例中通过热传递改变物体内能的是（）A．野外生存中利用钻木取火B．暖手宝可以使手变得暖和C．搓搓手可以让手变得暖和D．铁钉被锤子敲打后会升温8．（2021秋·上海徐汇·高二上海市南洋模范中学期中）下列各事例中是通过热传递改变物体内能的是（）A．车床上车刀切削工件后发热B．用肥皂水淋车刀后车刀降温C．擦火柴时火柴头温度升高D．搓搓手就会觉得手发热9．（2021春·河北唐山·高二唐山市第十一中学期中）下列改变物体内能的物理过程中，属于对物体传热来改变物体内能的有（）A．用锯子锯木料，锯条温度升高B．擦火柴时，火柴头燃烧起来C．搓搓手就感觉手暖和些D．阳光照射地面，地面温度升高三：课堂过关精练一、单选题10．（2023春·河北邯郸·高二校考期中）关于内能、温度和热量，下列说法正确的是（）A．物体的温度升高时，一定吸收热量B．物体沿斜面下滑时，内能将增大C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大D．内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时传热停止11．（2022春·黑龙江大庆·高二大庆市东风中学期中）下面说法中正确的有（）A．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能B．1g100℃水的内能等于1g100℃水蒸气的内能C．内能少的物体不可以自发地将一部分内能转移给内能多的物体D．物体温度是其内部分子热运动平均动能的标志12．（2022春·河北·高二校联考阶段练习）图为利用钨锅炼铁的场景。
功、热和内能的改变-高二物理课件(人教版2019选择性必修第三册)
二.功与内能的改变
2.气体膨胀压缩时做功的特点： ①压缩气体：
外界对系统做正功（系统对外界做负功），系统的内能增加
②气体膨胀：
外界对系统做负功（系统对外界做正功），系统的内能减少
思考与讨论：一绝热容器用隔板分成两部分，左 边A内充满气体，右边B内是真空，现抽去隔板， 气体内能如何变化？
答：气体向真空膨胀，气体并不需要克服外
实验结论： 只要重力做功相同，容器内水温上升的数值就相 同，即系统状态的变化相同。
一.焦耳的实验
实验二：对系统做电功
用绝热性能良好的材料制作容器， 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。
实验结论： 只要电流做功相等，系统温度上升的数值就相同， 即系统状态的变化相同。
从1840年开始，焦耳进行了多种多 样的实验， 焦耳实验揭示了热量与功 之间确定的当量关系（1卡＝4.186焦耳）， 表明机械运动或电磁运动与热运动之间是可以相互转化 的。
这项研究工作为热力学第一定律和能量守恒定律的建 立奠定了坚实的实验基础。
一.焦耳的实验
实验一：对系统做机械功
用绝热性能良好的材料制作容器， 容器中安装着叶片组成的搅拌器。 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。
2.内能：内能是系统在绝热条件下与做功相联系 的、描述热力学系统本身状态的能量。符号：U， 单位：焦耳。(宏观定义)
二.功与内能的改变
1.做功可以改变物体内能：在绝热过程中，外界 对系统做功，系统的内能增加；系统对外界做功， 系统的内能减少，即：
U U2 U1 W
压缩引火仪工作原理：迅速压下活塞， 引火仪筒内气体被压缩，体积变小，外 界对气体做了功，内能增加，温度升高。 当温度达到易燃物的燃点时，易燃物发 生自燃。 迅速压缩，空气“来不及” 对外传热， 可以看成绝热过程。若缓慢压缩，空气会对外传热，从 而做等温变化，这个实验就不能成功。
高中物理第三章热力学定律1功热和内能的改变学案选择性3
功、热和内能的改变必备知识·素养奠基一、焦耳的实验问题:如何求得该装置机械能的减少量？提示：机械能的减少由水的质量和升高的温度以及水的比热容求得。
1。
绝热过程:系统不从外界吸热,也不向外界放热。
2。
代表性实验：(1）重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升。
(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、功和内能的改变1。
内能：依赖于一个热力学系统自身状态的物理量，是热力学系统的一种能量。
2。
绝热过程中做功与内能变化的关系：ΔU=W。
三、热和内能的改变1。
传热:热量总是从高温物体向低温物体传递。
2。
热量和内能:(1）关系描述：热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
（2)公式表达：ΔU=Q。
关键能力·素养形成一做功与内能变化的关系1。
做功与内能变化的关系:（1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程。
（2）在绝热过程中,外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能,物体的内能就增加多少。
2.功与内能的区别:(1）功是过程量，内能是状态量.(2)在绝热过程中,做功一定能引起内能的变化.(3)物体的内能大，并不意味着做功多。
在绝热过程中，只有内能变化越大时，相应地做功才越多。
（1)外界对某一系统做功时系统的内能不一定增加，还要看该系统有没有向外放热,以及向外放热的多少。
(2）在绝热过程中，系统内能的增加量等于外界对系统所做的功。
【思考·讨论】幼儿园里一般都有滑梯，小朋友沿滑梯下滑时屁股通常会感到发热，这是为什么?提示：小朋友沿滑梯下滑时克服摩擦力做功，内能增加。
考查角度1做功与内能的改变【典例示范】拥有私家车的人们越来越多,说明人们生活水平不断提高。
某汽车的发动机汽缸内装有汽油与空气的混合气体,如图所示,要使该混合气体达到其燃点,则 ()A.迅速向外拉活塞B.迅速向里推活塞C。
高中物理教学课件-选择性必修第三册《功、热和内能的改变》
（做功和热传递在改变物体的内能上是等效的）
思考与交流
1.热传递过程能量一定是由内能大的物体传到内能小的
物体上吗？
明确：只要存在温度差，热传递过程就会进行，从高温物
体传到低温物体，与原来物体内能的多少大小无关。
2.物体温度升高，其内能是否一定增加？向物体传递能量，其内
能是否一定增加？
一、物体的内能
1.定义： 物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和。
Байду номын сангаас注意：任何物体都具有内能。
因为一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分
子所组成。
2.决定内能的因素：
宏观上看： 物体的摩尔数、温度和体积
微观上看： 组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间距
焦耳实验
焦耳测量了热与机械功之间的当量关系——热功当量。
内能一定增加。
3.物体内能增加，其温度是否一定增加？
不一定。晶体熔化时，内能增加，温度不变。
1.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.今对活塞施加一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一
段距离后，气体的体积减小.若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体
三、热与内能变化
生活中常见的热传递现象
热传递
条件：物体之间存在温度差。
三种方式：
三、热与内能变化
1.热量：在单纯传热过程中系统内能变化的量度。
（热量是内能转移的量度）
2.热量与内能变化：
系统经过单纯的传热，内能变化量等于外
界向系统传递的热量。
= ∆ = − ��
系统吸热
高中物理(新人教版)选择性必修3：功、热和内能的改变【精品课件】
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。
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。
Q=0 外界对系统所做的功W
ΔU=W
U1
U2
系统内能增量 ΔU=U2-U1
1、外界对系统做功：
W>0 ，ΔU>0 内能增加
状态的变化是相同的。
2、实验2
⑴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
⑶焦耳的多次实验测量结论
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。
当橡胶塞跳出时，瓶 内出现白雾。
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。
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。
2、关于物体的内能，下列说法正确的是（ BC ） A.相同质量的两种物体，升高相同的温度，内能增量一定相同 B.一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少 C.一定量气体体积增大，但既不吸热也不放热，内能一定减少 D.一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能一定减少
解析：内能是物体内所有分子的动能和相互作用的势能之和。相同质量的两种物体， 分子数不同，初始温度及分子间相互作用都不尽相同，升高相同的温度时，内能增 量不一定相同，项A错误；0℃的水结成0℃的冰，既放出热量，又增大体积对外做 功，因此，其内能一定减少，B项正确；一定量气体经历绝热膨胀过程，对外做功， 气体的内能一定减少，选项C正确；一定量气体吸收热量而体积不变，气体不对外 做功，内能一定增加而不可能减少，D项错误。
高中物理(新人教版)选择性必修三课后习题：功、热和内能的改变(课后习题)【含答案及解析】
第三章热力学定律功、热和内能的改变课后篇素养形成必备知识基础练1.下列哪个实例说明做功改变了系统的内能()A.热水袋取暖B.用双手摩擦给手取暖C.把手放在火炉旁取暖D.用嘴对手呵气给手取暖,使手的内能增加,感到暖和;A、C、D都是通过传热来改变系统的内能,选项B正确。
2.如图所示,活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的汽缸中,活塞上堆放细沙,活塞处于静止,现逐渐取走细沙,使活塞缓慢上升,直到细沙全部取走。
若活塞与汽缸之间的摩擦可忽略,则在此过程中()A.气体对外做功,气体温度一定降低B.气体对外做功,内能一定减少C.气体压强减小,内能可能不变D.气体从外界吸热,内能一定增加,则可与外界进行热交换,细沙减少时,气体膨胀对外做功,可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变。
故只有选项C正确。
3.如图所示,A、B是两个完全相同的球,分别浸没在水和水银的同一深度内,A、B两球用同一种材料制成,当温度稍微升高时,球的体积会明显变大,如果开始水和水银的温度相同,且两液体温度同时缓慢升高同一值,两球膨胀后,体积相等,则()A.A球吸收的热量较多B.B球吸收的热量较多C.两球吸收的热量一样多D.无法确定,初、末态体积也相同,所以内能增量相同,但水银中的B球膨胀时对外做功多,所以吸热较多,故选B。
4.如图是压力保温瓶的结构简图,活塞a与液面之间密闭了一定质量的气体。
假设封闭气体为理想气体且与外界没有热交换,则向下压a的过程中,瓶内气体()A.内能增大B.体积增大C.压强不变D.温度不变a的过程中,外界对气体做功,瓶内气体内能增大,选项A正确;向下压a的过程中,瓶内气体体积减小,压强增大,温度升高,选项B、C、D错误。
5.(多选)早些年小孩子常用旧圆珠笔芯做一种玩具,铁丝的一端缠绕棉花,用水打湿后从一端塞入笔芯内,将笔芯的另一端用力在马铃薯上触一下拔出来,然后用力快速推铁丝,马铃薯小块高速飞出,能打出十几米远。
下列说法正确的是()A.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,笔芯内密封的气体的温度升高B.在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,气体对外做功C.马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能D.马铃薯小块高速飞出时,外界对笔芯内气体做功,笔芯内密封的气体经历绝热压缩的过程,外界对气体做功,内能增加,故笔芯内密封的气体的温度升高,故A正确;在推铁丝而马铃薯小块未飞出的过程中,气体被压缩,是外界对气体做功,故B错误;封闭气体经历绝热膨胀过程,推出马铃薯,对外做功,马铃薯小块高速飞出的动能来自气体内能的转化,故C正确,D错误。
功、热和内能的改变-高二物理课件(人教2019选择性必修第三册)
二、功与内能的改变
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。
二、功与内能的改变
功和内能变化的关系：做功可以改变系统的内能。功是系统内 能转化的量度。
(1)ΔU＝W的适用条件是绝热过程.
一、焦耳的实验
小组讨论： 焦耳的热功当量实验和电流热效应给水加热的实验中做功的方式相 同吗？你能得出什么结论？ 在热力学系统的绝热过程中，外界对系统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.
热功当量：做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
一、焦耳的实验
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
电场力做功对应电势能（电能）
二、功与内能的改变
1、内能：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.
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.
1、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。
2、状态变化过程 绝热过程：系统状态变化过程中
，只有外界对它做功而不与外界交换 能量。
3、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绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统 对外做功，系统的内能减少.
物理人教版(2019)选择性必修第三册3
例：关于热传递，下列说法正确的是( B )
A．热传递的实质是温度的传递 热量
B．物体间存在温度差，才能发生热传递
C．热传递可以在任何情况下进行
物体间存在温
度差才能发生 热传递.在达到 温度相同后停 止热传递
例：如图，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有 气体，右侧为真空．现将隔板抽掉,使左侧气体 自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中(不计气
体的分子势能)( C )
A气体对外界做功，温度降低，内能减少 B气体对外界做功，温度不变，内能减少 C气体不做功，温度不变，内能不变 D气体不做功，温度不变，内能减少
气体自由膨胀不做功 △U=W
例：在下述现象中没有通过做功而使物体内能改变的是( BD )
A．电流通过电炉而使温度升高
电流做功改变内能
B．在阳光照射下，水的温度升高
热传递
C．铁锤打铁块，使铁块温度升高
铁锤对铁块做功
D．夏天在室内放几块冰，室内会变凉快 热传递
这些做功方式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。
系统从状态1经过绝热过程变为状态2，内能的增加 量△U=U2-U1等于外界对系统做的功W，即△U=W。
二、功与内能的改变
实验现象：橡胶塞跳出，瓶内出现白雾。 瓶内气体对橡胶塞做功，内能减少，温 度降低，使水蒸气液化成小水珠。
物体对外界做功，物体的内能减少； 外界对物体做功，物体的内能增加。
3.1 功、热和内能的改变
一、焦耳的实验
1840年在英国皇家学会上，焦 耳宣布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 奠定了实验基础。
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4.(多选)一定质量的气体封闭在绝热的汽缸内,当用活塞压缩气体 时,一定增大的物理量有(不计气体分子势能)( ) A.气体体积 B.气体分子密度 C.气体内能 D.气体分子的平均动能 解析绝热过程,外力做功,气体体积减小,分子密度增大,内能增大,温 度升高,分子的平均动能增大。 答案BCD
() (4)功和内能都是能量转化的量度。( ) (5)搓搓手会感到手暖和些,是通过做功改变了手的内能。( ) (6)外界对物体做功多,就意味着物体的内能大。( ) (7)热传递过程具有一定的方向性。( )
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(8)在任何情况下,公式ΔU=Q都适用。( ) (9)温度高的物体含有的热量多。( ) (10)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。( ) (11)做功和热传递都能改变物体的内能。( ) (12)热传递改变内能的实质是能量的转移。( ) 答案(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√ (8)× (9)× (10)× (11)√ (12)√
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一、焦耳的实验 1.实验条件 绝热过程:系统不从外界吸热,也不向外界放热。 2.代表性实验 (1)让重物下落带动叶片搅拌容器中的水,引起水温上升。 (2)通过电流的热效应给水加热。 3.实验结论 在各种不同的绝热过程中,如果使系统从状态1变为状态2,所需外 界做功的数量是相同的,即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1、2决定,而与做功的方式无关。
探究一
探究二
探究三
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焦耳的实验 情境探究
在焦耳的许多实验中,有两个最具有代表性:一个实验是让重物下 落带动叶片搅拌容器中的水,引起水温上升;另一个实验是通过电 流的热效应给水加热。焦耳的这两个实验说明了什么问题? 要点提示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,而与做功方式无关。
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探究二
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知识归纳 焦耳的两个代表性实验
两个 实验一
实验
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实验二
实验 装置
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两个实验 实验一
实验二
做功方式
通过重物下落带动叶片搅水,靠 叶片与水摩擦使水温升高,通过 机械功实现能量转化
通过重物下落使发电 机发电,电流通过电阻 丝做功使水温升高,通 过电功实现能量转化
实验条件 容器及其中的水组成的系统与外界绝热
共性
外界对系统做功数值上相同,系统温度上升数值相同,内 能改变相同
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实例引导 例1 如图所示是研究内能与功之间关系的两个典型实验,那么从这 两个实验中可得出的结论是( )
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3.采用绝热的方式使一定量的气体由初状态A变化至末状态B。对 于不同的做功方式,下列说法正确的是( ) A.对气体所做的功不同 B.对气体所做的功相同 C.对气体不做功,因为没有能量的传递 D.以上三种说法都不对 解析在绝热过程中,气体在初状态A有一确定的内能UA,在状态B有 另一确定的内能UB,由绝热过程中ΔU=UB-UA=W知,W为恒量,所以 B正确。 答案B
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1.功、热和内能的改变
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学习目标 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。
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二、功和内能 1.系统的内能:任何一个热力学系统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 程中对系统做的功相联系,是系统的一种能量,我们把它称为系统 的内能。 2.绝热过程中做功与系统内能变化的关系:当系统从某一状态经过 绝热过程达到另一状态时,内能的变化量ΔU就等于外界对系统所 做的功W,即ΔU=W。
A.能量守恒定律 B.机械能守恒定律 C.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 D.在各种不同的绝热过程中,系统状态的改变不仅与做功方式有关, 还与做功数量有关 解析通过这两个实验,可得出的结论是,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。故选项C正 确,其余选项不是这两个实验的结论。 答案C
个物理量,是一个过程量,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。 四、热和功的比较
1.改变系统内能的方式:做功和热传递。
2.做功和热传递在改变物体内能方面的区别:做功时内能与其他形
式的能发生转化;而热传递只是不同物体间内能的转移。
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1.正误判断 (1)某一系统经历绝热过程时,只要初末状态相同,则做功数量也一 定相同。( ) (2)在绝热过程中,做功方式不同会直接影响系统状态变化的最终结 果。( ) (3)在绝热过程中,系统对外界做的功等于系统内能的增加量。
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2.以下所述现象中,属于通过热传递改变了物体内能的是( ) A.汽油机汽缸内气体被压缩 B.放在空气中的一杯热水会冷却 C.在转动的砂轮上磨车刀,车刀发热 D.电流通过电阻丝 解析汽缸压缩气体,对气体做功;在转动的砂轮上磨车刀是摩擦力 对车刀做功;电流通过电阻丝并做功,所以三者都是通过做功改变 物体内能的。热水放在空气中,通过热辐射等方式向外传递了热量, 使自身的内能减少,温度降低,它是通过热传递方式改变内能的,所 以应选B。 答案B
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三、热和内能
1.热传递:热量从高温物体传到低温物体的过程。
2.实现热传递的条件:两物体间存在着温度差。
3.热传递与系统内能变化的关系:系统在单纯的传热过程中内能的
变化量ΔU等于外界向系统传递的热量Q,即ΔU=Q。 4.对热量的理解:热量是用来衡量热传递过程中内能变化多少的一