高中物理選修3－3第十章熱力學(xué)定律-ppt課件

1、10熱力學(xué)定律熱力學(xué)定律物理新人教版選修物理新人教版選修3-33-3知識(shí)回顧知識(shí)回顧什么叫內(nèi)能？什么叫內(nèi)能？ 與哪些因素有關(guān)？與哪些因素有關(guān)？質(zhì)量、溫度相同的物體，內(nèi)能必定相等對(duì)質(zhì)量、溫度相同的物體，內(nèi)能必定相等對(duì)嗎？嗎？物體的內(nèi)能與溫度和體積的關(guān)系物體的內(nèi)能與溫度和體積的關(guān)系 溫度變時(shí)分子動(dòng)能變，體積變時(shí)分子勢(shì)溫度變時(shí)分子動(dòng)能變，體積變時(shí)分子勢(shì)能變，因此物體的內(nèi)能決定于它的溫度和體能變，因此物體的內(nèi)能決定于它的溫度和體積，但是這句話卻不能作為判斷兩物體內(nèi)能積，但是這句話卻不能作為判斷兩物體內(nèi)能大小的依據(jù)。如兩物體溫度和體積均相同，大小的依據(jù)。如兩物體溫度和體積均相同，而內(nèi)能卻沒有確定的關(guān)系。

2、再如，而內(nèi)能卻沒有確定的關(guān)系。再如，0OC的冰的冰熔化成熔化成OC水體積減小，不能就此認(rèn)為其勢(shì)水體積減小，不能就此認(rèn)為其勢(shì)能也減小，而應(yīng)該從改變內(nèi)能的方式上分析能也減小，而應(yīng)該從改變內(nèi)能的方式上分析,冰熔化過程吸收熱量，內(nèi)能增加，而溫度不冰熔化過程吸收熱量，內(nèi)能增加，而溫度不變，所增加的只是分子的勢(shì)能變，所增加的只是分子的勢(shì)能 試解釋試解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？焦耳焦耳 1818年年12月月24日生于日生于英國(guó)曼徹斯特英國(guó)曼徹斯特 ，起初研究，起初研究電學(xué)和磁學(xué)。電學(xué)和磁學(xué)。 1840年在英年在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)上宣布了電流通國(guó)皇家學(xué)會(huì)上宣布了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的定律，即過導(dǎo)體產(chǎn)

3、生熱量的定律，即焦耳定律。焦耳測(cè)量了熱與焦耳定律。焦耳測(cè)量了熱與機(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系機(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系熱功當(dāng)量，為熱力學(xué)第一定熱功當(dāng)量，為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠律和能量守恒定律的建立奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)裝置焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)裝置機(jī)械功機(jī)械功焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)裝置焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)裝置電功電功一、絕熱過程一、絕熱過程焦耳的實(shí)驗(yàn)說明什么問題？焦耳的實(shí)驗(yàn)說明什么問題？在各種不同的絕熱過程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改在各種不同的絕熱過程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功方式無關(guān)，僅與做功數(shù)量有關(guān)。變與做功方式無關(guān)，僅與做功數(shù)量有關(guān)。 系統(tǒng)只由于外界對(duì)它做功而與外界交換能系統(tǒng)只由于外界對(duì)它

4、做功而與外界交換能量它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這量它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫絕熱過程樣的過程叫絕熱過程哪些力做功僅由物體的起點(diǎn)和終點(diǎn)兩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)路徑無關(guān)？個(gè)位置決定與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)？重力重力 電場(chǎng)力電場(chǎng)力功與系統(tǒng)內(nèi)能改變的關(guān)系功與系統(tǒng)內(nèi)能改變的關(guān)系1.1.做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加系統(tǒng)對(duì)外界做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少。系統(tǒng)對(duì)外界做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少。2.2.功是系統(tǒng)內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度功是系統(tǒng)內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度3.3.本質(zhì)本質(zhì): :其他形式的能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化其

5、他形式的能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化4.4.國(guó)際單位制中，內(nèi)能和功的單位都是焦耳國(guó)際單位制中，內(nèi)能和功的單位都是焦耳( J )( J )焦耳的貢獻(xiàn)主要有三個(gè)方面焦耳的貢獻(xiàn)主要有三個(gè)方面: :首先研究了電流的熱效應(yīng)，指出導(dǎo)體中一定時(shí)間所首先研究了電流的熱效應(yīng)，指出導(dǎo)體中一定時(shí)間所生成的熱量與導(dǎo)體的電阻及電流平方之積成正比。由生成的熱量與導(dǎo)體的電阻及電流平方之積成正比。由于不久楞次也獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了同樣的規(guī)律，所以被稱為于不久楞次也獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了同樣的規(guī)律，所以被稱為焦耳焦耳楞次定律楞次定律從從1840187918401879年用了近年用了近4040年的時(shí)間鉆研和測(cè)定了熱年的時(shí)間鉆研和測(cè)定了熱量與機(jī)械功的當(dāng)量關(guān)系

6、，最后得到的熱功當(dāng)量數(shù)值是量與機(jī)械功的當(dāng)量關(guān)系，最后得到的熱功當(dāng)量數(shù)值是1 1卡卡=4.2=4.2焦耳。焦耳的實(shí)驗(yàn)工作以大量確鑿的證據(jù)否定焦耳。焦耳的實(shí)驗(yàn)工作以大量確鑿的證據(jù)否定了熱質(zhì)說，為能量守恒與轉(zhuǎn)化定律奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，了熱質(zhì)說，為能量守恒與轉(zhuǎn)化定律奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，因此焦耳是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的發(fā)現(xiàn)者之一。因此焦耳是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的發(fā)現(xiàn)者之一。為了研究氣體的內(nèi)能，焦耳于為了研究氣體的內(nèi)能，焦耳于18451845年做了焦耳氣體年做了焦耳氣體自由膨脹實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)一般氣體的內(nèi)能是溫度和體積的自由膨脹實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)一般氣體的內(nèi)能是溫度和體積的函數(shù)，而理想氣體的內(nèi)能僅僅是溫度的函數(shù)，與體積函數(shù)，而理想

7、氣體的內(nèi)能僅僅是溫度的函數(shù)，與體積無關(guān)。為了紀(jì)念焦耳對(duì)科學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)，國(guó)際計(jì)量大無關(guān)。為了紀(jì)念焦耳對(duì)科學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)，國(guó)際計(jì)量大會(huì)將能量、功、熱量的單位命名為焦耳。會(huì)將能量、功、熱量的單位命名為焦耳。例例1.1.金屬制成的氣缸中裝有柴油與空氣的混合物有可金屬制成的氣缸中裝有柴油與空氣的混合物有可能使氣缸中柴油達(dá)到燃點(diǎn)的過程是能使氣缸中柴油達(dá)到燃點(diǎn)的過程是 ( ) ( )A A迅速向里推活塞迅速向里推活塞B B迅速向外拉活塞迅速向外拉活塞CC緩慢向里推活塞緩慢向里推活塞 D D緩慢向外拉活塞緩慢向外拉活塞A練習(xí)練習(xí)1.1.一個(gè)物體以較大的初速度沿粗糙的斜面向上滑一個(gè)物體以較大的初速度沿粗糙的斜面向

8、上滑行，在物體上滑的過程中，物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能行，在物體上滑的過程中，物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能將將 ，物體的機(jī)械能將，物體的機(jī)械能將 ，物體的內(nèi)能，物體的內(nèi)能將將 。( (填填“增大增大”“”“不變或不變或“減小減小”) ”) 增大、減小、增大增大、減小、增大例例2.2.一定質(zhì)量的氣體封閉在絕熱的氣缸內(nèi)。當(dāng)用活塞一定質(zhì)量的氣體封閉在絕熱的氣缸內(nèi)。當(dāng)用活塞壓縮氣體時(shí)一定增大的物理量為：壓縮氣體時(shí)一定增大的物理量為：氣體的壓強(qiáng)；氣體的密度；氣體的內(nèi)能；氣體的壓強(qiáng)；氣體的密度；氣體的內(nèi)能；氣體的分子勢(shì)能。其中正確的是氣體的分子勢(shì)能。其中正確的是 ( ) ( ) A A B B C C D DB例例3.

9、3.斜面的高度是斜面的高度是0.6m0.6m，傾角是，傾角是3737。質(zhì)量是。質(zhì)量是1kg1kg的物體由斜面的頂端滑到底端，已知?jiǎng)幽Σ烈驍?shù)是的物體由斜面的頂端滑到底端，已知?jiǎng)幽Σ烈驍?shù)是0.250.25、g=10m/s2g=10m/s2，則在這過程中系統(tǒng)內(nèi)能的增量，則在這過程中系統(tǒng)內(nèi)能的增量是是 ( ) ( )A A2J B2J B4J C4J C6J6J D D8J8JA練習(xí)練習(xí)2.2.氣缸中氣體的壓強(qiáng)為氣缸中氣體的壓強(qiáng)為4 4105Pa105Pa，活塞的面積是，活塞的面積是40cm240cm2，氣體做等壓膨脹，推動(dòng)活塞移動(dòng)了，氣體做等壓膨脹，推動(dòng)活塞移動(dòng)了20cm20cm，求氣體做了多少功求

10、氣體做了多少功? ? 320J 例例4.4.雨滴從雨滴從400m400m高處由靜止下落，設(shè)它受到的平均阻高處由靜止下落，設(shè)它受到的平均阻力為重力的力為重力的0.70.7倍，雨滴在整個(gè)落地過程中所產(chǎn)生的熱倍，雨滴在整個(gè)落地過程中所產(chǎn)生的熱能有能有3030為其吸收，則落地時(shí)雨滴溫度升高了多少度為其吸收，則落地時(shí)雨滴溫度升高了多少度? ? (g(g10m/s2 10m/s2 ，水的比熱容，水的比熱容CC4.24.2103J/(kg)103J/(kg)0.2練習(xí)練習(xí)3.3.從從100 100 高空由靜止開始下落的水滴，在下落高空由靜止開始下落的水滴，在下落的整個(gè)過程中，假定有的整個(gè)過程中，假定有50%

11、50%的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為水滴的內(nèi)能，的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為水滴的內(nèi)能，則水滴溫度升高多少？則水滴溫度升高多少？( (水的比熱水的比熱c=4.2J/g.) c=4.2J/g.) 0.12 二、內(nèi)能二、內(nèi)能任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在任何一個(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)的物一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，這個(gè)物理量在兩個(gè)狀態(tài)間理量，這個(gè)物理量在兩個(gè)狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過程中對(duì)系的差別與外界在絕熱過程中對(duì)系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系。我們把這個(gè)統(tǒng)所做的功相聯(lián)系。我們把這個(gè)物理量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能物理量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能UUU2U1UW1.下列說法正確的是（下列說法正確的是（ ）A 分子的動(dòng)能與分子的勢(shì)能的和叫做這個(gè)分分子的動(dòng)能與分子的勢(shì)能的和叫做這個(gè)分子的內(nèi)能子的內(nèi)能B 物體的分子勢(shì)能由物體的溫度和體積決定物體的分子勢(shì)能由物體的溫度和體積決定C 物體的速度增大時(shí)，物體的內(nèi)能增大物體的速度增大時(shí)，物體的內(nèi)能增大D 物體的內(nèi)能減小時(shí)，物體的溫度可能增加物體的內(nèi)能減小時(shí)，物體的溫度可能增加D練習(xí)鞏固練習(xí)鞏固2.一個(gè)鐵塊沿斜面勻速滑下，關(guān)于物體的機(jī)械能一個(gè)鐵塊沿斜面勻速滑下，關(guān)于物體的