第二節(jié)熱和內(nèi)能

第二節(jié)熱和內(nèi)能

核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第二節(jié)課前自主學(xué)案課標(biāo)定位課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理，區(qū)別熱量和內(nèi)能．2．知道做功和傳熱是改變內(nèi)能的兩種方式，能正確區(qū)分兩者的不同．3．通過焦耳實(shí)驗(yàn)的探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神．重點(diǎn)難點(diǎn)：通過實(shí)驗(yàn)探究來類比、分析理解內(nèi)能與功、熱量的關(guān)系．課前自主學(xué)案一、演示實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)儀器：壓縮空氣引火儀．2．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：活塞壓縮空氣做功，可以使空氣溫度升高，內(nèi)能_______二、焦耳的實(shí)驗(yàn)1．絕熱過程：系統(tǒng)只由于外界對(duì)它做功而與外界交換能量，它不從外界_____,也不向外界_______增加．吸熱放熱．2．代表性實(shí)驗(yàn)(1)重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器中的水，引起水溫________(2)通過電流的_________給水加熱．3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由過程始末兩個(gè)________決定而與做功的_______無關(guān)．三、內(nèi)能1．內(nèi)能概念：任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都存在一個(gè)_____________________的物理量，升高．熱效應(yīng)狀態(tài)方式依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)這個(gè)物理量在兩個(gè)狀態(tài)間的差值等于外界在絕熱過程中對(duì)系統(tǒng)所做的功，我們把這個(gè)物理量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能．2．在絕熱過程中做功與內(nèi)能的變化關(guān)系：_________.四、熱和內(nèi)能1．傳熱：熱量從高溫物體傳到低溫物體的過程．2．關(guān)系描述：熱量是在單純的傳熱過程中___________變化的量度．3．公式表達(dá)：__________.ΔU＝W系統(tǒng)內(nèi)能ΔU＝Q核心要點(diǎn)突破一、功和內(nèi)能的關(guān)系1．內(nèi)能與內(nèi)能的變化的關(guān)系(1)物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的平均動(dòng)能和勢(shì)能之和．在微觀上由分子數(shù)和分子熱運(yùn)動(dòng)激烈程度及相互作用力決定，宏觀上體現(xiàn)為物體溫度和體積，因此物體的內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量．(2)當(dāng)物體溫度變化時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)激烈程度發(fā)生改變，分子平均動(dòng)能變化．物體體積變化時(shí)，分子間距離變化，分子勢(shì)能發(fā)生變化，因此物體的內(nèi)能變化只由初、末狀態(tài)決定，與中間過程及方式無關(guān)．2．做功與內(nèi)能的變化的關(guān)系(1)做功改變物體內(nèi)能的過程是其他形式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程．(2)在絕熱過程中，外界對(duì)物體做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，物體的內(nèi)能就增加多少；物體對(duì)外界做多少功，就有多少內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，物體的內(nèi)能就減少多少．3．功和內(nèi)能的區(qū)別(1)功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量．(2)在絕熱過程中，做功一定能引起內(nèi)能的變化．(3)物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多．在絕熱過程中，只有內(nèi)能變化較大時(shí)，對(duì)應(yīng)著做功較多．即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1．(2011年高考廣東卷)圖10－1－1為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動(dòng)，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動(dòng)的過程中(

)圖10－1－1A．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大B．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能減小C．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增大D．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減小解析：選A.M向下滑動(dòng)，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，又因?yàn)榕c外界沒有熱交換，所以內(nèi)能增加，故A正確．二、“溫度”、“熱量”、“功”、“內(nèi)能”的辨析1．內(nèi)能和溫度從宏觀看，溫度表示的是物體的冷熱程度；從微觀看，溫度反映了分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志．物體的溫度升高，其內(nèi)能一定增加．但物體吸收熱量內(nèi)能增加時(shí)，溫度卻不一定升高．2．內(nèi)能和熱量(1)熱量的概念在涉及能量傳遞時(shí)才有意義．我們不能說一個(gè)物體具有多少熱量，只能說在傳熱過程中物體吸收或放出了多少熱量．(2)在單純傳熱的過程中，物體吸收熱量，內(nèi)能增加，物體放出熱量，內(nèi)能減小，熱量是內(nèi)能改變的量度．3．熱量和做功熱量和功，都是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，都是過程量，一定量的熱量還與一定量的功相當(dāng)，熱量可以通過系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為功，功也可以通過系統(tǒng)過程轉(zhuǎn)化為熱量，但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別．用做功來改變系統(tǒng)的內(nèi)能，是系統(tǒng)內(nèi)分子隨整體的有序運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為另一系統(tǒng)的分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的過程，是機(jī)械能或其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化過程．用傳熱來改變系統(tǒng)的內(nèi)能，是通過傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射來完成的，它將分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，從一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)系統(tǒng)，這種轉(zhuǎn)移就是系統(tǒng)間內(nèi)能轉(zhuǎn)換的過程．即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2．對(duì)于熱量、功和內(nèi)能三者的關(guān)系下列說法中正確的是(

)A．三者單位相同，物理意義相同B．熱量和功是內(nèi)能的量度C．熱量和功由過程決定，而內(nèi)能由物體狀態(tài)決定D．系統(tǒng)內(nèi)能增加了100J，可能是外界采用絕熱方式對(duì)系統(tǒng)做功100J，也可能是外界單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱100J解析：選CD.熱量、功和內(nèi)能三者盡管單位相同，但物理意義有本質(zhì)區(qū)別，A錯(cuò)．熱量和功由過程決定，內(nèi)能由物體狀態(tài)決定，熱量和功是內(nèi)能變化的量度，C對(duì)，B錯(cuò)．對(duì)一個(gè)絕熱過程ΔU＝W＝100J，對(duì)一個(gè)單純傳熱過程ΔU＝Q＝100J，D對(duì)．課堂互動(dòng)講練做功和內(nèi)能變化的關(guān)系(2010年高考福建卷)如圖10－1－2所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞．今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后，氣體的體積減?。艉雎曰钊c容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體(

)例1圖10－1－2A．溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少B．溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少C．溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加D．溫度降低，壓強(qiáng)減，內(nèi)能增加【思路點(diǎn)撥】明確研究對(duì)象是密閉的氣體，由功和內(nèi)能的關(guān)系得出溫度的變化，再利用理想氣體狀態(tài)方程求解．【自主解答】由F對(duì)密閉的氣體做功，容器及活塞絕熱，則Q＝0，由功和內(nèi)能的關(guān)系知理想氣體內(nèi)能增大，T升高，再根據(jù)pV/T＝C，V減小，p增大，故選C.【答案】

C【方法總結(jié)】對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，分析對(duì)氣體做功情況時(shí)，可根據(jù)氣體的體積變化做出判斷：氣體膨脹，氣體對(duì)外界做功；氣體壓縮，外界對(duì)氣體做功，但氣體向真空自由膨脹時(shí)不做功．變式訓(xùn)練1

(2011年湖北八校聯(lián)考)如圖10－1－3所示，絕熱容器中間用隔板隔開，左側(cè)裝有氣體，右側(cè)為真空．現(xiàn)將隔板抽掉，使左側(cè)氣體自由膨脹直至達(dá)到平衡，則在此過程中(不計(jì)氣體的分子勢(shì)能)(

)圖10－1－3A．氣體對(duì)外界做功，溫度降低，內(nèi)能減少B．氣體對(duì)外界做功，溫度不變，內(nèi)能減少C．氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能不變D．氣體不做功，溫度不變，內(nèi)能減少解析：選C.抽掉隔板后，氣體膨脹體積增大，但由于右側(cè)為真空，氣體自由膨脹不做功，因而內(nèi)能不變，溫度不變，選C.傳熱和內(nèi)能變化的關(guān)系

在外界不做功的情況下，物體的內(nèi)能增加了50J，下列說法中正確的是(

)A．一定是物體放出了50J的熱量B．一定是物體吸收了50J的熱量C．一定是物體分子動(dòng)能增加了50JD．物體的分子平均動(dòng)能可能不變例2【精講精析】在力不做功的情況下，內(nèi)能的改變等于傳遞的熱量，內(nèi)能增加，一定是吸收了相等能量的熱量，故A錯(cuò)B對(duì)．物體內(nèi)能包括所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能，內(nèi)能由分子數(shù)、分子平均動(dòng)能、分子勢(shì)能共同決定，所以內(nèi)能增加了50J并不一定是分子動(dòng)能增加了50J．物體的分子平均動(dòng)能有可能不變，這時(shí)吸收的50J熱量全部用來增加分子勢(shì)能．【答案】

BD【方法總結(jié)】物體的內(nèi)能增加，溫度不一定升高．例如晶體熔化時(shí)，內(nèi)能增加，溫度不變．變式訓(xùn)練2關(guān)于物體內(nèi)能的變化，以下說法中正確的是(

)A．物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大B．物體對(duì)外做功，內(nèi)能一定減少C．物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變D．物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變解析：選C.做功和傳熱可以改變物體的內(nèi)能，當(dāng)做功和傳熱同時(shí)發(fā)生時(shí)，物體的內(nèi)能可能不變，比如物體吸熱的同時(shí)又對(duì)外做功，且吸收的熱量與對(duì)外做的功在數(shù)值上相等，此時(shí)物體的內(nèi)能不發(fā)生變化．關(guān)于溫度、熱量、內(nèi)能，以下說法正確的是(

)A．同一物體溫度高時(shí)，含有的熱量多B．物體的內(nèi)能越大，含有的熱量就越多，溫度也越高C．在傳熱中，放出熱量的物體內(nèi)能一定大于吸收熱量的物體的內(nèi)能D．熱量總是自發(fā)地從溫度高的物體傳給溫度低的物體溫度、熱量、內(nèi)能的區(qū)別例3【精講精析】同一物體溫度高時(shí)，內(nèi)能大，只有傳熱過程轉(zhuǎn)移的內(nèi)能才能稱為熱量，A、B錯(cuò)；在傳熱過程中，熱量從溫度高的物體傳給溫度低的物體，溫度高的