3.1功、熱和內(nèi)能的改變 課件-高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

第三章第1節(jié)功、熱和內(nèi)能的改變新課導(dǎo)入為什么木頭能鉆出火星？新課導(dǎo)入為什么筒底的硝化棉會被點燃呢？

英國物理學(xué)家焦耳從1840年開始，進行了多種多樣的實驗，以求精確測定外界對系統(tǒng)做功和傳熱對于系統(tǒng)狀態(tài)的影響，以及功與熱的相互關(guān)系（熱功當(dāng)量）。這項研究工作為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠定了堅實的實驗基礎(chǔ)。焦耳的貢獻焦耳的實驗實驗結(jié)論：對于同一系統(tǒng)，只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值都是相同的，即系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的。實驗原理：重物勻速下落帶動輪葉旋轉(zhuǎn)，通過攪拌對絕熱容器中液體做功，使液體升溫，即狀態(tài)發(fā)生變化.絕熱容器：和外界不能進行熱交換的容器，系統(tǒng)不從外界吸熱，也不向外界放熱的過程，叫絕熱過程。實驗

1熱功當(dāng)量實驗

對系統(tǒng)做機械功

實驗原理：讓下降的重物帶動發(fā)電機發(fā)電，電流通過浸在液體中的電阻絲，由電流的熱效應(yīng)給絕熱熔器中液體加熱，使液體溫度上升。實驗結(jié)論：對于同一系統(tǒng)，只要電流所做的電功相等，則系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值是相同的，即系統(tǒng)的狀態(tài)就發(fā)生了同樣的變化。實驗2對系統(tǒng)做電功

在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中，外界對系統(tǒng)所做的功僅由系統(tǒng)變化過程的始末兩個狀態(tài)決定，與做功的具體過程和方式無關(guān)。功是能量轉(zhuǎn)化的量度焦耳的實驗結(jié)論

熱力學(xué)系統(tǒng)必定存在一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的能量，這個物理量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能2、熱力學(xué)對內(nèi)能的定義：物體中所有分子的熱運動動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。1、分子動理論對內(nèi)能的定義：

任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的一種能量，這種能量叫做系統(tǒng)的內(nèi)能。內(nèi)能:U功與內(nèi)能的改變W>0，ΔU>0內(nèi)能增大壓燃實驗外界對系統(tǒng)做功：壓縮氣體，外界對系統(tǒng)做功溫度升高，內(nèi)能增大觀察橡膠塞跳出時瓶內(nèi)的變化。當(dāng)橡膠塞跳出時，瓶內(nèi)出現(xiàn)白霧。實驗現(xiàn)象：系統(tǒng)對外界做功：W<0，ΔU<0內(nèi)能減小氣體膨脹，系統(tǒng)對外做功溫度降低，內(nèi)能減小系統(tǒng)對外界做功：在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中，系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過絕熱過程達到狀態(tài)2。ΔU=U2-U1ΔU=W系統(tǒng)內(nèi)能改變量外界對系統(tǒng)所做的功WQ=0U1U2做功與內(nèi)能變化的關(guān)系

即在絕熱過程中，系統(tǒng)內(nèi)能的改變量等于外界對系統(tǒng)所做的功。

1、做功改變系統(tǒng)內(nèi)能的過程是其他形式的能(如機械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程。2、在絕熱過程中，外界對系統(tǒng)做多少功，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少；

系統(tǒng)對外界做多少功，系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少。物理量符號意義符號意義WΔU系統(tǒng)對外界做功外界對系統(tǒng)做功內(nèi)能增加內(nèi)能減少++－-3、?U、W正負號的物理意義做功與內(nèi)能變化的關(guān)系又叫外界對系統(tǒng)做負功1、功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量。2、在絕熱過程中，對系統(tǒng)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，對應(yīng)著做功較多。功和內(nèi)能的區(qū)別與聯(lián)系熱與內(nèi)能的改變烤火取暖開火燒水太陽輻射火鉗變紅生活中常見的一些熱現(xiàn)象熱傳遞：熱從高溫物體傳到了低溫物體的過程稱之為熱傳遞(傳熱)。實質(zhì)：能量的轉(zhuǎn)移注意：熱傳遞傳遞的是熱量，而不是溫度。

熱傳遞的方式：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射。熱傳遞當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過單純的傳熱達到狀態(tài)2，內(nèi)能的增量△U=U2-U1就等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q。

即在外界對系統(tǒng)不做功的情況下，系統(tǒng)內(nèi)能的改變量等于外界傳遞給系統(tǒng)的熱量。

?U=Q熱傳遞與內(nèi)能改變的關(guān)系1、熱傳遞改變系統(tǒng)內(nèi)能的過程是能量轉(zhuǎn)移的過程。2、在單純的傳熱過程中，系統(tǒng)吸收多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少；

系統(tǒng)放出多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少。物理量符號意義符號意義QΔU系統(tǒng)吸收熱量系統(tǒng)放出熱量內(nèi)能增加內(nèi)能減少++－-

3、?U、Q正負號的物理意義熱傳遞與內(nèi)能改變的關(guān)系1、內(nèi)能是一個狀態(tài)量。2、熱量是一個過程量，表示熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移的能量，即內(nèi)能的改變量。內(nèi)能與熱量的區(qū)別與聯(lián)系3、熱量只有在涉及能量的傳遞時才有意義，如果沒有熱傳遞，就沒有熱量可言，但此時仍有內(nèi)能。所以不能說物體具有多少熱量，只能說物體吸收或放出了多少熱量。改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對內(nèi)對外吸熱放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少（外界對系統(tǒng)做功）（系統(tǒng)對外界做功）（系統(tǒng)從外界吸熱）（系統(tǒng)對外界放熱）改變內(nèi)能的兩種方式不同形式能量間的轉(zhuǎn)化同種形式能量的轉(zhuǎn)移內(nèi)能的改變上是等效的1、下列事件中，物體的內(nèi)能怎樣改變（固體和液體的熱膨脹很小，可不予考慮）？（1）不斷地來回彎曲鐵絲，被彎曲部分會變燙；（2）一條燒紅的鐵棒逐漸冷卻下來問題與練習(xí)2、對于某物體，是否其溫度升高，內(nèi)能一定增加；是否內(nèi)能增加，溫度一定升高？物體的溫度升高，其內(nèi)能一定增加；但物體內(nèi)能增加，溫度不一定升高。問題與練習(xí)特殊情況：如晶體熔化時，內(nèi)能增加，溫度不變。1.(多選)下列關(guān)于做功和傳熱的說法正確的是（）A.做功和傳熱的實質(zhì)是相同的B.做功和傳熱可以同時發(fā)生C.做功和傳熱在改變物體內(nèi)能上是等效的D.做功和傳熱是對同一過程的兩種說法√√課堂練習(xí)2、(多選)關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是（）A.相同質(zhì)量的兩種物體，升高相同的溫度，內(nèi)能增量一定相同B.一定量0℃的水結(jié)成0℃的冰，內(nèi)能一定減少C.一定量氣體體積增大，但既不吸熱也不放熱，內(nèi)能一定減少D.一定量氣體吸收熱量而保持體積不變，內(nèi)能一定減少課堂練習(xí)√√3.(多選)在外界不做功的情況下，物體的內(nèi)能增加了50J，下列說法正確的是（）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.一定是物體的分子動能增加了50JD.物體分子的平均動能可能不變√√課堂練習(xí)4．(多選)如圖所示，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)裝有一可以活動的絕熱活塞，今對活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積