高二物理选修3-3-10.1-功和内能公开课.pptVIP

第十章《热力学定律》 知识回顾: 1.什么叫内能？ 与哪些因素有关？ 2.质量、温度相同的物体，内能必定相等对吗？ 物体内所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫物体的内能。温度、体积、摩尔数 错。比如00C的冰和水。 物体的内能与温度和体积的关系 温度变化时分子动能变化，体积变化时分子势能变化，因此物体的内能决定于它的温度和体积，虽然温度、体积能影响内能，但是这句话却不能作为判断两物体内能大小的依据。如，0OC的冰熔化成OC水体积减小，不能就此认为其势能也减小，而应该从改变内能的方式上分析,冰熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不变，所增加的只是分子的势能 一、焦耳的实验 焦耳 1818年12月24日生于英国曼彻斯特 ，起初研究电学和磁学。 1840年在英国皇家学会上宣布了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。 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，这样的过程叫做绝热过程。 2．焦耳的实验及结论 (1)热功当量实验 热量以卡为单位时与功的单位焦耳之间的数量关系,相当于单位热量的功的数量,叫做热功当量，即1卡=4.1840焦耳 焦耳热功当量实验装置—机械功 在测定热功当量的实验中，重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升。焦耳的多次实验测量表明，只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值就相同，即系统的状态变化是相同的。 焦耳热功当量实验装置—电功 (2)通过电流的热效应给水加热 在通过电流的热效应给水加热的实验中，多次实验结果表明，对同一个系统，如果过程是绝热的，只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态变化相同。 （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、功与系统内能改变的关系 1.做功可以改变系统的内能 ①外界对系统做功，系统的内能增加 ②系统对外界做功，系统的内能减少。 2.功是系统内能转化的量度 3.实质:其他形式的能与内能的相互转化 4.国际单位制中，内能和功的单位都是焦耳( J ) △U＝U2－U1 =W （用U表示内能；W表示功） ①做功与内能的变化 做功改变物体内能的过程是将其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程，做功使物体内能发生变化时，内能改变了多少用做功的数值来量度。外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少。 需要注意的几个问题 ②压缩气体，外界对气体做了功，气体的内能增加，气体内能的增加量等于外界对气体做的功的多少；气体膨胀，是气体对外界做功，气体内能减小，气体内能的减少量等于气体膨胀对外做的功的多少。 实质上对气体我们还能从另一个方面来判断，那就是看气体的体积，被研究的气体体积增大就一定对外做功。气体的体积减小，外界就一定对气体做功。 ③在绝热过程中，末态内能大于初态内能时，ΔU为正，W为正，外界对系统做功。末态内能小于初态内能时，ΔU为负，W为负，系统对外界做功。内能和其他形式的能一样，是状态量，物体的状态一定时，它的内能也一定。和讨论重力势能一样，我们能确定的只是内能的变化。因为任何状态的内能，只有在标准参考态的值确定后，才可能做出相应的确定值。由此可知，要测得物体某一状态内能的绝对值，是不可能的。 动画：热传递 3、热传递有三种方式：热传导、热对流、热辐射。 2、发生条件：物体之间或物体的不同部分之间存在温度差。 1、两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，我们说热量从高温物体传到了低温物体。这样的过程叫做热传递。 三、热和内能 1、热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2，内能的增量△U=U2-U1就等于外界向系统传递的热量Q，即△U=Q。 2、像做功一样，热量的概念也只有在涉及能量的传递时才有意义。所以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。 外界没有对系统（水）做功，只对系统传热，同样能改变系统的状态。 拓展思考：在单纯传热过程中，系统从外界吸热，系统的内能怎么变？数量上有什么关系？若系统对外界放热呢？ 1、物体从外界吸热，物体内能增加。 2、物体对外界放热，物体内能减少。 做功和热传递的区别 1、做功使物体内能发生改变的时候，内能的改变就用功数值来量度．外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内能就