物理選擇性必修3第三章熱力學(xué)定律第一節(jié)

功、熱和內(nèi)能的改變學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理,知道做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)。2.知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式,理解做功和熱傳遞對(duì)改變系統(tǒng)內(nèi)能是等效的,明確兩種方式的區(qū)別。3.明確內(nèi)能、功、熱量、溫度四個(gè)物理量的區(qū)別和聯(lián)系。思維導(dǎo)圖演示

在有機(jī)玻璃筒底放置少量易燃物，例如蓬松的棉花，迅速壓下筒中的活塞，觀察筒底物品的變化。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？

一焦耳的實(shí)驗(yàn)1）

重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器中的水，引起水溫上升。系統(tǒng)既不從外界吸熱，也不向外界放熱的過(guò)程。2.代表實(shí)驗(yàn)1.絕熱過(guò)程：2）由電流的熱效應(yīng)給液體加熱，使液體溫度上升。任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)必定存在一個(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)間的差別與外界在絕熱過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)做的功相聯(lián)系。鑒于功是能量變化的量度，所以這個(gè)物理量必定是系統(tǒng)的一種能量，我們把它稱為系統(tǒng)的內(nèi)能。3．內(nèi)能：

二功與內(nèi)能的改變1.內(nèi)能變化和做功的關(guān)系:?U=U2-U1=W絕熱過(guò)程中，內(nèi)能的變化等于外力對(duì)系統(tǒng)所做的功。W>0,U↑,?U>0W<0,U↓,?U<02.說(shuō)明1）內(nèi)能變化只由初末狀態(tài)有關(guān)，與中間做功過(guò)程及方式無(wú)關(guān)。2）做功改變物體內(nèi)能的過(guò)程是其他形式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程。在絕熱過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加；系統(tǒng)對(duì)外做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少。3）4.功和內(nèi)能的區(qū)別(1)功是過(guò)程量，內(nèi)能是狀態(tài)量。(2)在絕熱過(guò)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(guò)程中，只有內(nèi)能變化較大時(shí)，對(duì)應(yīng)著做功較多。

二熱與內(nèi)能的改變兩個(gè)溫度不同的物體A、B相互接觸時(shí)，溫度高的物體A要降溫，溫度低的物體B要升溫，我們說(shuō)，熱從高溫物體A傳到了低溫物體B。1.傳熱：3.熱與內(nèi)能變化的關(guān)系:

系統(tǒng)在單純的傳熱過(guò)程中，內(nèi)能的增量?U等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q，即?U=Q熱量是在單純的傳熱過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。2.熱量：4.做功和熱傳遞在改變內(nèi)能上的關(guān)系1）兩種方式的區(qū)別做功：內(nèi)能從物體的一部分傳到另一部分，或從一個(gè)物體傳到另一物體。2）兩種方式的聯(lián)系

兩種方式都可以改變物體的內(nèi)能，從最終結(jié)果看，兩者是等效的。熱傳遞：其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化。課堂小結(jié)一、內(nèi)能改變的兩種方式1、功和內(nèi)能絕熱過(guò)程?U=U2-U1=W2、傳熱和內(nèi)能?U=Q熱傳遞方式二、內(nèi)能改變的兩種方式的區(qū)別和聯(lián)系1.金屬筒內(nèi)裝有與外界溫度相同的壓縮空氣，打開(kāi)筒的開(kāi)關(guān)，筒內(nèi)高壓空氣迅速向外逸出，待筒內(nèi)外壓強(qiáng)相等時(shí)，立即關(guān)閉開(kāi)關(guān)。在外界保持恒溫的條件下，經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)時(shí)間后，再次打開(kāi)開(kāi)關(guān)，這時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象是（）A．筒外空氣流向筒內(nèi)B．筒內(nèi)空氣流向筒外C．筒內(nèi)外有空氣變換，處于動(dòng)態(tài)平衡，筒內(nèi)空氣質(zhì)量不變D．筒內(nèi)外無(wú)空氣交換課堂訓(xùn)練解析：因高壓空氣急劇外逸時(shí)，氣體沒(méi)有時(shí)間充分與外界發(fā)生熱交換，可近似看成絕熱膨脹過(guò)程。氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，所以關(guān)閉開(kāi)關(guān)時(shí)，筒內(nèi)氣體溫度較外界低，再經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后，筒內(nèi)外氣體溫度相同。對(duì)筒內(nèi)剩余氣體分析，屬于等容升溫過(guò)程，其壓強(qiáng)要變大，大于外界氣壓，所以再打開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，筒內(nèi)氣體要流向筒外。故選B。答案：B課堂訓(xùn)練2.0℃的水和0℃的冰相比較，以下敘述中正確的是（）A．水分子的平均動(dòng)能大于冰分子的平均動(dòng)能B．水分子的勢(shì)能比冰分子的勢(shì)能大C．1g0℃的水與1g0℃的冰的內(nèi)能相同D．1g0℃的水與1g0℃的冰共同升高1℃，它們內(nèi)能變化相同課堂訓(xùn)練解析：A．0℃的水和0它的冰，由于兩者都是0℃，故分子的平均動(dòng)能一樣大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．0℃的冰熔化成同溫度的水，要吸熱，此過(guò)程中分子平均動(dòng)能未變，則吸收的熱量只能增加勢(shì)能，故0℃的水分子的勢(shì)能比0℃的冰分子的勢(shì)能大，選項(xiàng)B正確；C．1g0℃的水與1g0℃的冰分子數(shù)是一樣的。從以上分析可得，0℃的水分子比0℃冰分子勢(shì)能大，故1g0℃的水的內(nèi)能比1g0℃的冰的內(nèi)能大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．同上也可知1g0℃它的水與1g0℃的冰都升高1℃，它們吸收的熱量不同，故它們的內(nèi)能變化也不同。選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。答案：B課堂訓(xùn)練3．研究氣體的性質(zhì)時(shí)，可以設(shè)想有一種氣體可以不計(jì)分子大小和分子間相互作用力，我們把它叫做理想氣體。對(duì)于一定質(zhì)量的某種理想氣體，下列說(shuō)法正確的是（）A．氣體溫度升高，每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大 B．氣體溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大C．氣體壓強(qiáng)是氣體分子間的斥力產(chǎn)生的 D．氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能一定減小課堂訓(xùn)練解析：AB．氣體溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，但也有少數(shù)氣體分子的動(dòng)能減小，A錯(cuò)誤，B正確；