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文檔簡介
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。這個實(shí)驗(yàn)說明了什么?
一焦耳的實(shí)驗(yàn)1)
重物下落帶動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程。2.代表實(shí)驗(yàn)1.絕熱過程: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)的物理量,這個物理量在兩個狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過程中對系統(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絕熱過程中,內(nèi)能的變化等于外力對系統(tǒng)所做的功。W>0,U↑,?U>0W<0,U↓,?U<02.說明1)內(nèi)能變化只由初末狀態(tài)有關(guān),與中間做功過程及方式無關(guān)。2)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。在絕熱過程中,外界對系統(tǒng)做功,系統(tǒng)的內(nèi)能增加;系統(tǒng)對外做功,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,對應(yīng)著做功較多。
二熱與內(nèi)能的改變兩個溫度不同的物體A、B相互接觸時,溫度高的物體A要降溫,溫度低的物體B要升溫,我們說,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,打開筒的開關(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,立即關(guān)閉開關(guān)。在外界保持恒溫的條件下,經(jīng)過一段較長時間后,再次打開開關(guān),這時出現(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,處于動態(tài)平衡,筒內(nèi)空氣質(zhì)量不變D.筒內(nèi)外無空氣交換課堂訓(xùn)練解析:因高壓空氣急劇外逸時,氣體沒有時間充分與外界發(fā)生熱交換,可近似看成絕熱膨脹過程。氣體對外做功,內(nèi)能減小,所以關(guān)閉開關(guān)時,筒內(nèi)氣體溫度較外界低,再經(jīng)過較長時間后,筒內(nèi)外氣體溫度相同。對筒內(nèi)剩余氣體分析,屬于等容升溫過程,其壓強(qiáng)要變大,大于外界氣壓,所以再打開開關(guān)時,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.水分子的平均動能大于冰分子的平均動能B.水分子的勢能比冰分子的勢能大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℃,故分子的平均動能一樣大,選項(xiàng)A錯誤;B.0℃的冰熔化成同溫度的水,要吸熱,此過程中分子平均動能未變,則吸收的熱量只能增加勢能,故0℃的水分子的勢能比0℃的冰分子的勢能大,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℃冰分子勢能大,故1g0℃的水的內(nèi)能比1g0℃的冰的內(nèi)能大,選項(xiàng)C錯誤;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錯誤。故選B。答案:B課堂訓(xùn)練3.研究氣體的性質(zhì)時,可以設(shè)想有一種氣體可以不計分子大小和分子間相互作用力,我們把它叫做理想氣體。對于一定質(zhì)量的某種理想氣體,下列說法正確的是()A.氣體溫度升高,每一個分子的動能都增大 B.氣體溫度升高,氣體分子的平均動能增大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,氣體分子的平均動能增大,但也有少數(shù)氣體分子的動能減小,A錯誤,B正確;
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