物理選擇性必修3第三章熱力學定律第一節

功、熱和內能的改變學習目標

1.了解焦耳的兩個實驗的原理,知道做功和熱傳遞的實質。2.知道做功和熱傳遞是改變內能的兩種方式,理解做功和熱傳遞對改變系統內能是等效的,明確兩種方式的區別。3.明確內能、功、熱量、溫度四個物理量的區別和聯系。思維導圖演示

在有機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。這個實驗說明了什么？

一焦耳的實驗1）

重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫上升。系統既不從外界吸熱，也不向外界放熱的過程。2.代表實驗1.絕熱過程：2）由電流的熱效應給液體加熱，使液體溫度上升。任何一個熱力學系統必定存在一個只依賴于系統自身狀態的物理量，這個物理量在兩個狀態間的差別與外界在絕熱過程中對系統做的功相聯系。鑒于功是能量變化的量度，所以這個物理量必定是系統的一種能量，我們把它稱為系統的內能。3．內能：

二功與內能的改變1.內能變化和做功的關系:?U=U2-U1=W絕熱過程中，內能的變化等于外力對系統所做的功。W>0,U↑,?U>0W<0,U↓,?U<02.說明1）內能變化只由初末狀態有關，與中間做功過程及方式無關。2）做功改變物體內能的過程是其他形式的能(如機械能)與內能相互轉化的過程。在絕熱過程中，外界對系統做功，系統的內能增加；系統對外做功，系統的內能減少。3）4.功和內能的區別(1)功是過程量，內能是狀態量。(2)在絕熱過程中，做功一定能引起內能的變化。(3)物體的內能大，并不意味著做功多。在絕熱過程中，只有內能變化較大時，對應著做功較多。

二熱與內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.熱與內能變化的關系:

系統在單純的傳熱過程中，內能的增量?U等于外界向系統傳遞的熱量Q，即?U=Q熱量是在單純的傳熱過程中系統內能變化的量度。2.熱量：4.做功和熱傳遞在改變內能上的關系1）兩種方式的區別做功：內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）兩種方式的聯系

兩種方式都可以改變物體的內能，從最終結果看，兩者是等效的。熱傳遞：其他形式的能和內能之間的轉化。課堂小結一、內能改變的兩種方式1、功和內能絕熱過程?U=U2-U1=W2、傳熱和內能?U=Q熱傳遞方式二、內能改變的兩種方式的區別和聯系1.金屬筒內裝有與外界溫度相同的壓縮空氣，打開筒的開關，筒內高壓空氣迅速向外逸出，待筒內外壓強相等時，立即關閉開關。在外界保持恒溫的條件下，經過一段較長時間后，再次打開開關，這時出現的現象是（）A．筒外空氣流向筒內B．筒內空氣流向筒外C．筒內外有空氣變換，處于動態平衡，筒內空氣質量不變D．筒內外無空氣交換課堂訓練解析：因高壓空氣急劇外逸時，氣體沒有時間充分與外界發生熱交換，可近似看成絕熱膨脹過程。氣體對外做功，內能減小，所以關閉開關時，筒內氣體溫度較外界低，再經過較長時間后，筒內外氣體溫度相同。對筒內剩余氣體分析，屬于等容升溫過程，其壓強要變大，大于外界氣壓，所以再打開開關時，筒內氣體要流向筒外。故選B。答案：B課堂訓練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℃的冰的內能相同D．1g0℃的水與1g0℃的冰共同升高1℃，它們內能變化相同課堂訓練解析：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B正確；C．1g0℃的水與1g0℃的冰分子數是一樣的。從以上分析可得，0℃的水分子比0℃冰分子勢能大，故1g0℃的水的內能比1g0℃的冰的內能大，選項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，故它們的內能變化也不同。選項D錯誤。故選B。答案：B課堂訓練3．研究氣體的性質時，可以設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．氣體壓強是氣體分子間的斥力產生的 D．氣體對外界做功，氣體內能一定減小課堂訓練解析：AB．氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，但也有少數氣體分子的動能減小，A錯誤，B正確；