高中物理 3.1 內(nèi)能 功 熱量課件 粵教版選修3-3.ppt

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,,,第三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 第一節(jié) 內(nèi)能 功 熱量,高中物理·選修3-3·粵教版,[目標(biāo)定位] 1.知道熱傳遞的實(shí)質(zhì)． 2.知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，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．,一、內(nèi)能 1．定義：物體內(nèi)部所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的 和 的總和． 2．影響因素：物體的內(nèi)能由物體的 、 、 共同決定．,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),動(dòng)能,分子勢(shì)能,溫度,體積,物質(zhì)的量,二、改變物體內(nèi)能的兩種方式 1．做功 在絕熱過程中內(nèi)能的改變用 來量度．外界對(duì)物體做多少功，物體的內(nèi)能就 多少；物體對(duì)外界做多少功，物體的內(nèi)能就 多少．,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),功,增加,減少,2．熱傳遞 (1)熱傳遞： 物體總是自發(fā)地把它的內(nèi)能傳遞給 物體，這種沒有做功而使物體內(nèi)能改變的現(xiàn)象稱為熱傳遞． (2)熱量：熱傳遞過程中 的量度． (3)在系統(tǒng)與外界互不做功的條件下系統(tǒng)吸收了多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就 多少；系統(tǒng)放出了多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就 多少.,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),高溫,低溫,物體內(nèi)能變化,增加,減少,一、功和內(nèi)能關(guān)系的理解 1．內(nèi)能 (1)微觀：所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能之和． (2)宏觀：只依賴于熱力學(xué)系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量． (3)狀態(tài)量．,課堂講義,課堂講義,2．功和內(nèi)能變化的關(guān)系 做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，功是系統(tǒng)內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度，在絕熱過程中： (1)外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能增加，即ΔU＝U2－U1＝W； (2)系統(tǒng)對(duì)外界做功，系統(tǒng)內(nèi)能減少，即W＝ΔU. 3．內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系 (1)區(qū)別：內(nèi)能與機(jī)械能是兩個(gè)不同的概念． (2)聯(lián)系：在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，且總量保持不變．,課堂講義,例1 如圖3－1－1所示，活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，氣缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的，且不漏氣，以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過程中 ( ) A．E甲不變，E乙減小 B．E甲不變，E乙增大 C．E甲增大，E乙不變 D．E甲增大，E乙減小 答案 D,圖3－1－1,課堂講義,解析 本題解題的關(guān)鍵是明確甲、乙兩氣室氣體都經(jīng)歷絕熱過程，內(nèi)能的改變?nèi)Q了做功的情況，對(duì)甲室內(nèi)的氣體，在拉桿緩慢向外拉的過程中，活塞左移，壓縮氣體，外界對(duì)甲室氣體做功，其內(nèi)能應(yīng)增大，對(duì)乙室內(nèi)的氣體，活塞左移，氣體膨脹，氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能就減少，故D選項(xiàng)正確． 借題發(fā)揮 (1)壓縮氣體，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增大，溫度升高，柴油機(jī)就是利用這個(gè)原理點(diǎn)火的． (2)在絕熱過程中，末態(tài)內(nèi)能大于初態(tài)內(nèi)能時(shí)，ΔU為正，W為正，外界對(duì)系統(tǒng)做功，末態(tài)內(nèi)能小于初態(tài)內(nèi)能時(shí)，ΔU為負(fù)，W為負(fù)，系統(tǒng)對(duì)外界做功．,課堂講義,例2 (雙選)下列關(guān)于系統(tǒng)的內(nèi)能的說法正確的是 ( ) A．系統(tǒng)的內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的 B．分子動(dòng)理論中引入的系統(tǒng)內(nèi)能和熱力學(xué)中引入的系統(tǒng)內(nèi)能是一致的 C．做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，但單純地對(duì)系統(tǒng)傳熱不能改變系統(tǒng)的內(nèi)能 D．氣體在大氣中絕熱膨脹時(shí)對(duì)外做了功，但氣體的內(nèi)能不變 答案 AB,課堂講義,解析 系統(tǒng)的內(nèi)能是一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，所以是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，A對(duì)；正因?yàn)閮?nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，所以分子動(dòng)理論中引入的內(nèi)能和熱力學(xué)中引入的內(nèi)能是一致的，B對(duì)；做功和熱傳遞都可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，C錯(cuò)；氣體絕熱膨脹時(shí)對(duì)外界做了功，又因?yàn)榕c外界沒有熱交換，所以系統(tǒng)的內(nèi)能要減小，故D錯(cuò)．,課堂講義,二、熱和內(nèi)能 1．傳熱和內(nèi)能變化的關(guān)系 系統(tǒng)在單純傳熱過程中，內(nèi)能的增量ΔU等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q，即ΔU＝Q. 2．區(qū)分三組概念 (1)內(nèi)能與熱量：內(nèi)能是狀態(tài)量，可以說系統(tǒng)具有多少內(nèi)能而不能說傳遞多少內(nèi)能；熱量是過程量，不能說系統(tǒng)具有多少熱量，只能說傳遞了多少熱量．,課堂講義,(2)熱量與溫度 熱量是系統(tǒng)的內(nèi)能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內(nèi)部大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的激烈程度的標(biāo)志．雖然熱傳遞的前提是兩個(gè)系統(tǒng)之間要有溫度差，但是傳遞的是能量，不是溫度． (3)熱量與功 熱量和功，都是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，都是過程量，一定量的熱量與一定量的功相當(dāng)，功是能量變化的量度，但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別．,課堂講義,例3 (雙選)一銅塊和一鐵塊，質(zhì)量相等，銅塊的溫度T1，比鐵塊的溫度T2高，當(dāng)它們接觸在一起時(shí)，如果不和外界交換能量，則 ( ),課堂講義,答案 AD,課堂講義,例4 若對(duì)物體做1 200 J的功，可使物體溫度升高3 ℃，改用傳熱的方式，使物體溫度同樣升高3 ℃，那么物體應(yīng)吸收________ J的熱量，如果對(duì)該物體做3 000 J的功，物體的溫度升高5 ℃，表明該過程中，物體應(yīng)________(填“吸收”或“放出”)熱量________ J. 答案 1 200 放出 1 000,課堂講義,解析 做功和傳熱在改變物體內(nèi)能上是等效的，因此物體用做功方式使溫度升高3 ℃，如用吸熱方式，也使溫度升高3 ℃應(yīng)吸收1 200 J的熱量． 如對(duì)物體做功3 000 J，溫度升高5 ℃，而物體溫度升高5 ℃，需要的功或熱量應(yīng)為ΔE. 1 200 J＝cm×3 ℃，ΔE＝cm×5 ℃，所以ΔE＝2 000 J. Q＝ΔE－W＝－1 000 J，因此物體應(yīng)放出1 000 J的熱量.,