功和内能、热和内能.ppt
10.110.1、10.2 10.2 功和内能功和内能 热和内能热和内能引入：古时候与钻木取火；冬天搓手引入：古时候与钻木取火；冬天搓手可使双手变暖；向手吹气也可使双手可使双手变暖；向手吹气也可使双手变暖，是什么原因使物体的温度发生变暖，是什么原因使物体的温度发生了变化呢？了变化呢？实验录像：压缩空气引火实验录像：压缩空气引火演示演示:在有机玻璃筒底放置少量的易燃物在有机玻璃筒底放置少量的易燃物,例如蓬例如蓬松的棉花松的棉花,迅速压下筒中的活塞迅速压下筒中的活塞,观察筒底物品的变观察筒底物品的变化。化。实验录像：钻木取火实验录像：钻木取火这两个实验说明了什么？这两个实验说明了什么？焦耳的实验焦耳的实验 焦耳实验揭示了热量与功之间确定焦耳实验揭示了热量与功之间确定的当量关系（卡的当量关系（卡4.186焦耳），表明焦耳），表明机械运动或电磁运动与热运动之间是可机械运动或电磁运动与热运动之间是可以相互转化的它启迪人们继续发现了以相互转化的它启迪人们继续发现了各种物质运动之间的相互转化关系，为各种物质运动之间的相互转化关系，为能量转化和守恒定律的建立奠定了基础能量转化和守恒定律的建立奠定了基础 系统只由于外界对它做功而与外界交换能系统只由于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，这量，它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫样的过程叫绝热过程绝热过程绝热过程：绝热过程：实验一：对系统做机械功实验一：对系统做机械功 重物下落带动轮叶旋转，通过搅拌对绝热容器内重物下落带动轮叶旋转，通过搅拌对绝热容器内的液体做功，使液体升温，即状态发生变化。的液体做功，使液体升温，即状态发生变化。结论：结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值就相同，即系统状态的变化是相同的。就相同，即系统状态的变化是相同的。焦耳实验是一个需要在焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验绝热过程中完成的实验实验二：对系统做电功实验二：对系统做电功 电流通过电热丝电流通过电热丝使绝热容器内的液使绝热容器内的液体温度升高。体温度升高。结论：结论：对同一系统，在绝热过程中只要所做的电对同一系统，在绝热过程中只要所做的电功相同，系统温度上升的数值就相同，即系统的功相同，系统温度上升的数值就相同，即系统的状态变化相同。状态变化相同。焦耳的实验说明什么问题？焦耳的实验说明什么问题？在各种不同的绝热过程中，如果使系统从状在各种不同的绝热过程中，如果使系统从状态态1变为状态变为状态2，所需外界做功的数量是相同的。，所需外界做功的数量是相同的。也就是说，也就是说，在各种不同的绝热过程中，要使系统在各种不同的绝热过程中，要使系统状态发生变化，做功的数量只由始末两个状态决状态发生变化，做功的数量只由始末两个状态决定，与做功方式无关。定，与做功方式无关。内内 能能 任何一个热力学系统都必定存在一个任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统只依赖于系统自身状态自身状态的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系。我们把这个外界在绝热过程中对系统所做的功相联系。我们把这个物理量称为系统的物理量称为系统的内能内能。当系统从状态当系统从状态1经过绝热过程达到状态经过绝热过程达到状态2时，时，内能的增加量内能的增加量 U=U2-U1就等于外界对系统所做的功就等于外界对系统所做的功W，即，即 U=W。思考：思考：在绝热过程中，若系统对外界做功呢，系在绝热过程中，若系统对外界做功呢，系统的内能怎么变？统的内能怎么变？实验录像：气体膨胀实验录像：气体膨胀演示：演示：在烧瓶里加入水，水的上方有水蒸气。用带孔在烧瓶里加入水，水的上方有水蒸气。用带孔橡皮塞把瓶口塞住，向瓶内打气，当瓶塞跳出时，观橡皮塞把瓶口塞住，向瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。察瓶内的变化。由此可知：1 1绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能增加绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能增加 2 2绝热过程中绝热过程中，物体对外界做功，物体的内能减少物体对外界做功，物体的内能减少 热传递有三种方式：热传递有三种方式：热传导、热对流、热辐射。热传导、热对流、热辐射。发生条件：发生条件：物体之间或物体的不同部分之间存在温度物体之间或物体的不同部分之间存在温度差。差。两个温度不同的物体相互接触时两个温度不同的物体相互接触时温度高温度高的物体要的物体要降降温温，温度低温度低的物体要的物体要升温升温，我们说热量从高温物体传到，我们说热量从高温物体传到了低温物体。这样的过程叫做了低温物体。这样的过程叫做热传递热传递。热传递热传递热和内能热和内能 热量是在热量是在单纯的传热过程单纯的传热过程中系统内能变化的中系统内能变化的量度。当系统从状态量度。当系统从状态1经过单纯的传热达到状态经过单纯的传热达到状态2，内能的增量，内能的增量 U=U2-U1就等于外界向系统传递的热量就等于外界向系统传递的热量Q，即，即 U=Qu 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。少热量。外界没有对系统（水）做外界没有对系统（水）做功，只对系统传热，同样能功，只对系统传热，同样能改变系统的热力学状态。改变系统的热力学状态。思考：思考：在单纯传热过程中，若系统对外界放热呢，系统在单纯传热过程中，若系统对外界放热呢，系统的内能怎么变？的内能怎么变？1 1、物体从外界吸热，物体内能增加。、物体从外界吸热，物体内能增加。2 2、物体对外界放热，物体内能减少。、物体对外界放热，物体内能减少。在单纯传热过程中在单纯传热过程中做功和热传递的区别做功和热传递的区别 1.绝绝热热过过程程中中，做做功功使使物物体体内内能能发发生生改改变变的的时时候候，内内能能的的改改变变就就用用功功数数值值来来量量度度外外界界对对物物体体做做多多少少功功，物物体体的的内内能能就就增增加加多多少少；物物体体对对外界做多少功，物体的内能就减少多少外界做多少功，物体的内能就减少多少 热热传传递递使使物物体体的的内内能能发发生生改改变变的的时时候候，内内能能的的改改变变用用热热量量来来量量度度的的物物体体吸吸收收多多少少热热量量，物物体体的的内内能能就就增增加加多多少少；物物体体放放出出多多少少热热量量，物体的内能就减少多少物体的内能就减少多少 2做功和热传递在改变物体的内能上是等效的做功和热传递在改变物体的内能上是等效的 3做功和热传递在本质上是不同的：做功和热传递在本质上是不同的：做做功功使使物物体体的的内内能能改改变变，是是其其他他形形式式的的能能量量和内能之间的转化（不同形式能量间的转化）和内能之间的转化（不同形式能量间的转化）热传递使物体的内能改变，是物体间内能的热传递使物体的内能改变，是物体间内能的转移（同种形式能量的转移）转移（同种形式能量的转移）1.一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能和内能的变化，下列判断中正确的是（和内能的变化，下列判断中正确的是（）A 物体的机械能和内能都不变物体的机械能和内能都不变B 物体的机械能减少，内能不变物体的机械能减少，内能不变 C 物体的机械能增加，内能增加物体的机械能增加，内能增加D 物体的机械能减少，内能增加物体的机械能减少，内能增加D2.2.一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（）A A外界对气体做功，气体分子的平均动能增加外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B B外界对气体做功，气体分子的平均动能减少外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C C气体对外界做功，气体分子的平均动能增加气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D D气体对外界做功，气体分子的平均动能减少气体对外界做功，气体分子的平均动能减少D
