第十章热力学定律第1、2节功和内能、热和内能课件.ppt
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1、第十章 热力学定律,第1、2节 功和内能、热和内能,学习目标,1.了解焦耳的两个实验的原理,通过焦耳实验的探究,培养科学探索的精神;理解内能的概念,掌握绝热过程中做功与内能变化的关系;2.知道什么是热传递,会区分热量与内能的概念;掌握单纯的传热过程中热量与内能变化的关系;知道做功和热传递是改变系统内能的两种方式,并且在改变系统内能上是等效的,知道这两种方式在改变系统内能上的区别。,复习回顾,一、玻意耳定律,p1V1=p2V2 或 pV=C,(m、T一定),二、查理定律,或,(m、V一定),三、盖吕萨克定律,或,(m、P一定),复习回顾,四、理想气体状态方程,五、气体热现象的微观意义,气体分子运
2、动的特点:,自由性 无序性 规律性,气体压强的微观意义:,1.产生原因:大量气体分子频繁、持续地碰撞器壁而产生的。,2.决定因素:气体分子的平均动能(温度)气体分子的密集程度(体积),C只与物质的量有关,引入新课,冬天搓手可使双手变暖;向手吹气也可使双手变暖,是什么原因使温度发生了变化呢?,新课展开,实验现象:压缩空气引起易燃物燃烧。实验结论:做功可以改变物体的内能。,新课展开,一、焦耳的实验,1818年12月24日生于英国曼彻斯特,起初研究电学和磁学。1840年在英国皇家学会上宣布了电流通过导体产生热量的定律,即焦耳定律。焦耳测量了热与机械功之间的当量关系热功当量,为热力学第一定律和能量守恒
3、定律的建立奠定了实验基础。,1.实验条件:绝热过程:系统只通过对外界做功或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。,新课展开,2.代表性实验:(1)让重物下落带动叶片搅拌容器中的水,引起水温上升。,结论: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。,新课展开,(2)通过电流的热效应给水加热。,结论: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,即系统的状态变化相同。,新课展开,3.实验结论:在各种不同的绝热过程中,如果使系统从状态1变为状态2,所需外界做功的数量是相同的。即:要使系统状态通过绝热过程发生变化,做功的数
4、量只由过程始末两个状态1、2决定,而与做功的方式无关。二、功和内能1.内能的定义:任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量,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做的功相联系,是系统的一种能量,我们把它称为系统的内能。,回顾:哪些力做功仅由物体的起点和终点两个位置决定与物体的运动路径无关?,新课展开,2.绝热过程中做功与系统内能变化的关系:当系统从某一状态经过绝热过程达到另一状态时,内能的增加量U就等于外界对系统所做的功W,即:U=W。思考:打气筒是日常生活中的一种工具,当我们用打气筒给自行车打气的时候,就是在克服气体压力和摩擦力做功。打气的过程中你有没有试着
5、去摸一下打气筒的外壳,有什么感觉?这是怎么回事?打气筒的温度升高了,这是由于给自行车打气时,压缩空气做功使得系统的内能增加,故温度升高。,新课展开,做一做:如图所示,大口玻璃瓶内有一些水,水的上方有水蒸气,向瓶内打气,在瓶塞跳出的过程中,会观察到什么现象?这个过程是外界对系统做功还是系统对外界做功?该过程系统的内能如何变化?当瓶塞跳出时,我们会发现瓶内的瓶口处有“白雾”产生。我们所选的研究对象是瓶内水面上方的水蒸气,在瓶塞跳出的过程中,是系统膨胀对外界做功,在这个过程中系统的内能减少,温度降低。瓶内和瓶口处的“白雾”实际上是瓶内的水蒸气遇冷液化形成的小液滴。,新课展开,3.内能与内能的变化:(
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