2020版导与练人教版选修3-3-第十章热力学定律1-功和内能2-热和内能课件.ppt
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1、第十章热力学定律1功和内能2热和内能,学习目标,1.从热力学角度认识内能的概念.了解焦耳的两个实验.2.知道做功与内能改变的数量关系,知道热传递的热量与内能变化的关系.3.知道做功和热传递是改变内能的两种方式,且对改变系统内能是等效的.4.掌握内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系.,课前预习,课堂探究,随堂演练,课前预习 掌握新知,知识梳理,一、焦耳的实验1.绝热过程:系统只由于外界对它做功而与外界交换能量,它不从外界,也不向外界.2.代表实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水,引起.(2)通过电流的 给水加热.3.实验结论:要使系统状态通过绝热过程发生变化,做功的数量只由过程始末两个
2、状态决定,而与 无关.,吸热,放热,水温度上升,热效应,做功的方式,二、功和内能1.内能的概念(1)内能是描述热力学系统 的物理量.(2)在绝热过程中 可以改变热力学系统所处的状态.2.绝热过程中内能的变化(1)表达式:.(2)外界对系统做功,W为正;系统对外界做功,W为负.三、热和内能1.热传递(1)条件:物体的 不同.,做功,自身状态,U=W,温度,(2)过程:温度不同的物体发生热传递,温度高的物体要降温,温度低的物体要升温,从高温物体传到低温物体.(3)热传递的三种方式:热传导、热对流、热辐射.2.热和内能(1)单纯地对系统传热也能改变系统的,即热传递能改变物体的.(2)热量是在单纯的传
3、热过程中系统 的量度.(3)单纯的传热过程中内能的变化.公式:.物体,Q为正;物体,Q为负.,热量,热力学状态,内能,内能变化,U=Q,吸热,放热,科学思维,1.思考判断,(1)系统只从外界吸热,而不向外界放热的过程就是绝热过程.()(2)在绝热过程中,外界对系统做多少功,内能就增加多少.()(3)热量和功由过程决定,而内能由物体的状态决定.()(4)温度高的物体其热量必定多,内能必定大.()(5)做功和传热都能引起系统内能的改变,故它们没有什么区别.(),2.思维探究,(1)焦耳的热功当量实验和电流热效应给水加热的实验中做功的方式相同吗?你能得出什么结论?,答案:不同.在各种不同的绝热过程中
4、,系统状态的改变与做功方式无关,仅与做功多少有关.,(2)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.打气的过程中你试着去摸一下打气筒的外壳有什么感觉?这是怎么回事呢?,答案:外壳温度升高甚至烫手.压缩气体做功,使系统的内能增加,温度升高.,(3)热传递是热量从内能多的物体传递给内能少的物体吗?,答案:不是.热传递是热量从高温物体传向低温物体,并非从内能多的物体传向内能少的物体.,要点一做功和内能变化的关系,课堂探究 突破要点,探究导学,(1)如图所示,在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花,迅速压下活塞,观察棉花的变化.能看到什么现象?实验现象
5、说明了什么?,答案:可以看到棉花燃烧了起来.实验现象说明压缩空气做功,使空气内能增大,温度升高,达到棉花的燃点后引起棉花的燃烧.,(2)焦耳的两个代表性实验:一个是让重物下落带动叶片搅动容器中的水,引起水温上升,如图(甲)所示;另一个是通过电流的热效应给水加热,使水温上升,如图(乙)所示.这两个实验中,为什么都要强调“绝热过程”?,答案:因为只有在绝热的条件下,才能探究出做功和内能改变的定量关系.,(3)用锤子反复敲打一铁块,铁块会发生怎样的变化?为什么?,答案:铁块的温度升高,同时会发生形变.在敲打铁块的过程中,锤子对铁块做功,使铁块的内能增加,温度升高.铁块由于受到力的作用,会发生形变.,
6、要点归纳,1.内能(1)微观:所有分子热运动的动能和分子势能之和.(2)宏观:只依赖于热力学系统自身状态的物理量.(3)状态量:物体的内能与物体的质量、状态、温度、体积等有关.2.功和内能变化的关系做功可以改变系统的内能,功是系统内能转化的量度,在绝热过程中:(1)外界对系统做功,系统内能增加,即U=U2-U1=W0;(2)系统对外界做功,系统内能减少,即W=U0.,3.内能与机械能的区别和联系(1)区别:内能与机械能是两个不同的概念.(2)联系:在一定条件下可以相互转化,且总量保持不变.,例1(2019四川广元检测)如图所示,活塞将汽缸分成甲、乙两气室,汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的,且不漏
7、气,以E甲,E乙分别表示甲,乙两气室中气体的内能,则在将拉杆缓慢向外拉的过程中()A.E甲不变,E乙减小B.E甲不变,E乙增大C.E甲增大,E乙不变D.E甲增大,E乙减小,解析:对甲室内的气体,在拉杆缓慢向外拉的过程中,活塞左移,压缩气体,外界对甲室气体做功,其内能应增大,对乙室内的气体,活塞左移,气体膨胀,气体对外界做功,内能就减少,故D选项正确.,D,学霸笔记,分析绝热过程的方法(1)在绝热的情况下,若外界对系统做正功,系统内能增加,U为正值;若系统对外界做正功,系统内能减少,U为负值.此过程做功为内能转化的量度.(2)在绝热过程中,内能和其他形式的能一样也是状态量,气体的初、末状态确定了
8、,即在初、末状态的内能也相应地确定了,内能的变化U也确定了.而功是能量转化的量度,所以U=W,即W为恒量,这也是判断是否为绝热过程的一种方法.,针对训练1(多选)下列关于系统内能的说法正确的是()A.系统的内能是由系统的状态决定的B.分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的C.做功可以改变系统的内能,但单纯地对系统传热不能改变系统的内能D.气体在大气中绝热膨胀时对外做了功,但气体的内能不变,解析:系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量,所以是由系统的状态决定的,A对;正因为内能是由系统的状态决定的,所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致的,B对;做功和热传
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