选修3-3功和内能热和内能.ppt

功和内能 热和内能,案例1: 冬天搓手,案例2: 压缩气体,代表性实验1: 重物下落带动叶片搅拌水,代表性实验2: 电流的热效应给水加热,装水的容器,叶片,叶片,轴,绝热材料, 实验装置, 实验过程,重物下落 带动叶片转动 对水做功, 实验现象,水由于摩擦 而温度上升,尽管各次悬挂重物的重量不同，下落高度也不一样，但只要做功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统的状态变化是相同的, 实验结论,系统内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，这样的过程叫做绝热过程。,要点： 内外有能量交换 无热交换方式,代表性实验二：对系统做电功（电流热效应）,现象：电流通过电热丝使绝热容器内的液体温度升高。,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。即对水做功可以改变内能。,焦耳实验表明： 各种不同绝热过程中 如果使系统从状态1变到状态2 所需要外界做功的数量是相同的,结论： 使系统状态的绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末状态决定，与做功方法与做功过程无关。,焦耳的实验(Joule experiment),焦耳实验揭示了热量与功之间确定的当量关系（卡4.186焦耳），表明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,焦耳在做热功当量实验,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？,系统中所有分子热运动的动能和分子势能的总和 影响因素：温度、体积、物质的量 内能是状态量,绝热过程中，外界对系统所做的功 仅由过程的始末状态决定 不依赖于做功的具体过程和方式,系统经历绝热过程 从状态1到达状态2 内能分别为 U1、U2 做功为 W 则内能的变化量U = W,若外界对系统做功（W 0） 则系统内能增加（U 0 ）,由U = W 可知,若系统对外界做功（W 0） 则系统内能减小（U 0 ）,1kal = 4.18J 或 1J = 0.24cal,热传递,演示实验：,动画：热传递,3、热传递有三种方式：热传导、热对流、热辐射。,2、发生条件：物体之间或物体的不同部分之间存在温度差。,1、两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，我们说热量从高温物体传到了低温物体。这样的过程叫做热传递。,四、热和内能,1、热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2，内能的增量U=U2-U1就等于外界向系统传递的热量Q，即U=Q。,2、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少热量。,外界没有对系统（水）做功，只对系统传热，同样能改变系统的状态。,拓展思考：在单纯传热过程中，系统从外界吸热，系统的内能怎么变？数量上有什么关系？若系统对外界放热呢？,1、物体从外界吸热，物体内能增加。,2、物体对外界放热，物体内能减少。,做功和热传递的区别,1、做功使物体内能发生改变的时候，内能的改变就用功数值来量度外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少 热传递使物体的内能发生改变的时候，内能的改变用热量来量度的物体吸收多少热量，物体的内能就增加多少；物体放出多少热量，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,3做功和热传递在本质上是不同的： 做功使物体的内能改变，是其他形式的能量和内能之间的转化（不同形式能量间的转化） 热传递使物体的内能改变，是物体间内能的转移（同种形式能量的转移）,即时应用(即时突破，小试牛刀) 2对于热量、功和内能三者的关系下列说法中正确的是( ) A三者单位相同，物理意义相同 B热量和功是内能的量度 C热量和功由过程决定，而内能由物体状态决定 D系统内能增加了100 J，可能是外界采用绝热方式对系统做功100 J，也可能是外界单纯地对系统传热100 J,解析：选CD.热量、功和内能三者尽管单位相同，但物理意义有本质区别，A错热量和功由过程决定，内能由物体状态决定，热量和功是内能变化的量度，C对，B错对一个绝热过程UW100 J，对一个单纯传热过程UQ100 J，D对,A温度升高，压强增大，内能减少 B温度降低，压强增大，内能减少 C温度升高，压强增大，内能增加 D温度降低，压强减小，内能增加,图1012,(2010年高考福建卷)如图1012所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体( ),拓展迁移、学以致用,【方法总结】 对于一定质量的气体，分析对气体做功情况时，可根据气体的体积变化做出判断：气体膨胀，气体对外界做功；气体压缩，外界对气体做功，但气体向真空自由膨胀时不做功,【思路点拨】 明确研究对象是密闭的气体，由功和内能的关系得出温度的变化，再利用理想气体状态方程求解,【自主解答】 由F对密闭的气体做功，容器及活塞绝热，则Q0，由功和内能的关系知理想气体内能增大，T升高，再根据pV/TC，V减小，p增大，故选C.,变式训练1 (2011年湖北八校联考)如图1013所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空现将隔板抽掉，使左侧气体自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中(不计气体的分子势能)( ),图1013,A气体对外界做功，温度降低，内能减少 B气体对外界做功，温度不变，内能减少 C气体不做功，温度不变，内能不变 D气体不做功，温度不变，内能减少,在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法中正确的是( ) A一定是物体放出了50 J的热量 B一定是物体吸收了50 J的热量 C一定是物体分子动能增加了50 J D物体的分子平均动能可能不变,【精讲精析】 在力不做功的情况下，内能的改变等于传递的热量，内能增加，一定是吸收了相等能量的热量，故A错B对物体内能包括所有分子的动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内能增加了50 J并不一定是分子动能增加了50 J物体的分子平均动能有可能不变，这时吸收的50 J热量全部用来增加分子势能 【答案】 BD 【方法总结】 物体的内能增加，温度不一定升高例如晶体熔化时，内能增加，温度不变,变式训练2 关于物体内能的变化，以下说法中正确的是( ) A物体吸收热量，内能一定增大 B物体对外做功，内能一定减少 C物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变 D物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变,关于温度、热量、内能，以下说法正确的是( ) A同一物体温度高时，含有的热量多 B物体的内能越大，含有的热量就越多，温度也越高 C在传热中，放出热量的物体内能一定大于吸收热量的物体的内能 D热量总是自发地从温度高的物体传给温度低的物体,【精讲精析】 同一物体温度高时，内能大，只有传热过程转移的内能才能称为热量，A、B错；在传热过程中，热量从温度高的物体传给温度低的物体，温度高的物体内能不一定大，故D对