高中物理 第十章 热力学定律 第12讲 功和内能 热和内能课件 新人教版选修33.ppt

第1讲功和内能第2讲热和内能 目标定位1 知道做功可以改变物体的内能 2 知道热传递与内能变化的关系 3 知道热传递和做功对改变物体内能的等效结果 预习导学梳理 识记 点拨 1 系统不从吸热 也不向外界的过程叫做绝热过程 2 要使系统状态通过过程发生变化 做功的数量只由过程始末两个状态1 2决定 而与做功方式 一 焦耳的实验 外界 放热 绝热 无关 二 内能 1 任何一个热力学系统都存在一个系统的物理量 我们把它称之为系统的 2 当系统从状态1经过过程达到状态2时 内能的增加量 u 就等于外界对系统所做的 即 只依赖于 自身状态 内能 绝热 u2 u1 功w u w 三 热和内能 1 不仅对系统可以改变系统的内能 单纯的对系统也能改变系统的内能 2 当系统从状态1经过单纯的达到状态2 内能的增加量 u 就等于外界向系统传递的 即 做功 传热 传热 u2 u1 热量q u q 课堂讲义理解 深化 探究 一 功和内能关系的理解 1 内能 1 微观 所有分子的动能和势能之和 2 宏观 只依赖于热力学系统自身状态的物理量 3 状态量 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 w 2 系统对外界做功 系统内能减少 即w u 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如图1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 图1 解析本题解题的关键是明确甲 乙两气室气体都经历绝热过程 内能的改变取决了做功的情况 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 内能就减小 故d选项正确 答案d 借题发挥 1 压缩气体 外界对气体做功 内能增大 温度升高 柴油机就是利用这个原理点火的 2 在绝热过程中 末态内能大于初态内能时 u为正 w为正 外界对系统做功 末态内能小于初态内能时 u为负 w为负 系统对外界做功 例2下列关于系统的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 做功和热传递都可以改变系统的内能 c错 气体绝热膨胀时对外界做了功 又因为与外界没有热交换 所以系统的内能要减小 故d错 答案ab 二 热和内能 1 传热和内能变化的关系系统在单纯传热过程中 内能的增量 u等于外界向系统传递的热量q 即 u q 2 区分三组概念 1 内能与热量 内能是状态量 可以说系统具有多少内能而不能说传递多少内能 热量是过程量 不能说系统具有多少热量 只能说传递了多少热量 2 热量与温度热量是系统的内能变化的量度 而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志 虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差 但是传递的是能量 不是温度 3 热量与功热量和功 都是系统内能变化的量度 都是过程量 一定量的热量与一定量的功相当 功是能量变化的量度 但它们之间有着本质的区别 例3一铜块和一铁块 质量相等 铜块的温度t1比铁块的温度t2高 当它们接触在一起时 如果不和外界交换能量 则 a 从两者开始接触到热平衡的整个过程中 铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量b 在两者达到热平衡以前的任意一段时间内 铜块内能减少量不等于铁块内能的增加量 d 达到热平衡时 两者的温度相等 解析一个系统在热交换的过程中 如果不与外界发生热交换 温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸收的热量 直到温度相等 不再发生热交换为止 而热量是热传递过程中内能的变化量 所以选项a d都正确 选项b错误 答案ad 例4若对物体做1200j的功 可使物体温度升高3 改用传热的方式 使物体温度同样升高3 那么物体应吸收 j的热量 如果对该物体做3000j的功 物体的温度升高5 表明该过程中 物体应 填 吸收 或 放出 热量 j 解析做功和传热在改变物体内能上是等效的 因此物体用做功方式使温度升高3 如用吸热方式 也使温度升高3 应吸收1200j的热量 如对物体做功3000j 温度升高5 而物体温度升高5 需要的功或热量应为 e 1200j cm 3 e cm 5 所以 e 2000j q e w 1000j 因此物体应放出1000j的热量 答案1200放出1000 对点练习巩固 应用 反馈 做功与内能的关系 1 在下述各种现象中 不是由做功引起系统温度变化的是 a 在阳光照射下 水的温度升高b 用铁锤不断锤打铅块 铅块温度会升高c 在炉火上烧水 水的温度升高d 电视机工作一段时间 其内部元件温度升高 1 2 3 4 解析阳光照射下水温升高是热辐射使水的温度升高 在炉火上烧水是热传导和对流使水的温度升高 用铁锤锤打铅块的过程 是做功的过程 铅块温度升高 是由于外界做功引起的 电视机工作时 电流通过各元件 电流做功使其温度升高 可见a c不是由做功引起温度变化的 故选a c 答案ac 1 2 3 4 2 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 a 外界对气体做功 气体分子的平均动能增加b 外界对气体做功 气体分子的平均动能减少c 气体对外界做功 气体分子的平均动能增加d 气体对外界做功 气体分子的平均动能减少 1 2 3 4 解析绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递 膨胀过程气体体积增大 气体对外界做功w 0 由 u u2 u1 w可知 气体内能减小 由于气体分子间的势能忽略 故气体分子的平均动能减少 答案d 1 2 3 4 传热与内能的关系 3 关于热传递 下列说法中正确的是 a 热传递的实质是温度的传递b 物体间存在着温度差 才能发生热传递c 热传递可以在任何情况下进行d 物体内能发生改变 一定是吸收或放出了热量 1 2 3 4 解析热传递的实质是物体间内能的转移 故a错 热传递的条件是物体间存在温度差 高温物体放出热量 低温物体吸收热量 若两物体温度相同 它们之间便不再发生热传递 即达到了热平衡 故b对 c错 物体吸收或放出热量 内能会发生变化 但内能变化不一定是热传递引起的 还可以通过做功的方式实现 故d错 答案b 1 2 3 4 4 对于热量 功和内能 三者的说法正确的是 a 热量 功 内能三者的物理意义等同b 热量 功都可以作为物体内能的量度c 热量 功 内能的单位不相同d 热量和功是由过程决定的 而内能是由物体状态决定的 1 2 3 4