高中物理第三章热力学基础第一节内能功热量课件粤教版选修3_3

第三章 第一节内能功热量 目标定位1 知道做功和热传递的实质 2 知道做功和热传递是改变内能的两种方式 理解做功和热传递对改变系统内能是等效的 明确两种方式的区别 3 明确内能 功 热量 温度四个物理量的区别和联系 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 一 做功和内能的变化 如图1所示 厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针 另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞 用打气筒慢慢向容器内打气 使容器内的压强增大到一定程度 这时读出温度计示数 打开卡子 胶塞冲出容器口后 温度计示数明显降低 这是为什么呢 答案 图1 答案气体膨胀对外做功 内能减小 气体的温度降低 1 内能和内能的变化量 1 内能是一个状态量 指物体内所有分子做热运动的和分子之和 2 内能的变化量只由 状态决定 与中间过程及方式无关 2 功和内能 1 功是过程量 内能是 2 物体的内能大 并不意味着做功多 3 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 外界对系统做功 系统内能增加 即 U W 系统对外界做功 系统内能减少 即 U W 动能 势能 初 末 状态量 二 热传递和内能的变化 用铁锤反复敲击铁棒 铁棒的温度会升高 把铁棒放在碳火上烧 铁棒的温度也会升高 这说明了什么问题 答案 答案说明做功和热传递都能改变物体的内能 1 热量 1 热量是单纯的传热过程中系统的量度 2 量 2 热量和内能变化的关系在只有热传递的情况下 物体吸收热量 内能 物体放出热量 内能 并且内能的变化量等于物体吸收或放出的热量 即 内能变化 过程 增加 减少 U Q 题型探究 例1如图2所示 活塞将气缸分成甲 乙两气室 气缸 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 一 做功和内能的变化 图2 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 答案 解析 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 内能的改变取决于做功的情况 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 外界对甲室内的气体做功 其内能应增大 对乙室内的气体 活塞左移 气体膨胀 乙室内的气体对外界做功 内能应减小 解析向下压活塞 力F对气体做功 气体的内能增加 温度升高气体体积减小 故气体的压强增大 故选项C正确 针对训练如图3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 图3 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 答案 解析 例2 多选 在外界不做功的情况下 物体的内能增加了50J 下列说法中正确的是 答案 解析 二 热传递和内能的变化 A 一定是物体放出了50J的热量B 一定是物体吸收了50J的热量C 一定是物体分子动能增加了50JD 物体的分子平均动能可能不变 解析在外界不做功的情况下 内能的改变量等于传递的热量 内能增加 一定是吸收了相等数量的热量 故A错 B对 物体内能包括所有分子做热运动的动能和分子势能 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50J并不一定是分子动能增加了50J 物体的分子平均动能有可能不变 这时吸收的50J热量全部用来增加分子势能 故C错 D对 三 内能与相关概念的辨析 例3关于温度 热量 功和内能 以下说法正确的是 答案 解析 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 外界对系统做功W 内能必定增加D 发生热传递的条件是两物体之间存在温度差 解析热量是物体间进行热传递时内能的转移 不能说物体含有多少热量 故A错 物体的吸热或放热对应物体的内能变化 并不对应物体内能的大小 故B错 由于做功和热传递都可引起物体内能的变化 只根据做功无法准确判断物体内能的变化 故C错 物体间发生热传递的条件是存在温度差 故D对 达标检测 1 做功和内能的变化 在给自行车轮胎打气时 会发现胎内气体温度升高 这是因为A 胎内气体压强不断增大 而容积不变B 轮胎从外界吸热C 外界空气温度本来就高于胎内气体温度D 打气时 外界不断对胎内气体做功 答案 解析 1 2 3 4 解析给自行车轮胎打气 外界对胎内气体做功 气体内能增加 温度升高 D正确 2 做功和内能的变化 地面附近有一正在上升的空气团 它与外界的热交换忽略不计 已知大气压强随高度增加而降低 则该空气团在上升过程中 不计空气团内分子间的势能 A 体积减小 温度降低B 体积减小 温度不变C 体积增大 温度降低D 体积减小 温度增大 答案 解析 1 2 3 4 解析空气团与外界的热交换忽略不计 大气压强随高度上升逐渐减小 空气团体积逐渐增大 对外界做功 所以内能逐渐减小 则温度逐渐降低 只有选项C正确 选项A B D均错误 1 2 3 4 3 热传递和内能的变化 下列说法正确的是A 若A B两物体接触但没有热传递 则两物体所包含的热量相等B 做功和热传递的共同点是都能使系统内能改变C 一物体先后经几个不同的物理过程 其温度均从t1升高到t2 则在这些过程中物体一定从外界吸收相同的热量D 高温物体内能大 低温物体内能小 答案 解析 1 2 3 4 解析A B两物体没有发生热传递是因为两物体温度相等 A错 做功和热传递都是改变内能的方式 B对 一物体温度从t1升高到t2 内能的改变可能是由于吸收了热量 也可能是外界对物体做了功 C错 高温物体分子的平均动能大 内能不一定大 D错 1 2 3 4 4 内能与相关概念的辨析 多选 对于热量 功 内能三个量 下列说法中正确的是A 热量 功 内能三个量的物理意义是等同的B 热量和功二者可作为物体内能大小的量度C 热量 功和内能的国际单位都相同D 热量和功是由过程决定的 而