10.123功、热、内能

10.1功和内能,情景1：在冬天，当你觉得手冷时，你会做什么动作，这其中的原因是什么？,情景分析,焦耳的实验,问题：焦耳的实验说明什么问题？,焦耳热功当量实验装置机械功,实验结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。,焦耳热功当量实验装置电功,实验结论：只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的。,从焦耳的实验中可以得出什么结论？,1.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关。,2.测出了热功当量（热与机械功之间的当量关系），为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。,在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。,功是能量转化的量度,内能U,：只依赖于系统自身状态的物理量,内能与状态参量温度、体积有关，即由它的状态决定,内能的增加量UU2U1等于外界对系统所做的功,UW,二、内能,内能,现象分析：,10.2热和内能,思考：请同学们想办法如何将一段铁丝的温度升高？,一、热传递,两个温度不同的物体互相接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，并将持续到系统间达到热平衡即温度相等为止，这个过程称之为热传递,热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射,情景分析,二、热和内能,在外界对系统没有做功的情况下，内能和热量之间有什么样的关系呢？,即在外界对系统不做功的情况下，外界传递给系统的热量等于系统内能的改变量,UQ,二、热和内能,做功是内能和其他形式的能发生转化,热传递是不同物体或同一物体不同部分内能的转移,做功和热传递在改变物体的内能上是等效的但是它们还是有重要区别的,UQ,UW,不同能量形式的转化,同种能量形式的转移,10.3热力学第一定律能量守恒定律,热力学第一定律,表述：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。,数学表达式：U=Q+W,练习：带有活塞的气缸内封闭一定质量的理想气体气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c，b、c状态温度相同，如VT图所示设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则()Apbpc，QabQacBpbpc，QabQacDpbpc，QabQac,能量守恒定律,永动机不可能制成,滚球永动机17世纪，英国有一个被关在伦敦塔下叫马尔基斯的犯人，他做了一台可以转动的“永动机”，如图所示。转轮直径达4.3米，有40个各重23千克的钢球沿转轮辐翼外侧运动，使力矩加大，待转到高处时，钢球会自动地滚向中心。据说，他曾向英国国王查理一世表演过这一装置。国王看了很是高兴，就特赦了他。其实这台机器是靠惯性来维持短时运动的。,阿基米得螺旋永动机1681年，英国有一位著名的医生弗拉德提出一个建议，利用阿基米得螺旋把水池的水提到高处，再让升高的水推动水轮机，水轮机除了带动水磨做功以外，还可使阿基米得螺旋转不断提水，如此周而复始，不就可以无需担心天旱水枯了吗？,1.水沟2.阿基米得螺旋3.水轮4.水磨,磁力永动机大约在1570年，意大利有一位教授叫泰斯尼尔斯，提出用磁石的吸力可以实现永动机。他的设计如图所示，A是一个磁石，铁球G受磁石吸引可沿斜面滚上去，滚到上端的E处，从小洞B落下，经曲面BFC返回，复又被磁石吸引，铁球就可以沿螺旋途径连续运动下去。大概他那时还没有建立库仑定律，不知道磁力大小是与距离的平方成反比变化的，只要认真想一想，其荒谬处就一目了然了。,热传导热沿着物体传递的热传递方式，不同物质传到热的能力各不相同，容易传到热的物体称之为热的良导体，所有金属都是热的良导体，不容易传导热的物体称之为热的不良导体，如空气、橡胶、绒毛、棉纱、木头、水、油等热对流靠液体或气体的流动来传递热的方式，热对流是液