1、第十章,1 功和内能 2 热和内能,学习目标 1.了解焦耳的两个实验的原理，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、功和内能,(1)在焦耳的许多实验中，有两个最具有代表性：一个实验是让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升；另一个实验是通过电流的热效应给水加热.焦耳的这两个实验说明了什么问题？,答案,答案 做功和热传递对改变物体的内能是等效的.,(2)如图1，在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花
2、，压下活塞，观察棉花的变化.,答案 可以看到棉花燃烧.实验现象说明压缩空气做功，使空气内能增大，达到棉花的燃点后引起棉花燃烧.,答案,你能看到什么现象？实验现象说明了什么？,图1,图中用力按压活塞时为什么一定要迅速？,答案 迅速按下活塞是为了减少甚至杜绝热传递，创造一个绝热条件.,(3)如图2，小孩沿滑梯下滑时屁股通常会感到发热，这是为什么？,答案 小孩沿滑梯下滑时克服摩擦力做功，内能增加.,答案,图2,(1)焦耳的实验 绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换 ，它不从外界吸热，也不向外界 . 代表性实验 重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温 . 通过电流的 给水加热. 实验结论：要
3、使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的量只由过程始末两个状态决定，而与做功的方式 (填“有关”或“无关”).,能量,放热,上升,热效应,无关,(2)功和内能 内能 微观：所有分子的动能和势能之和. 宏观：只依赖于热力学系统 的物理量. 功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增加量，即 . UW适用条件是 过程. 在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能 ；系统对外界做功，系统的内能 .,自身状态,UW,增加,减少,绝热,二、热和内能,(1)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 说明做功和热传递都能改变物体的内能.
4、,答案,(2)如图3所示是热传递的三种方式传导、对流和辐射.,答案 三种方式都是热量从一个物体传递到另外一个物体.,热传递和做功都可以改变物体的内能，这两种方式在改变物体内能时本质上又有什么不同？,答案 热传递是内能在物体间转移，做功是其他形式的能和内能之间的转化.,这三种方式在传递能量时有什么共同点？,答案,图3,1.热传递 (1)条件：物体的 不同. (2)热传递：热量总是从 物体向 物体传递. 2.热和内能 (1)热量：它是在单纯的传热过程中系统 变化的量度. (2)表达式： . (3)热传递与做功在改变系统内能上的异同. 做功和热传递都能引起系统 的改变. 做功时是内能与其他形式能的
5、；热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的 .,温度,高温,低温,UQ,内能,内能,转化,转移,题型探究,1.做功与内能变化的关系 (1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程. (2)在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少. 2.功与内能的区别 (1)功是过程量，内能是状态量. (2)在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化. (3)物体的内能大，并不意味着做功多.在绝热过程中，只有内能变化越大时，相应地做功才越多.,一、对功和内能的理解,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
6、不变 D.E甲增大，E乙减小,例1 如图4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,答案,解析,图4,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.,(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，
7、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.,二、对热和内能的理解,1.在单纯传热中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少；系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少.即UU2U1Q. 2.传热改变物体内能的过程是物体间(或一个物体的不同部分)内能转移的过程.,例2 关于热传递，下列说法正确的是 A.热传递中，热量一定从含热量多的物体传向含热量少的物体 B.两个物体间发生热传递的条件是它们之间有温度差 C.在热传递中热量一定从内能多的物体传向内能少的物体 D.内能相等的两个物体相互接触时，也可能发生热传递,解析 热量的概念只有在涉及能量传递
8、时才有意义，所以不能说物体含有多少热量，A错误； 物体间发生热传递的条件是物体间存在温度差，B正确； 在热传递中，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，温度高的物体内能不一定多，故C错误，D正确.,解析,答案,(1)热传递与物体的内能的多少无关，只与两个物体(或一个物体的两部分)的温度差有关，热量总是从高温物体自发地传递到低温物体. (2)热传递过程中，能量可以由内能大的物体传递到内能小的物体上，也可以由内能小的物体传递到内能大的物体上.,三、内能和相关概念的辨析,1.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
9、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，但是传递的是热量，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 关于温度、热量、功和内能，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.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,答案,解析,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
10、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.,物理量之间进行比较时，关键是弄清物理量的概念及其意义，特别是容易混淆的一些概念，它们一定有不同之处，如内能、功和热量的区别关键之处是状态量与过程量.,达标检测,1.(功和内能)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,答案
11、,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不是由做功引起系统温度变化的，故选A、C.,1,2,3,4,解析,2.(功和内能)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,答案,解析,解析 绝热膨胀过程是指气
12、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W0.由UU2U1W可知，气体内能减少.由于气体分子间的势能可忽略，故气体分子的平均动能减少.,1,2,3,4,3.(热和内能)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.高温物体内能多，低温物体内能少,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t
13、1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)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，而内能是由物体的状态决定的,答案,解析,解析 热量、功和内能的国际单位都是焦耳，但热量、功、内能三个量的物理意义是不同的，热量和功是过程量，内能是状态量，热量和功二者可作为物体内能改变的量度而不是内能大小的量度.故A、B错误，C、D正确.,1,2,3,4,本课结束,
