物理人教版選修331012功和內(nèi)能、熱和內(nèi)能課件

1、復(fù)習(xí)回顧一、玻意耳定律p1V1=p2V2 或 pV=C （m、T一定）pTO等容線二、查理定律或 （m、V一定）p1/VO等溫線VTO等壓線三、蓋呂薩克定律或 （m、P一定）復(fù)習(xí)回顧一、玻意耳定律p1V1=p2V2 或 pV=C 四、理想氣體狀態(tài)方程五、氣體熱現(xiàn)象的微觀意義氣體分子運動的特點： 自由性 無序性 規(guī)律性氣體壓強的微觀意義：1.產(chǎn)生原因：大量氣體分子頻繁、持續(xù)地碰撞器壁而產(chǎn)生的。2.決定因素：氣體分子的平均動能（溫度） 氣體分子的密集程度（體積）C只與物質(zhì)的量有關(guān)下面從能量轉(zhuǎn)化及熱現(xiàn)象過程進(jìn)行的方向性進(jìn)一步認(rèn)識熱現(xiàn)象四、理想氣體狀態(tài)方程五、氣體熱現(xiàn)象的微觀意義氣體分子運動的特第十章

2、 熱力學(xué)定律從能量轉(zhuǎn)化及熱現(xiàn)象過程進(jìn)行的方向性認(rèn)識熱現(xiàn)象10.1-2 功和內(nèi)能、熱和內(nèi)能學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解焦耳的兩個實驗的原理,通過焦耳實驗的探究,培養(yǎng)科學(xué)探索的精神;理解內(nèi)能的概念,掌握絕熱過程中做功與內(nèi)能變化的關(guān)系；2.知道什么是熱傳遞,會區(qū)分熱量與內(nèi)能的概念;掌握單純的傳熱過程中熱量與內(nèi)能變化的關(guān)系;知道做功和熱傳遞是改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩種方式,并且在改變系統(tǒng)內(nèi)能上是等效的,知道這兩種方式在改變系統(tǒng)內(nèi)能上的區(qū)別。第十章 熱力學(xué)定律10.1-2 功和內(nèi)能、熱和內(nèi)能學(xué)習(xí)目實驗現(xiàn)象：壓縮空氣引起易燃物燃燒。實驗結(jié)論：做功可以改變物體的內(nèi)能。冬天搓手可使雙手變暖；向手吹氣也可使雙手變暖，是什么原因使溫

3、度發(fā)生了變化呢？實驗現(xiàn)象：壓縮空氣引起易燃物燃燒。冬天搓手可使雙手變暖； 1818年12月24日生于英國曼徹斯特 ，起初研究電學(xué)和磁學(xué)。 1840年在英國皇家學(xué)會上宣布了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的定律，即焦耳定律。焦耳測量了熱與機械功之間的當(dāng)量關(guān)系熱功當(dāng)量，為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠定了實驗基礎(chǔ)。1、實驗條件:一、做功可以改變物體的內(nèi)能焦耳的實驗絕熱過程:系統(tǒng)只通過對外界做功或外界對它做功而與外界交換能量,它不從外界吸熱,也不向外界放熱。下面再從功與能量的關(guān)系進(jìn)一步理解內(nèi)能的概念 1818年12月24日生于英國曼徹斯特 ，起初研究電學(xué)2、焦耳兩個代表性實驗：結(jié)論：只要重力所做的功相同，

4、容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值就相同，即系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的。(1)讓重物下落帶動葉片攪拌容器中的水,引起水溫上升。2、焦耳兩個代表性實驗：結(jié)論：只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水(2)通過電流的熱效應(yīng)給水加熱:結(jié)論：對同一系統(tǒng)，在絕熱過程中只要所做的電功相同，系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值就相同，即系統(tǒng)的狀態(tài)變化相同。3、實驗結(jié)論: 在各種不同的絕熱過程中,如果使系統(tǒng)從狀態(tài)1變?yōu)闋顟B(tài)2,所需外界做功的數(shù)量是相同的。重物使發(fā)電機發(fā)電，電流通過電阻是液體升溫(2)通過電流的熱效應(yīng)給水加熱:結(jié)論：對同一系統(tǒng)，在絕熱過程1、內(nèi)能的引入：任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量,這個物理量在兩個狀態(tài)間的差

5、別與外界在絕熱過程中對系統(tǒng)做的功相聯(lián)系。二、功和內(nèi)能該物理量是系統(tǒng)的一種能量,我們把它稱為系統(tǒng)的內(nèi)能。2、說明：(1)物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的動能和勢能之和。因此物體的內(nèi)能是一個狀態(tài)量。按內(nèi)能的這種定義無法計算內(nèi)能的具體值。而只能確定兩種狀態(tài)下的內(nèi)能差 要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化,做功的數(shù)量只由過程始末兩個狀態(tài)1、2決定,而與做功的方式無關(guān)。定義：在絕熱過程中通過外界對系統(tǒng)做功而改變的狀態(tài)量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能。(2)當(dāng)物體溫度變化時,分子的平均動能變化;物體的體積變化時,分子勢能發(fā)生變化,因此物體的內(nèi)能變化只由初末狀態(tài)決定,與中間過程及方式無關(guān)。1、內(nèi)能的引入：任何一個熱力學(xué)系統(tǒng)都必定

6、存在一個只依賴于系統(tǒng)例：1）打氣筒是日常生活中的一種工具,當(dāng)我們用打氣筒給自行車打氣的時候,就是在克服氣體壓力和摩擦力做功。打氣的過程中你有沒有試著去摸一下打氣筒的外殼,有什么感覺?這是怎么回事?打氣筒的溫度升高了,這是由于給自行車打氣時,壓縮空氣做功使得系統(tǒng)的內(nèi)能增加,故溫度升高。3、做功與系統(tǒng)內(nèi)能變化的關(guān)系：(1)做功改變物體內(nèi)能的過程是其他形式的能(如機械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程。(2)在絕熱過程中,外界對物體做多少功,就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,物體的內(nèi)能就增加多少,即:U=W。例：1）打氣筒是日常生活中的一種工具,當(dāng)我們用打氣筒給自行車當(dāng)瓶塞跳出時,我們會發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)的瓶口處有“白霧

7、”產(chǎn)生。我們所選的研究對象是瓶內(nèi)水面上方的水蒸氣,在瓶塞跳出的過程中,是系統(tǒng)膨脹對外界做功,在這個過程中系統(tǒng)的內(nèi)能減少,溫度降低。瓶內(nèi)和瓶口處的“白霧”實際上是瓶內(nèi)的水蒸氣遇冷液化形成的小液滴。2）如圖所示,大口玻璃瓶內(nèi)有一些水,水的上方有水蒸氣,向瓶內(nèi)打氣,在瓶塞跳出的過程中,會觀察到什么現(xiàn)象?這個過程是外界對系統(tǒng)做功還是系統(tǒng)對外界做功?該過程系統(tǒng)的內(nèi)能如何變化?當(dāng)瓶塞跳出時,我們會發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)的瓶口處有“白霧”產(chǎn)生。我們所(1)功是能量轉(zhuǎn)化的量度,是過程量,而內(nèi)能是狀態(tài)量。(2)做功過程中,能量一定會發(fā)生轉(zhuǎn)化,而內(nèi)能不一定變化,只有在絕熱過程中,做功才一定能引起內(nèi)能的變化。(3)物體的內(nèi)能大,

8、并不意味著做功多。在絕熱過程中,只有內(nèi)能變化較大時,才對應(yīng)著做功較多。4、功和內(nèi)能的區(qū)別5、判斷絕熱過程中內(nèi)能變化的方法判斷氣體絕熱過程的內(nèi)能變化一般情況下只需看氣體體積變化就可決定:若體積增大,氣體對外界做功,W0,即U0,即U0,即內(nèi)能增加。注意：氣體自由膨脹時,氣體與外界相互不做功,因此這種情況下氣體體積增大沒有外界阻力,也就不需要對外界做功。(1)功是能量轉(zhuǎn)化的量度,是過程量,而內(nèi)能是狀態(tài)量。4、功和【例題1】一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程。設(shè)氣體分子間的勢能可忽略,則在此過程中()A.外界對氣體做功,氣體分子的平均動能增大B.外界對氣體做功,氣體分子的平均動能減小C.氣體

9、對外界做功,氣體分子的平均動能增大D.氣體對外界做功,氣體分子的平均動能減小注意：在應(yīng)用U=W 判斷系統(tǒng)內(nèi)能的變化情況時,應(yīng)先判斷系統(tǒng)是否處于絕熱過程,若處于絕熱過程,再依據(jù)系統(tǒng)對外界做功還是外界對系統(tǒng)做功來判斷系統(tǒng)內(nèi)能的變化情況。D【例題1】一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程。設(shè)氣體三、熱和內(nèi)能 兩個溫度不同的物體相互接觸時(或一個物體的兩部分存在溫度差)，溫度高的物體（部分）要降溫，溫度低物體（部分）要升溫，熱量從高溫物體傳到了低溫物體(或從物體的高溫部分傳到低溫部分)熱傳遞思考：熱傳遞的條件是什么?能否發(fā)生熱傳遞與物體內(nèi)能的多少是否有關(guān)?熱傳遞的條件是：兩個物體(或一個物體的兩部

10、分)間存在溫度差,與物體內(nèi)能的多少無關(guān)。只要它們存在溫度差,熱量就會從高溫物體傳到低溫物體(或從物體的高溫部分傳到低溫部分),與原來物體內(nèi)能的多少無關(guān)。 熱傳遞過程中能量可以由內(nèi)能大的物體傳到內(nèi)能小的物體上,也可以由內(nèi)能小的物體傳到內(nèi)能大的物體上。三、熱和內(nèi)能 兩個溫度不同的物體相互接觸時(或一個物體的兩模擬實驗?zāi)M實驗1.熱傳遞(2)熱傳遞的方向:熱量從高溫物體傳向低溫物體。(3)熱傳遞的結(jié)果:最終溫度相同。(4)熱傳遞的實質(zhì):不同物體(或一個物體的不同部分)之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。(5)熱傳遞的三種方式:熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射。(1)熱傳遞的條件:不同物體(或一個物體的不同部分) 存在溫度差。1.

11、熱傳遞(2)熱傳遞的方向:熱量從高溫物體傳向低溫物體。(熱量是一個過程量,不能說物體具有多少熱量,只能說物體吸收或放出了多少熱量。2.熱量：思考：在單純的熱傳遞過程中,怎樣計算內(nèi)能的增量?當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過單純的熱傳遞達(dá)到狀態(tài)2時,內(nèi)能的增加量U=U2-U1等于外界對系統(tǒng)傳遞的熱量Q, 即U=Q。用來衡量熱傳遞過程中內(nèi)能變化多少的一個物理量。3.熱傳遞與系統(tǒng)內(nèi)能變化的關(guān)系系統(tǒng)在單純的傳熱過程中內(nèi)能的增量U等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q,即： U=Q。系統(tǒng)向外放出熱量, Q0,即U0,即U0,即內(nèi)能增加。熱量是一個過程量,不能說物體具有多少熱量,只能說物體吸收或放想一想：做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)

12、能。做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上的本質(zhì)是否相同?不相同！熱傳遞是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移,即內(nèi)能從物體一部分傳到另一部分,或從一個物體傳遞給另一物體。做功是物體的內(nèi)能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化,如內(nèi)能與機械能、內(nèi)能與電能間的轉(zhuǎn)化等。思考：物體內(nèi)能增加是否一定是從外界吸收了熱量?不一定,這是因為做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能想一想：做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能。做功和熱傳遞在改變物1、做功使物體內(nèi)能發(fā)生改變的時候： 內(nèi)能的改變就用功數(shù)值來量度。外界對物體做多少功，物體的內(nèi)能就增加多少；物體對外界做多少功，物體的內(nèi)能就減少多少，即：U=W熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的時候：內(nèi)能的改變用熱量來量度的。物體吸收多

13、少熱量，物體的內(nèi)能就增加多少；物體放出多少熱量，物體的內(nèi)能就減少多少，即： U=Q四、做功和熱傳遞與內(nèi)能變化的關(guān)系2做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的。3做功和熱傳遞在本質(zhì)上是不同的：做功使物體的內(nèi)能改變，是其他形式的能量和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化（不同形式能量間的轉(zhuǎn)化）熱傳遞使物體的內(nèi)能改變，是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移（同種形式能量的轉(zhuǎn)移） 1、做功使物體內(nèi)能發(fā)生改變的時候：四、做功和熱傳遞與內(nèi)能變化相關(guān)概念的比較概念區(qū)別聯(lián)系溫度表示物體的冷熱程度,其實質(zhì)是:反映了物體內(nèi)部大量分子無規(guī)則運動的激烈程度溫度、內(nèi)能:溫度是影響內(nèi)能的因素之一,溫度升高,內(nèi)能增加;溫度降低,內(nèi)能減少內(nèi)能、熱量:熱量是用來衡量熱傳遞過程中內(nèi)能變化多少的溫度、熱量:熱量與溫度的變化有關(guān),在不發(fā)生物態(tài)變化時,物體吸收熱量,內(nèi)能增加,溫度升高;物體放出熱量,內(nèi)能減少,溫度降低內(nèi)能物體內(nèi)部所有分子的動能和分子勢能的總和。一切物體都具有內(nèi)能熱量在熱傳遞過程中,傳遞內(nèi)能的多少。與物質(zhì)的種類(比熱容)、質(zhì)量和溫度的變化量有關(guān)注意:溫度不能“傳”,熱量不能“含”；吸熱不一定升溫(如:晶體的熔化、水的沸騰)；升溫不一定吸熱(也可以通過做