2　熱和內(nèi)能

1、第十章,1功和內(nèi)能 2熱和內(nèi)能,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.了解焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理，知道做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì). 2.知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，理解做功和熱傳遞對(duì)改變系統(tǒng)內(nèi)能是等效的，明確兩種方式的區(qū)別. 3.明確內(nèi)能、功、熱量、溫度四個(gè)物理量的區(qū)別和聯(lián)系.,內(nèi)容索引,知識(shí)探究,題型探究,達(dá)標(biāo)檢測(cè),知識(shí)探究,一、功和內(nèi)能,(1)在焦耳的許多實(shí)驗(yàn)中，有兩個(gè)最具有代表性：一個(gè)實(shí)驗(yàn)是讓重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器中的水，引起水溫上升；另一個(gè)實(shí)驗(yàn)是通過電流的熱效應(yīng)給水加熱.焦耳的這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么問題？,答案,答案做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的.,(2)如圖1，在有機(jī)玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，壓下

2、活塞，觀察棉花的變化. 你能看到什么現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么？,答案可以看到棉花燃燒.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明壓縮空氣做功，使空氣內(nèi)能增大，達(dá)到棉花的燃點(diǎn)后引起棉花燃燒.,答案,圖1,圖中用力按壓活塞時(shí)為什么一定要迅速？,答案迅速按下活塞是為了減少甚至杜絕熱傳遞，創(chuàng)造一個(gè)絕熱條件.,答案,(3)如圖2，小孩沿滑梯下滑時(shí)屁股通常會(huì)感到發(fā)熱，這是為什么？,答案小孩沿滑梯下滑時(shí)克服摩擦力做功，內(nèi)能增加.,圖2,1.焦耳的實(shí)驗(yàn) (1)絕熱過程：系統(tǒng)只由于外界對(duì)它做功而與外界交換 ，它不從外界吸熱，也不向外界 . (2)代表性實(shí)驗(yàn) 重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器中的水，引起水溫 . 通過電流的 給水加熱. (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論

3、：要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的量只由過程始末兩個(gè)狀態(tài)決定，而與做功的方式 (填“有關(guān)”或“無關(guān)”).,能量,放熱,上升,熱效應(yīng),無關(guān),2.功和內(nèi)能 (1)內(nèi)能 微觀：所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能之和. 宏觀：只依賴于熱力學(xué)系統(tǒng) 的物理量. (2)功和內(nèi)能：在絕熱過程中，外界對(duì)系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量，即. (3)UW適用條件是 過程. (4)在絕熱過程中：外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能 ；系統(tǒng)對(duì)外界做功，系統(tǒng)的內(nèi)能 .,自身狀態(tài),UW,絕熱,減少,增加,判斷下列說法的正誤. (1)某一系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過程時(shí)，只要初、末狀態(tài)相同，則做功的數(shù)量也一定相同.() (2)在絕熱過程中，做功方式不同會(huì)

4、直接影響系統(tǒng)狀態(tài)變化的最終結(jié)果. () (3)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)水，水溫升高.() (4)在絕熱過程中，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增加.() (5)在絕熱過程中，氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能減少.(),二、熱和內(nèi)能,(1)用鐵錘反復(fù)敲擊鐵棒，鐵棒的溫度會(huì)升高，把鐵棒放在碳火上燒，鐵棒的溫度也會(huì)升高，這說明了什么問題？,答案,答案說明做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能.,(2)如圖3所示是熱傳遞的三種方式傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射. 這三種方式在傳遞能量時(shí)有什么共同點(diǎn)？,答案,答案三種方式都是熱量從一個(gè)物體傳遞到另外一個(gè)物體.,圖3,熱傳遞和做功都可以改變物體的內(nèi)能，這兩種方式在改變物體內(nèi)能時(shí)本質(zhì)上又有什么不同？,

5、答案,答案熱傳遞是內(nèi)能在物體間轉(zhuǎn)移，做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化.,1.熱傳遞 (1)條件：物體的 不同. (2)熱傳遞：熱量總是從 物體向 物體傳遞. 2.熱和內(nèi)能 (1)熱量：它是在單純的傳熱過程中系統(tǒng) 變化的量度. (2)表達(dá)式： .,溫度,高溫,內(nèi)能,UQ,低溫,(3)熱傳遞與做功在改變系統(tǒng)內(nèi)能上的異同. 做功和熱傳遞都能引起系統(tǒng) 的改變. 做功時(shí)是內(nèi)能與其他形式能的 ；熱傳遞只是不同物體(或一個(gè)物體的不同部分)之間內(nèi)能的 .,內(nèi)能,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,判斷下列說法的正誤. (1)做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，從效果上是等效的.() (2)熱傳遞只能發(fā)生在兩個(gè)物體間，同一物體不能發(fā)生

6、熱傳遞.() (3)功和內(nèi)能都是能量轉(zhuǎn)化的量度.(),題型探究,1.做功與內(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(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程. (2)在絕熱過程中，外界對(duì)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. 2.功與內(nèi)能的區(qū)別 (1)功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量. (2)在絕熱過程中，做功一定能引起內(nèi)能的變化. (3)物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多.在絕熱過程中，只有內(nèi)能變化越大時(shí)，相應(yīng)地做功才越多.,一、對(duì)功和內(nèi)能的理解,例1 如圖4所示，活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室，汽缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的，且不漏氣.以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室

7、中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過程中 A.E甲不變，E乙減小 B.E甲不變，E乙增大 C.E甲增大，E乙不變 D.E甲增大，E乙減小,答案,解析,圖4,解析本題解題的關(guān)鍵是明確甲、乙兩氣室氣體都經(jīng)歷絕熱過程，內(nèi)能的改變?nèi)Q于做功的情況.對(duì)甲室內(nèi)的氣體，在拉桿緩慢向外拉的過程中，活塞左移，壓縮氣體，外界對(duì)甲室內(nèi)的氣體做功，其內(nèi)能應(yīng)增大；對(duì)乙室內(nèi)的氣體，活塞左移，氣體膨脹，乙室內(nèi)的氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能應(yīng)減小.,(1)壓縮氣體，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增大，溫度升高，柴油機(jī)就是利用這個(gè)原理點(diǎn)火的. (2)在絕熱過程中，末態(tài)內(nèi)能大于初態(tài)內(nèi)能時(shí)，U為正，W為正，外界對(duì)系統(tǒng)做功.末態(tài)內(nèi)能小于初態(tài)內(nèi)能時(shí)，

8、U為負(fù)，W為負(fù)，系統(tǒng)對(duì)外界做功.,針對(duì)訓(xùn)練1如圖5所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞.今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后，氣體的體積減小.若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體 A.溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少 B.溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少 C.溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加 D.溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加,答案,解析,圖5,解析向下壓活塞，力F對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能增加，溫度升高，對(duì)活塞受力分析可得出氣體的壓強(qiáng)增大，故選項(xiàng)C正確.,二、對(duì)熱和內(nèi)能的理解,1.在單純傳熱中，系統(tǒng)從外界吸收多少熱量，

9、系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少；系統(tǒng)向外界放出多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少.即UU2U1Q. 2.傳熱改變物體內(nèi)能的過程是物體間(或一個(gè)物體的不同部分)內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程.,例2 (多選)關(guān)于熱傳遞，下列說法正確的是 A.熱傳遞中，熱量一定從含熱量多的物體傳向含熱量少的物體 B.兩個(gè)物體間發(fā)生熱傳遞的條件是它們之間有溫度差 C.在熱傳遞中熱量一定從內(nèi)能多的物體傳向內(nèi)能少的物體 D.內(nèi)能相等的兩個(gè)物體相互接觸時(shí)，也可能發(fā)生熱傳遞,答案,解析,解析熱量的概念只有在涉及能量傳遞時(shí)才有意義，所以不能說物體含有多少熱量，A錯(cuò)誤； 物體間發(fā)生熱傳遞的條件是物體間存在溫度差，B正確； 在熱傳遞中，熱量一定從溫度高的物體

10、傳向溫度低的物體，溫度高的物體內(nèi)能不一定多，故C錯(cuò)誤，D正確.,(1)熱傳遞與物體的內(nèi)能的多少無關(guān)，只與兩個(gè)物體(或一個(gè)物體的兩部分)的溫度差有關(guān)，熱量總是從高溫物體自發(fā)地傳遞到低溫物體. (2)熱傳遞過程中，能量可以由內(nèi)能大的物體傳遞到內(nèi)能小的物體上，也可以由內(nèi)能小的物體傳遞到內(nèi)能大的物體上.,針對(duì)訓(xùn)練2(多選)在外界不做功的情況下，物體的內(nèi)能增加了50 J，下列說法中正確的是 A.一定是物體放出了50 J的熱量 B.一定是物體吸收了50 J的熱量 C.一定是物體分子動(dòng)能增加了50 J D.物體分子的平均動(dòng)能可能不變,答案,三、內(nèi)能和相關(guān)概念的辨析,1.內(nèi)能與熱量 內(nèi)能是狀態(tài)量，可以說系統(tǒng)具

11、有多少內(nèi)能而不能說傳遞多少內(nèi)能；熱量是過程量，不能說系統(tǒng)具有多少熱量，只能說傳遞了多少熱量. 2.熱量與溫度 熱量是系統(tǒng)的內(nèi)能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內(nèi)部大量分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的激烈程度的標(biāo)志.雖然熱傳遞的前提是兩個(gè)系統(tǒng)之間要有溫度差，但是傳遞的是熱量，不是溫度.,3.熱量與功 熱量和功，都是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，都是過程量，一定量的熱量與一定量的功相當(dāng)，功是能量變化的量度，但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別.,例3 關(guān)于溫度、熱量、功和內(nèi)能，以下說法正確的是 A.同一物體溫度高時(shí)，含有的熱量多 B.物體的內(nèi)能越大，含有的熱量就越多，溫度也越高 C.外界對(duì)系統(tǒng)做功W，內(nèi)能必定增加 D.發(fā)生熱傳遞的條件是兩物

12、體之間存在溫度差,答案,解析,解析熱量是物體間進(jìn)行熱傳遞時(shí)內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，不能說物體含有多少熱量，故A錯(cuò)； 物體的吸熱或放熱對(duì)應(yīng)物體的內(nèi)能變化，并不對(duì)應(yīng)物體內(nèi)能的大小，故B錯(cuò)； 由于做功和熱傳遞都可引起物體內(nèi)能的變化，只根據(jù)做功無法準(zhǔn)確判斷物體內(nèi)能的變化，故C錯(cuò)； 物體間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，故D對(duì).,物理量之間進(jìn)行比較時(shí)，關(guān)鍵是弄清物理量的概念及其意義，特別是容易混淆的一些概念，它們一定有不同之處，如內(nèi)能、功和熱量的區(qū)別關(guān)鍵之處是狀態(tài)量與過程量.,針對(duì)訓(xùn)練3關(guān)于物體的內(nèi)能和熱量，下列說法中正確的是 A.熱水的內(nèi)能比冷水的內(nèi)能多 B.溫度高的物體其熱量必定多，內(nèi)能必定大 C.在熱傳遞過程中

13、，內(nèi)能大的物體其內(nèi)能將減小，內(nèi)能小的物體其內(nèi)能 將增大，直到兩物體的內(nèi)能相等 D.熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度,答案,解析,解析物體的內(nèi)能由溫度、體積及物體的質(zhì)量決定，不是只由溫度決定，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)； 在熱傳遞過程中，熱量由高溫物體傳給低溫物體，而與物體的內(nèi)能大小無關(guān)，所以完全有可能是內(nèi)能大的物體內(nèi)能繼續(xù)增大，內(nèi)能小的物體內(nèi)能繼續(xù)減小，故選項(xiàng)C錯(cuò)； 關(guān)于熱量的論述，選項(xiàng)D是正確的.,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(多選)在下述各種現(xiàn)象中，不是由做功引起系統(tǒng)溫度變化的是 A.在陽光照射下，水的溫度升高 B.用鐵錘不斷錘打鉛塊，鉛塊溫度會(huì)升高 C.在爐火上燒水，水的溫度升高 D.電視機(jī)工作一段時(shí)間，其內(nèi)部元

14、件溫度升高,1,2,3,4,答案,解析,解析陽光照射下水溫升高是熱輻射使水的溫度升高，在爐火上燒水是熱傳導(dǎo)和對(duì)流使水的溫度升高，用鐵錘錘打鉛塊的過程，是做功的過程，鉛塊溫度升高，是由于外界做功引起的.電視機(jī)工作時(shí)，電流通過各元件，電流做功使其溫度升高.可見A、C不是由做功引起系統(tǒng)溫度變化的，故選A、C.,1,2,3,4,2.一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程.設(shè)氣體分子間的勢(shì)能可忽略，則在此過程中 A.外界對(duì)氣體做功，氣體分子的平均動(dòng)能增加 B.外界對(duì)氣體做功，氣體分子的平均動(dòng)能減少 C.氣體對(duì)外界做功，氣體分子的平均動(dòng)能增加 D.氣體對(duì)外界做功，氣體分子的平均動(dòng)能減少,答案,解析,1,2

15、,3,4,解析絕熱膨脹過程是指氣體膨脹過程未發(fā)生熱傳遞，膨脹過程氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功W0.由UU2U1W可知，氣體內(nèi)能減少.由于氣體分子間的勢(shì)能可忽略，故氣體分子的平均動(dòng)能減少.,3.下列說法正確的是 A.若A、B兩物體接觸但沒有熱傳遞，則兩物體所包含的熱量相等 B.做功和熱傳遞的共同點(diǎn)是都能使系統(tǒng)內(nèi)能改變 C.一物體先后經(jīng)幾個(gè)不同的物理過程，其溫度均從t1升高到t2.則在這些 過程中物體一定從外界吸收相同的熱量 D.高溫物體內(nèi)能多，低溫物體內(nèi)能少,答案,1,2,3,4,解析,解析A、B兩物體沒有發(fā)生熱傳遞是因?yàn)閮晌矬w溫度相等，A錯(cuò). 做功和熱傳遞都是改變內(nèi)能的方式，B對(duì). 一物體溫度從t1升高到t2，內(nèi)能的改變可能是由于吸收了熱量，也可能是外界對(duì)物體做了功，C錯(cuò). 高溫物體分子的平均動(dòng)能大，內(nèi)能不一定大，D錯(cuò).,1,2,3,4,4.(多選)對(duì)于熱量、功、內(nèi)