高中物理 3.1 內能 功 熱量課件 粵教版選修3-3.ppt

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,,,第三章 熱力學基礎 第一節(jié) 內能 功 熱量,高中物理·選修3-3·粵教版,[目標定位] 1.知道熱傳遞的實質． 2.知道做功和熱傳遞是改變內能的兩種方式，明確兩種方式的區(qū)別． 3.明確內能、功、熱量、溫度四個物理量的區(qū)別和聯系．,一、內能 1．定義：物體內部所有分子做熱運動的 和 的總和． 2．影響因素：物體的內能由物體的 、 、 共同決定．,預習導學,動能,分子勢能,溫度,體積,物質的量,二、改變物體內能的兩種方式 1．做功 在絕熱過程中內能的改變用 來量度．外界對物體做多少功，物體的內能就 多少；物體對外界做多少功，物體的內能就 多少．,預習導學,功,增加,減少,2．熱傳遞 (1)熱傳遞： 物體總是自發(fā)地把它的內能傳遞給 物體，這種沒有做功而使物體內能改變的現象稱為熱傳遞． (2)熱量：熱傳遞過程中 的量度． (3)在系統與外界互不做功的條件下系統吸收了多少熱量，系統的內能就 多少；系統放出了多少熱量，系統的內能就 多少.,預習導學,高溫,低溫,物體內能變化,增加,減少,一、功和內能關系的理解 1．內能 (1)微觀：所有分子的動能和勢能之和． (2)宏觀：只依賴于熱力學系統自身狀態(tài)的物理量． (3)狀態(tài)量．,課堂講義,課堂講義,2．功和內能變化的關系 做功可以改變系統的內能，功是系統內能轉化的量度，在絕熱過程中： (1)外界對系統做功，系統內能增加，即ΔU＝U2－U1＝W； (2)系統對外界做功，系統內能減少，即W＝ΔU. 3．內能與機械能的區(qū)別和聯系 (1)區(qū)別：內能與機械能是兩個不同的概念． (2)聯系：在一定條件下可以相互轉化，且總量保持不變．,課堂講義,例1 如圖3－1－1所示，活塞將氣缸分成甲、乙兩氣室，氣缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的，且不漏氣，以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內能，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 D,圖3－1－1,課堂講義,解析 本題解題的關鍵是明確甲、乙兩氣室氣體都經歷絕熱過程，內能的改變取決了做功的情況，對甲室內的氣體，在拉桿緩慢向外拉的過程中，活塞左移，壓縮氣體，外界對甲室氣體做功，其內能應增大，對乙室內的氣體，活塞左移，氣體膨脹，氣體對外界做功，內能就減少，故D選項正確． 借題發(fā)揮 (1)壓縮氣體，外界對氣體做功，內能增大，溫度升高，柴油機就是利用這個原理點火的． (2)在絕熱過程中，末態(tài)內能大于初態(tài)內能時，ΔU為正，W為正，外界對系統做功，末態(tài)內能小于初態(tài)內能時，ΔU為負，W為負，系統對外界做功．,課堂講義,例2 (雙選)下列關于系統的內能的說法正確的是 ( ) A．系統的內能是由系統的狀態(tài)決定的 B．分子動理論中引入的系統內能和熱力學中引入的系統內能是一致的 C．做功可以改變系統的內能，但單純地對系統傳熱不能改變系統的內能 D．氣體在大氣中絕熱膨脹時對外做了功，但氣體的內能不變 答案 AB,課堂講義,解析 系統的內能是一個只依賴于系統自身狀態(tài)的物理量，所以是由系統的狀態(tài)決定的，A對；正因為內能是由系統的狀態(tài)決定的，所以分子動理論中引入的內能和熱力學中引入的內能是一致的，B對；做功和熱傳遞都可以改變系統的內能，C錯；氣體絕熱膨脹時對外界做了功，又因為與外界沒有熱交換，所以系統的內能要減小，故D錯．,課堂講義,二、熱和內能 1．傳熱和內能變化的關系 系統在單純傳熱過程中，內能的增量ΔU等于外界向系統傳遞的熱量Q，即ΔU＝Q. 2．區(qū)分三組概念 (1)內能與熱量：內能是狀態(tài)量，可以說系統具有多少內能而不能說傳遞多少內能；熱量是過程量，不能說系統具有多少熱量，只能說傳遞了多少熱量．,課堂講義,(2)熱量與溫度 熱量是系統的內能變化的量度，而溫度是系統內部大量分子做無規(guī)則運動的激烈程度的標志．雖然熱傳遞的前提是兩個系統之間要有溫度差，但是傳遞的是能量，不是溫度． (3)熱量與功 熱量和功，都是系統內能變化的量度，都是過程量，一定量的熱量與一定量的功相當，功是能量變化的量度，但它們之間有著本質的區(qū)別．,課堂講義,例3 (雙選)一銅塊和一鐵塊，質量相等，銅塊的溫度T1，比鐵塊的溫度T2高，當它們接觸在一起時，如果不和外界交換能量，則 ( ),課堂講義,答案 AD,課堂講義,例4 若對物體做1 200 J的功，可使物體溫度升高3 ℃，改用傳熱的方式，使物體溫度同樣升高3 ℃，那么物體應吸收________ J的熱量，如果對該物體做3 000 J的功，物體的溫度升高5 ℃，表明該過程中，物體應________(填“吸收”或“放出”)熱量________ J. 答案 1 200 放出 1 000,課堂講義,解析 做功和傳熱在改變物體內能上是等效的，因此物體用做功方式使溫度升高3 ℃，如用吸熱方式，也使溫度升高3 ℃應吸收1 200 J的熱量． 如對物體做功3 000 J，溫度升高5 ℃，而物體溫度升高5 ℃，需要的功或熱量應為ΔE. 1 200 J＝cm×3 ℃，ΔE＝cm×5 ℃，所以ΔE＝2 000 J. Q＝ΔE－W＝－1 000 J，因此物體應放出1 000 J的熱量.,