功和內(nèi)能熱和內(nèi)能.熱力學(xué)第一定律

能量守恒定律一、系統(tǒng)1、熱力學(xué)系統(tǒng)：熱學(xué)研究的對(duì)象稱為熱力學(xué)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱系統(tǒng)。封閉系統(tǒng)：與外界既有能量交換，但無(wú)物質(zhì)交換的系統(tǒng)。敞開(kāi)系統(tǒng)：與外界可以自由進(jìn)行能量交換和物質(zhì)交換的系統(tǒng)。孤立系統(tǒng)：與外界既無(wú)能量交換又無(wú)物質(zhì)交換的系統(tǒng)。結(jié)論：做功使得物體（密閉氣體）溫度升高焦耳

1818年12月24日生于英國(guó)曼徹斯特，起初研究電學(xué)和磁學(xué)。1840年在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)上宣布了電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的定律，即焦耳定律。焦耳測(cè)量了熱與機(jī)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(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。二、焦耳的實(shí)驗(yàn)

系統(tǒng)只由于外界對(duì)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，這樣的過(guò)程叫絕熱過(guò)程。絕熱過(guò)程：焦耳實(shí)驗(yàn)是一個(gè)需要在絕熱過(guò)程中完成的實(shí)驗(yàn)焦耳二個(gè)代表性實(shí)驗(yàn)：焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)裝置—機(jī)械功實(shí)驗(yàn)結(jié)論：只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值都是相同的，即系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的。焦耳二個(gè)代表性實(shí)驗(yàn)：焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)裝置—電功

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：只要所做的電功相等，則系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值是相同的，即系統(tǒng)的狀態(tài)變化是相同的。從焦耳的實(shí)驗(yàn)中可以得出什么結(jié)論？1、在各種不同的絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)狀態(tài)的改變與做功方式無(wú)關(guān)，僅與做功數(shù)量有關(guān)。2.測(cè)出了熱功當(dāng)量（熱與機(jī)械功之間的當(dāng)量關(guān)系），為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)所做的功僅由過(guò)程的始末兩個(gè)狀態(tài)決定，不依賴于做功的具體過(guò)程和方式。功是能量轉(zhuǎn)化的量度內(nèi)能U：任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，這個(gè)物理量在兩個(gè)狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系。我們把這個(gè)物理量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能。三、內(nèi)能（1）系統(tǒng)的內(nèi)能與狀態(tài)參量溫度、體積有關(guān)，即由它的狀態(tài)決定。（2）內(nèi)能的增加量△U＝U2－U1等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功△U＝W（3）物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多．在絕熱過(guò)程中，只有內(nèi)能變化較大時(shí)，對(duì)應(yīng)著做功較多．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；物體對(duì)外界做多少功，就有多少內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，物體的內(nèi)能就減少多少．K10-1-2abcd氣體A氣體C四、熱傳遞

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、兩個(gè)溫度不同的物體互相接觸時(shí)溫度高的物體要降溫，溫度低的物體要升溫，并將持續(xù)到系統(tǒng)間達(dá)到熱平衡即溫度相等為止，這個(gè)過(guò)程稱之為熱傳遞。

2、熱傳遞的三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射2023/2/3熱傳導(dǎo)－－熱沿著物體傳遞的方式。不同物質(zhì)傳到熱的能力各不相同。

熱對(duì)流－－靠液體或氣體的流動(dòng)來(lái)傳遞熱的方式，熱對(duì)流是液體和氣體所特有的熱傳遞方式。熱輻射－－熱從高溫物體向周圍以電磁波的形式沿直線輔射出去的方式，熱輻射不依賴媒介質(zhì)，可在真空中進(jìn)行，溫差越大，表面顏色越深，物體向外的熱輻射能力越強(qiáng)。

2023/2/33.熱傳遞的實(shí)質(zhì)：②在單純熱傳遞中，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Q放=-ΔU熱傳遞實(shí)質(zhì)上傳遞的是能量，結(jié)果是改變了系統(tǒng)的內(nèi)能。傳遞能量的多少用熱量來(lái)量度。4．傳遞的熱量與內(nèi)能改變的關(guān)系①在單純熱傳遞中，系統(tǒng)從外界吸收多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少。即ΔU=Q吸2023/2/3

5、熱傳遞具有方向性。熱量從高溫物體傳遞到低溫物體，或從物體的高溫部分傳遞到低溫部分，不會(huì)自發(fā)的從低溫物體傳遞到高溫物體或從物體的低溫部分傳遞到高溫部分。2023/2/3

五、熱和內(nèi)能

1、在外界對(duì)系統(tǒng)沒(méi)有做功的情況下，內(nèi)能和熱量之間有什么樣的關(guān)系呢？△U＝Q

即在外界對(duì)系統(tǒng)不做功的情況下，外界傳遞給系統(tǒng)的熱量等于系統(tǒng)內(nèi)能的改變量2023/2/3做功熱傳遞對(duì)內(nèi)對(duì)外吸熱放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少（外界對(duì)物體做功）（物體對(duì)外界做功）（物體從外界吸熱）（物體對(duì)外界放熱）六、改變物體內(nèi)能的兩種方式是不同物體或同一物體不同部分內(nèi)能的轉(zhuǎn)移內(nèi)能和其他形式能的轉(zhuǎn)化做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的熱力學(xué)第一定律一個(gè)物體，如果跟外界同時(shí)發(fā)生做功和熱傳遞的過(guò)程物體內(nèi)能的增加為U=W+Q上式在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律。一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做功的和

七、熱力學(xué)第一定律(1)若過(guò)程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。(3)若過(guò)程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量。(2)若過(guò)程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。幾種特殊情況定律中各量的正、負(fù)號(hào)及含義熱力學(xué)第一定律△U=W+Q外界對(duì)系統(tǒng)做功（系統(tǒng)的體積減?。┫到y(tǒng)對(duì)外界做功（系統(tǒng)的體積增大）系統(tǒng)吸收熱量系統(tǒng)放出熱量系統(tǒng)內(nèi)能增加系統(tǒng)內(nèi)能減少四個(gè)理想氣體熱學(xué)過(guò)程增大減小不變不變放熱+增大不變升高增加0吸熱減小不變降低減少放熱+0減小增大升高增加+1836年俄國(guó)化學(xué)家蓋斯1841—1842年德國(guó)醫(yī)生J.R.邁爾德國(guó)科學(xué)家H.亥姆霍茲八、能量守恒定律1.定律內(nèi)容：2.物理意義：能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量保持不變。首先是各種形式能量間的轉(zhuǎn)化，其次是轉(zhuǎn)化中的守恒。對(duì)能量守恒定律的理解2.當(dāng)發(fā)生能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式時(shí)，是通過(guò)________實(shí)現(xiàn)的。這種轉(zhuǎn)化意味著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)可由一種形式轉(zhuǎn)化成其他形式。 做功1.每一種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式對(duì)應(yīng)一種能量。大量事實(shí)證明，任何形式的能轉(zhuǎn)化為別種形式的能時(shí)，總的能量都是守恒的。在物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式不變時(shí)，能量只從物體間轉(zhuǎn)移，能的形式不會(huì)改變。 3.以焦耳的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的熱力學(xué)第一定律，實(shí)際上就是內(nèi)能與其它能量發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)的能量守恒定律能量守恒定律發(fā)現(xiàn)的意義1.在20世紀(jì)30年代初，W.泡利和E.費(fèi)米根據(jù)能量守恒定律預(yù)言了中微子的存在并在后來(lái)得到證實(shí)。2.他把原來(lái)人們認(rèn)為互不相關(guān)的各種現(xiàn)象——力學(xué)的、熱學(xué)的、電磁學(xué)的、光學(xué)的、化學(xué)的、生物的、地學(xué)的——聯(lián)系在一起，把表面上完全不同的各類運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一在一個(gè)自然規(guī)律中。這樣，他就是不同領(lǐng)域的科學(xué)工作者有了一系列的共同語(yǔ)言?，F(xiàn)在，能量守恒定律仍是我們研究自然科學(xué)的強(qiáng)有力的武器。3.能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)史上的重大事件。恩格斯把它與細(xì)胞學(xué)說(shuō)、生物進(jìn)化論一起列為19世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)。永動(dòng)機(jī)不可能制成歷史上有不少人希望設(shè)計(jì)一種機(jī)器，這種機(jī)器不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功，這種機(jī)器被稱為永動(dòng)機(jī)，又叫第一類永動(dòng)機(jī)?！皽囟取薄ⅰ盁崃俊?、“功”、“內(nèi)能”的辨析1．內(nèi)能和溫度2．內(nèi)能和熱量從宏觀看，溫度表示的是物體的冷熱程度；從微觀看，溫度反映了分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志．物體的溫度升高，其內(nèi)能一定增加．但物體吸收熱量?jī)?nèi)能增加時(shí)，溫度卻不一定升高．1)熱量的概念在涉及能量傳遞時(shí)才有意義．我們不能說(shuō)一個(gè)物體具有多