人教版(2019)高中物理選修性必修第三冊 3.1 功、熱和內(nèi)能的改變 課件_第1頁
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文檔簡介

功、熱和內(nèi)能的改變一、焦耳的實驗1818年12月24日出生于英國曼徹斯特,最初研究電學(xué)與磁學(xué)。1840年,他在英國皇家學(xué)會上提出了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的定律——焦耳定律。焦耳測量了熱與機械功之間的當(dāng)量關(guān)系,即熱功當(dāng)量,為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立提供了實驗基礎(chǔ)。焦耳(JamesPrescottJoule,1818—1889)一、焦耳的實驗實驗一結(jié)論在重力做功相等的情況下,容器內(nèi)水溫的升高值一致,表明系統(tǒng)狀態(tài)的變化相同。重物下落驅(qū)動輪葉旋轉(zhuǎn),攪拌絕熱容器內(nèi)的液體,從而使其升溫,實現(xiàn)狀態(tài)變化。系統(tǒng)僅通過外界做功與外界進(jìn)行能量交換,不從外界吸熱也不向外界放熱,此過程稱為絕熱過程。一、焦耳的實驗實驗二結(jié)論在絕熱過程中,若系統(tǒng)所做的電功相等,則其溫度上升的數(shù)值一致,表明系統(tǒng)的狀態(tài)變化相同。電熱絲中的電流促使絕熱容器內(nèi)的液體溫度上升。系統(tǒng)僅通過外界做功與外界進(jìn)行能量交換,不從外界吸熱也不向外界放熱,此過程稱為絕熱過程。一、焦耳的實驗系統(tǒng)僅通過外界做功與外界進(jìn)行能量交換,不從外界吸熱也不向外界放熱,此過程稱為絕熱過程。在各種絕熱過程中,系統(tǒng)從狀態(tài)1變?yōu)闋顟B(tài)2所需外界做功量相同。也就是說,系統(tǒng)狀態(tài)變化的做功量僅由始末狀態(tài)決定,與具體做功方式無關(guān)。

二、功與內(nèi)能的改變1.內(nèi)能任何熱力學(xué)系統(tǒng)均包含一個僅由系統(tǒng)狀態(tài)決定的物理量,該量在系統(tǒng)兩個狀態(tài)間的變化與絕熱過程中外界對系統(tǒng)所做的功相關(guān)。我們稱此物理量為系統(tǒng)的內(nèi)能。2.功與內(nèi)能的改變

二、功與內(nèi)能的改變1.內(nèi)能任何熱力學(xué)系統(tǒng)均包含一個僅由系統(tǒng)狀態(tài)決定的物理量,該量在系統(tǒng)兩個狀態(tài)間的變化與絕熱過程中外界對系統(tǒng)所做的功相關(guān)。我們稱此物理量為系統(tǒng)的內(nèi)能。2.功與內(nèi)能的改變做功能夠改變系統(tǒng)的內(nèi)能,是系統(tǒng)內(nèi)能轉(zhuǎn)化的量度。下圖展示了某款椅子及其升降部分的結(jié)構(gòu),M、N兩筒內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的氣體。當(dāng)M下滑時()A.外界對氣體做功,氣體內(nèi)能增加B.外界對氣體做功,氣體內(nèi)能減少C.氣體對外界做功,氣體內(nèi)能增加D.氣體對外界做功,氣體內(nèi)能減少A例題2地面附近一上升的空氣團(tuán)與外界熱交換忽略不計,因大氣壓強隨高度增加而降低,該空氣團(tuán)在上升過程中(不計分子間勢能)()A.體積減小,溫度降低B.體積減小,溫度不變C.體積增大,溫度降低D.體積減小,溫度不變C三、熱與內(nèi)能的改變1.熱傳遞當(dāng)溫度不同的兩個物體接觸時,溫度較高的物體會降溫,而溫度較低的物體則升溫,直至系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,即兩物體溫度相等。這一過程被稱為熱傳遞。熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射。2.熱傳遞的三種方式:三、熱與內(nèi)能的改變熱傳導(dǎo)熱通過物體傳遞,不同物質(zhì)的導(dǎo)熱能力各異,金屬是熱良導(dǎo)體,空氣、橡膠等為熱不良導(dǎo)體。熱對流依靠液體或氣體流動傳遞熱量,是液體和氣體特有的方式。熱輻射熱從高溫物體以電磁波形式直線射出,不依賴介質(zhì),在真空中也能進(jìn)行,溫差越大,顏色越深,輻射能力越強。三、熱與內(nèi)能的改變1.熱傳遞當(dāng)溫度不同的兩個物體接觸時,溫度較高的物體會降溫,而溫度較低的物體則升溫,直至系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,即兩物體溫度相等。這一過程被稱為熱傳遞。熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射。2.熱傳遞的三種方式:3.發(fā)生熱傳遞的條件:熱傳遞僅在物體之間或其不同部分存在溫度差異時發(fā)生。例題3關(guān)于熱傳遞,正確的是()A.熱傳遞的實質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)移B.溫度差異是熱傳遞的前提C.熱傳遞需在特定條件下發(fā)生D.內(nèi)能變化必然伴隨熱量的交換B

三、熱與內(nèi)能的改變4.熱與內(nèi)能的改變外界僅通過傳熱作用于系統(tǒng),同樣能夠改變系統(tǒng)的狀態(tài)。熱量的概念僅在涉及能量傳遞時才有意義,因此不能說物體具有多少熱量,只能描述其吸收或放出的熱量量。(2)做功與熱傳遞均能改變物體的內(nèi)能,其效果等同。三、熱與內(nèi)能的改變5.內(nèi)能與熱量的區(qū)別內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù),不同狀態(tài)下物體的內(nèi)能各不相同。熱量是過程量,表示熱傳遞過程中內(nèi)能的變化量。在沒有熱傳遞的情況下,熱量不存在,但內(nèi)能依然存在。做功和熱傳遞的區(qū)別1.當(dāng)做功引起物體內(nèi)能變化時,內(nèi)能的改變量由功的數(shù)值衡量。外界對物體做功,其內(nèi)能增加;物體對外做功,其內(nèi)能減少。2.熱傳遞導(dǎo)致物體內(nèi)能變化時,內(nèi)能的改變量用熱量衡量。物體吸收熱量,內(nèi)能增加;放出熱量,內(nèi)能減少。2.做功與熱傳遞本質(zhì)上不同做功是能量形式間的轉(zhuǎn)換,導(dǎo)致物體內(nèi)能變化;而熱傳遞則是同種形式能量(內(nèi)能)在物體間轉(zhuǎn)移,同樣引起內(nèi)能變化。做功熱傳遞對內(nèi)對外吸熱放熱內(nèi)能減少內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能增加改變內(nèi)能的兩種方式(外界對物體做功)(物體對外界做功)(物體從外界吸熱)(物體對外界放熱)如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中,活塞可活動且與容器壁無摩擦。施加豎直向下的壓力F后,活塞緩慢下移,導(dǎo)致氣體體積減小。根據(jù)上述條件,被密封的氣體()A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.磁傳感器D.光傳感器C2.如圖所示,絕熱容器中間用隔板隔開,左側(cè)裝有氣體,右側(cè)為真空。抽掉隔板后,氣體自由膨脹至平衡狀態(tài)。在此過程中(不計分子勢能)()A.氣體對外做功,溫度降低,內(nèi)能減少B.氣體對外做功,溫度不變,內(nèi)能減少C.氣體不做功,溫度不變,內(nèi)能不變D.氣體不做功,溫度不變,內(nèi)能減少C3.下列說法正確的是()A.分子動能與分子勢能之和構(gòu)成分子的內(nèi)能B.物體分子勢能受溫度與體積影響C.物體速度增加時,其內(nèi)能不一定隨之增大D.內(nèi)能減少時,物體溫度可能上升D4.鐵塊沿斜面勻速下滑時,其機械能減少,內(nèi)能增加。正確選項為(D)。D5.如圖所示,絕熱活塞上部封閉氣體,下部真空,活塞與器壁摩擦忽略不計。輕彈簧一端固定于容器底部,另一端固定在活塞上,壓縮后用繩扎緊,彈性勢能為EP(自然長度時為零)。繩斷開后,彈簧推動活塞向上運動,多次往復(fù)后活塞靜止,氣體達(dá)到平衡態(tài)。此過程中()A.EP全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能B.EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能,其余部分仍為彈簧的彈性勢能C.EP全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能D.EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能,一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能,其余部分仍為彈簧的彈性勢能D6.一定質(zhì)量的氣體在絕熱膨脹過程中,因分子間勢能忽略,故()A.外界做功,氣體分子平均動能增加B.外界做功,氣體分子平均動能減少C.氣體對外做功,氣體分子平均動能增加D.氣體對外做功,氣體分子平均動能減少D7.下列現(xiàn)象中,通過做功改變物體內(nèi)能的是()A.電流通過電爐使溫度升高B.陽光照射下水溫上

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