3.1 功、热和内能的改变-新教材高中物理选择性必修第三册【新课程同步训练】学习手册（人教版）

第三章 热力学定律 学 知 识 梳 理 知识点 1 焦耳的实验 1. 绝热过程 系统不从外界吸热， 也不向外放热， 这样的 过程叫作绝热过程。 隔热性能好的容器可以看作 系统是绝热过程； 如果一个热学过程的状态变化 发生得极快， 经历时间很短， 系统与外界变换的 热量就很少， 这样的过程可以看成绝热过程。 2. 焦耳的两个重要实验 （ 1 ） 重物下落带动叶片搅动容器中的水， 引起水的 温度升高。 实验结论： 在绝热过程中， 悬挂的重物质量不 同， 下落的高度不同， 只要重物对系统所做的功相 同， 一定质量的水的温度升高相同。 （ 2 ） 利用电流的热效应给水加热。 实验结论： 在绝热过程中， 只要电功相同， 一 定质量的水的温度升高相同。 1. 功、 热和内能的改变 第三章 热力学定律 课 标 要 求 1. 通过有关史实， 了解热力学第一定律和能量守 恒定律的发现过程。 体会科学探索中的挫折和 失败对科学发现的意义。 2. 认识热力学第一定律。 理解能量守恒定律。 用 能量守恒观点解释自然现象。 体会能量守恒定 律是最基本、 最普遍的自然规律之一。 3. 通过自然界中宏观过程的方向性， 了解热力学第二 定律。 初步了解熵是反映系统无序程度的物理量。 知 识 结 构 规 律 公 式 1. 热力学第一定律： W+Q＝ΔU 。 2. 能量守恒定律。 3. 热力学第二定律。 提 纲 挈 领 本章可以分为三个部分： 第一部分学习热力学 第一定律， 第二部分学习能量的转化和守恒定律， 第三部分学习热力学第二定律及其微观解释。 本章的重点应放在热力学第一定律、 能量转化 和守恒定律、 热力学第二定律的理解上。 热力学第 一定律是能量守恒在热学中的体现， 热力学第二定 律反映了宏观自然过程的方向性。 高考对本章内容的考查多集中在热力学第一定 律、 能量守恒定律上， 题型多为选择题， 近几年考 查热力学第二定律的试题也出现了。 内能 功和内能 热和内能 等效 效 # # # # " # # # # $ 性 热力学第一定律 内容 表达式 符号规 效 # # # # " # # # # $ 则 两种表述 克劳修斯表述 开尔文表 表 述 微观解释 热力学第二定律 表 能量守恒定律： 内容 热力学定律 效 # # # # # # # # # # # # # # " # # # # # # # # # # # # # # $ 43 学 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 知识点 2 功与内能的改变 1. 内能： 任何一个热力学系统都必定存在一个只 依赖于系统自身状态的物理量， 这个物理量在 两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统 所做的功相联系。 鉴于功是能量变化的量度， 所以这个物理量必定是系统的一种能量， 我们 把它称为系统的内能。 2. 功和内能的改变： 在热力学系统的绝热过程中， 外界对系统做的功等于系统内能的增加量， 即 ΔU＝W 。 知识点 3 热与内能的改变 1. 热传递 热传递的三种方式： 热传导、 热对流和热辐 射。 2. 物体内能变化与传热的关系 传热也可以改变物体的内能， 物体从外界吸收 热量， 则内能要增加； 物体向外界放热， 则内能要 减少 （不计做功的影响）。 在只有传热的情况下， 物体内能的变化量在数值上等于物体吸收或放出的 热量， 公式 ΔU=Q 。 知识点 4 做功、 传热和内能的改变 1. 比较做功和传热 做功和传热在改变物体的内能上是等效的， 但 二者本质不同。 做功改变物体的内能， 是其他形式 的能和内能之间的相互转化； 传热改变物体的内 能， 是物体间或一个物体的不同部分之间内能的转 移。 2. 比较内能、 做功和热量 内能是状态量， 而功、 热量是能量转化、 转移 的量度， 是伴随某个物理过程存在的物理量， 所以 功和热量是过程量。 要 点 突 破 要点 1 理解物体内能的改变 物体内所有分子做无规则热运动的动能和分子 势能的总和叫物体的内能。 1. 从微观角度看， 由于分子的平均动能与分子热 运动的激烈程度有关， 分子势能与分子距离有 关， 所以物体的内能与分子热运动的激烈程度 和距离有关； 需要注意的是物体的内能不是指 单个分子的动能和势能之和， 因此物体的内能 还与物体内的分子数有关， 分子数目越多， 物 体的内能越大。 2. 从宏观角度看， 由于分子的平均动能与温度有 关， 分子势能与物体的体积有关， 所以物体的 内能与物体的温度和体积有关， 另外， 物体内 的分子数取决于物质的摩尔数， 所以物体的内 能还跟摩尔数有关。 3. 内能与机械能的区别： 内能与机械能是两种不 同形式的能量。 内能是由物体内大量分子的热 运动和分子间的相对位置决定的能量， 这与物 体的温度、 体积等因素有关， 而机械