3.1 功、热和内能的改变——2022-2023学年高二物理新教材基础+巩固+提升三级跳

新教材 基础 巩固 提升三级跳 第三章 热力学定律 3.1 功、热和内能的改变 基础知识 知识点梳理： 知识点一、焦耳的实验 1．系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程叫做绝热过程．如热学过程经历的时间极短，这样的过程可近似提成为绝热过程。 2．要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态1、2决定，而与做功方式无关． 知识点二、内能 1．内能的概念 物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。 2．对内能的理解 (1)微观：所有分子的动能和势能之和． (2)宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量． (3)内能是状态量． 3．决定内能大小的因素 (1)物体的内能大小和分子数、温度及体积(微观表现就是分子间的距离)有关。 (2)理想气体的内能只由温度决定，只是温度的函数。 4．内能的另一种定义 任何一个热力学系统都存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，我们把它称之为系统的内能． 5．内能与机械能的区别和联系 (1)区别：内能与机械能是两个不同的概念．对应着不同的运动形式。 (2)联系：在一定条件下可以相互转化，且总量保持不变． 知识点三、内能的变化 1．功和内能变化的关系 做功可以改变系统的内能，功是过程量，内能是状态量，功是系统内能转化的量度。在绝热过程中： (1)外界对系统做功，系统内能增加，系统对外界做功，系统内能减少。 (2)当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的增加量ΔU＝U2－U1就等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W. 2．传热和内能变化的关系 (1)热传递产生的条件：热量从高温物体传向低温物体，温度差是传热的条件，传热一般会引起温度的变化，温度和热量是两个不同的物理量，在热传递中传递的是热量，而不是温度。 (2)热传递可以改变系统的内能，热量是过程量，内能是状态量，热量是系统内能转移的量度。系统在单纯传热过程中，物体吸热内能增加，物体放热内能减少。 (3)当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2，内能的增加量ΔU＝U2－U1就等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q. 3．热量与功的比较 热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量与一定量的功相当，但它们之间有着本质的区别． (1)做功是其他形式的能与内能的相互转化过程，内能的改变量可用做功的数值来量度．当物体的体积变小时，是外界对物体做功，外界对物体做时，物体的内能增加；当物体的体积变大时，是物体对外做功，物体对外界做功时，物体的内能减少。对于气体而言P-V图像中面积在数值上等于气体对外界或外界对气体所做的功。 (2)热传递是物体间内能的转移过程，内能的转移量用热量来量度，物体吸收热量，内能增加；物体放出热量内能减少． 预习基础： 一、判断题 1．判断下列说法的正误． （1）热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体．( ) （2）做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的．( ) （3）在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量．( ) （4）热传递只能发生在两个物体间，同一物体不能发生热传递．( ) 二、填空题 2．改变内能的途径有___________和___________。 3．各种方法使物体的内能发生改变：a.电炉通电后发热；b.一杯开水放在桌面上冷却；c.阳光照射下冰块融化；d.锯木头时，锯片发烫；e.人坐在火炉旁取暖；f.用打气筒给自行车轮胎打气后，打气筒变热．其中属于做功使物体内能改变的是________；属于热传递使物体内能改变的是________． 4．焦耳的实验 （1）绝热过程：系统不从外界___________，也不向外界___________的过程。 （2）代表性实验 ①重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度___________ ②通过电流的___________给液体加热。 （3）实验结论：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统做的功仅由过程的___________两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。 （4）内能：只依赖于热力学系统___________的物理量。 5．运用所学的物理知识，试完成下列问题： (1)指出下列实例中，各是通过什么方式（物理过程）来改变物体的内能？ ①煤炉把水烧开______； ②自行车急刹车时轮胎发热______； ③冰块将食品温度降低______； ④压缩气体放气后温度降低______； ⑤太阳光把衣服晒暖和______。 (2)擦火柴，火柴就燃烧；把火柴放在太阳光下，通过凸透镜聚光使火柴燃烧。这两种方式有什么不同？效果为什么是相同的______？ 6．如图所示，夏天，我们常常将饮料和冰块放在一起，制作“冰镇饮料”。这是因为饮料和冰块的温度不同，两者之间发生了______，冰块