3.1 功、热和内能的改变 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

3.1 功、热和内能的改变 一、焦耳的实验 1840年在英国皇家学会上，焦耳宣布电流通过导体产生热量的定律，即焦耳定律。焦耳测量了热与机械功之间的当量关系——热功当量，为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。 重物下落带动叶片旋转，通过搅拌对绝热容器内的液体做功，使液体升温。 实验一：对系统做机械功 实验二：对系统做电功 电流通过电热丝使绝热容器内的液体温度升高。 一、焦耳的实验 在各种不同的绝热过程中，若使系统从状态1变为状态2，所需外界做功的数量是相同的，与做功方式无关。 系统不从外界吸热，也不向外界放热。 二、功与内能的改变 重力做功改变物体的重力势能； 电场力做功改变带电体的电势能； 外界做功改变热力学系统的内能； 这些做功方式仅由过程的始末状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。 系统从状态1经过绝热过程变为状态2，内能的增加量△U=U2-U1等于外界对系统做的功W，即△U=W。 二、功与内能的改变 实验现象：橡胶塞跳出，瓶内出现白雾。瓶内气体对橡胶塞做功，内能减少，温度降低，使水蒸气液化成小水珠。 物体对外界做功，物体的内能减少； 外界对物体做功，物体的内能增加。 例：下图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中(　　) A外界对气体做功，气体内能增大 B外界对气体做功，气体内能减小 C气体对外界做功，气体内能增大 D气体对外界做功，气体内能减小 A 气体体积减小，外界对气体做功，内能增加。 例：如图，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉,使左侧气体自由膨胀直至达到平衡，则在此过程中(不计气体的分子势能)(　　) A气体对外界做功，温度降低，内能减少 B气体对外界做功，温度不变，内能减少 C气体不做功，温度不变，内能不变 D气体不做功，温度不变，内能减少 气体自由膨胀不做功 △U=W 内能不变 不计气体的分子势能 温度不变 C 例：地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低，则该空气团在上升过程中(不计气团内分子间的势能) (　　) A．体积减小，温度降低 B．体积减小，温度不变 C．体积增大，温度降低 D．体积减小，温度不变 压强减小 体积增大 对外界做功 内能减小 动能减小 不计分子间的势能 温度降低 C 三、热与内能的改变 温度不同的物体A、B互相接触,温度高的A要降温，温度低的B要升温，持续到系统间达到热平衡(温度相等)为止，这个过程称之为热传递。 外界没有对系统做功，只对系统传热，同样能改变系统的状态。 当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2，内能的增量△U=U2-U1，等于外界向系统传递的热量Q，即△U=Q。 三、热与内能的改变 做功使物体的内能改变，是其他形式的能量和内能之间的转化。热传递使物体的内能改变，是物体间内能的转移。 例：关于热传递，下列说法正确的是( ) A．热传递的实质是温度的传递 B．物体间存在温度差，才能发生热传递 C．热传递可以在任何情况下进行 D．物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量 热量 物体间存在温度差才能发生热传递.在达到温度相同后停止热传递 可能是与外界发生了热传递，也可能是由于外界对其做功或其对外界做功 B 例：下列关于热量的说法，正确的是（ ） A.温度高的物体含有的热量多 B.内能多的物体含有的热量多 C.热量、功和内能的单位相同 D.热量和功都是过程量，而内能是一个状态量 CD 热量的概念只有在涉及能量传递时才有意义。所以不能说物体具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量。 电流做功改变内能 例：在下述现象中没有通过做功而使物体内能改变的是(　　) A．电流通过电炉而使温度升高 B．在阳光照射下，水的温度升高 C．铁锤打铁块，使铁块温度升高 D．夏天在室内放几块冰，室内会变凉快 热传递 铁锤对铁块做功 热传递 BD $