第53期 功、热和内能的改变 热力学第一定律-【数理报】新教材2023-2024学年高二物理选择性必修第三册同步学案（人教版2019）

书 热与内能和日常生活联系比较密切，因此在学习过 程中，要认真观察生活现象，学会运用所学知识解释生 活中常见的现象，从而体会科学的重要性，从中获得利 用科学知识解释相关现象后的乐趣．那么，热与内能应 当掌握哪些问题呢？ 一、热传递问题 １．热传递是相互接触的两个物体，温度不同时，会 自发地将热量从高温物体传向低温物体的过程． ２．热传递的条件：两物体温度不同． 只要存在温度差，热传递过程就会进行，与原来物 体内能的大小无关．热传递过程能量可以由内能大的物 体传到内能小的物体上，也可以由内能小的物体传到内 能大的物体上． ３．热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射． 热传递的三种方式各有特点：热传导的特点在于沿 着物体但不伴之以物质的迁移，所以多发生于固体上； 热对流则是靠物质的流动来传递热，所以热对流是液体 和气体特有的传热方式；热辐射则无需物质作为媒介， 而是以直线方式向外传递的． ４．热传递过程实质是能量转移的过程． 二、热量与内能 内能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内 能也随之确定，要使系统的内能发生变化，可以通过热 传递或做功两种方式来完成．而热量是热传递过程中的 特征物理量，和功一样，热量只是反映物体在状态变化 过程中所迁移的能量，是用来衡量物体内能变化的多 少．有过程，才有变化，离开过程，毫无意义．就某一状态 而言，只有“内能”，根本不存在什么“热量”和“功”，因 此，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”． 三、热量和温度 热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部 大量分子做无规则运动的激烈程度的标志．虽然热传递 的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是能 量，不是温度．热传递不仅可以使系统温度发生变化，还 可以使物质状态发生变化．在物质状态变化中，传递给 系统的热量并没有使系统的温度发生变化，因此不能说 “系统吸收热量多，温度变化一定大”，也不能认为“系 统的温度高，它放出的热量一定多”．因为放出的热量， 不但和温度的变化值有关，还和比热容有关．总之，热量 和温度之间虽然有一定的联系，但它们是完全不同的两 个物理量． 四、热量和功 热量和功都是系统内能变化的量度，都属于过程 量．一定量的热量还与一定量的功相当，热量可以通过 系统转化为功，功也可以通过系统转化为热量，但它们 之间有着本质的区别．用做功来改变系统的内能，是系 统内分子随整体的有序运动，转化为另一系统的分子的 无规则运动的过程，是机械能或其他形式的能和内能之 间的转化过程；用热传递来改变系统的内能，是通过传 导、对流和辐射来完成的，它将分子的无规则运动，从一 个系统转移到另一个系统，这种转移就是系统间内能转 换的过程． 书 第５２期２版参考答案 素养专练４． １．ＡＣ　２．Ｃ　３．Ｂ　４．ＣＤ　５．ＢＤ　６．ＢＥ 素养专练５． １．Ｄ　２．Ｃ　３．ＢＣ　４．Ｂ　５．Ｃ　６．Ｄ ７．（１）规则的几何形状； （２）各向异性； （３）一定的熔点，（３）． ８．物质微粒在空间有规则排列． 素养专练６． １．Ｄ　２．Ｄ　３．Ｃ　４．ＡＤ　５．ＢＣＤ　６．Ａ ７．表面张力向上的分力，重力． ８．水或油对竹筷或玻璃棒都是浸润液体． 第５２期３版参考答案 Ａ组 一、选择题 １．Ｂ　２．Ｃ　３．Ｂ　４．Ｄ　５．Ｄ 二、填空题 ６．不规则　不透明　不规则　规则　透明 三、计算题 ７．解析：（１）图中ＢＣ段表示该合金的熔化过程，说 明它有确定的熔点，所以这种合金处于固态时是晶体． （２）熔点为２１０℃． （３）熔化过程用了Δｔ＝（１４－６）ｍｉｎ＝８ｍｉｎ． （４）ＢＣ段为固液共存状态． ８．解析：（１）若该装置放入温度为 Ｔ０的水深１０ｍ 处，由于ｐ０相当于１０ｍ高的水柱产生的压强，因此此时 汽缸Ⅰ中气体的压强等于２ｐ０，由于汽缸Ⅱ中气体的压 强等于３ｐ０，因此活塞Ｂ不动．设活塞Ａ向右移动的距离 为ｄ，由于两个汽缸内径相同，则横截面积相同，设横截 面积为Ｓ，对汽缸 Ⅰ 中气体，由玻意耳定律得 ｐ０ＬＳ＝ ２ｐ０（Ｌ－ｄ）Ｓ，解得ｄ＝ Ｌ ２． （２）该装置测量的深度最大时，活塞Ａ刚好到汽缸 Ⅰ的右端，设活塞向右移动的距离为ｘ，此时汽缸 Ⅱ 内 左侧气体的体积为Ｖ１＝ｘＳ，右侧气体的体积为Ｖ２＝（Ｌ －ｘ）Ｓ，此时左右两部分气体的压强相等，设为ｐ，由于温 度不变，对左侧气体 ｐ０ＬＳ＝ｐｘＳ，对右侧气体３ｐ０ＬＳ＝ ｐ（Ｌ－ｘ）Ｓ，求得ｐ＝４ｐ０，该深度处的压强等于大气压强 与水产生压强之和，由于ｐ０相当于１０ｍ高的水柱产生 的压强，因此，该装置能测量的最大水深ｈｍ ＝３０ｍ． Ｂ组 一、选择题 １．ＡＣ　２．ＡＢ　３．ＢＤ 二、填空题 ４．收缩到最小；增大 解析：细线被绷紧是因为表面层存在表面张力，表 面张力的作用是使得液面有收缩到最小的趋势；