物理选修3-3:第十章《热力学定律1.2.功和内课件.ppt
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- 物理 选修 第十 热力学 定律 1.2 课件
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1、第十章第十章 热力学定律热力学定律第十章第十章 热力学定律热力学定律12.功和内能热和内能功和内能热和内能第十章第十章 热力学定律热力学定律第十章第十章 热力学定律热力学定律第十章第十章 热力学定律热力学定律第十章第十章 热力学定律热力学定律一、功和内能一、功和内能1焦耳的实验焦耳的实验(1)绝热过程:系统不从外界绝热过程:系统不从外界 热量,也不向外界热量,也不向外界 热热量的过程量的过程(2)代表实验代表实验重物下落带动叶片搅拌容器中的水,引起水温重物下落带动叶片搅拌容器中的水,引起水温 通过电流的热效应给水加热通过电流的热效应给水加热(3)结论:在各种不同的绝热过程中,系统状态变化相同,
2、结论:在各种不同的绝热过程中,系统状态变化相同,则外力所做的功相同,与做功的方式则外力所做的功相同,与做功的方式 关关吸收吸收放出放出上升上升无无第十章第十章 热力学定律热力学定律2内能内能(1)内能的概念内能的概念内能是描述热力学系统内能是描述热力学系统 的物理量的物理量在绝热过程中在绝热过程中 可以改变热力学系统所处的状态可以改变热力学系统所处的状态(2)内能的变化内能的变化绝热过程中做功与内能的变化关系:绝热过程中做功与内能的变化关系:U W.外界对系统做功,外界对系统做功,W为为 ,系统对外界做功,系统对外界做功,W为为 自身状态自身状态做功做功正正负负第十章第十章 热力学定律热力学定
3、律二、热和内能二、热和内能1热传递热传递热量总是自发地由热量总是自发地由 物体向物体向 物体传递物体传递2热量和内能的变化热量和内能的变化(1)关系描述:热量是在单纯的热传递过程中关系描述:热量是在单纯的热传递过程中 变变化的量度化的量度(2)公式表达:公式表达: .高温高温低温低温系统内能系统内能UQ第十章第十章 热力学定律热力学定律第十章第十章 热力学定律热力学定律一、功和内能的关系一、功和内能的关系1内能与内能变化内能与内能变化(1)物体的内能是指物体内所有分子热运动的动能和分子势物体的内能是指物体内所有分子热运动的动能和分子势能之和能之和(2)当物体温度变化时,分子平均动能变化物体体积
4、变化当物体温度变化时,分子平均动能变化物体体积变化时,分子势能发生变化,即物体的内能是由它的状态决定的,时,分子势能发生变化,即物体的内能是由它的状态决定的,且物体的内能变化只由初、末状态决定,与中间过程及方式无且物体的内能变化只由初、末状态决定,与中间过程及方式无关关第十章第十章 热力学定律热力学定律2做功与内能变化的关系做功与内能变化的关系(1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能如机械能)与内与内能相互转化的过程能相互转化的过程(2)在绝热过程中,外界对物体做多少功,就有多少其他形在绝热过程中,外界对物体做多少功,就有多少其他形式的能转化为内
5、能,物体的内能就增加多少式的能转化为内能,物体的内能就增加多少3功和内能的区别功和内能的区别(1)功是过程量,内能是状态量功是过程量,内能是状态量(2)在绝热过程中,做功一定能引起内能的变化在绝热过程中,做功一定能引起内能的变化(3)物体的内能大,并不意味着做功多在绝热过程中,只物体的内能大,并不意味着做功多在绝热过程中,只有内能变化越大时,对应着做功越多有内能变化越大时,对应着做功越多第十章第十章 热力学定律热力学定律用下列方法改变物体的内能,属于做功方式的是用下列方法改变物体的内能,属于做功方式的是()A搓搓手会感到手暖和些搓搓手会感到手暖和些B汽油机汽缸内被压缩的气体汽油机汽缸内被压缩的
6、气体C车刀切下的炽热铁屑车刀切下的炽热铁屑 D物体在阳光下被晒热物体在阳光下被晒热第十章第十章 热力学定律热力学定律解析:解析:搓手时克服摩擦力做功,机械能转化为内能,搓手时克服摩擦力做功,机械能转化为内能,A正正确;汽缸压缩气体,对气体做功,确;汽缸压缩气体,对气体做功,B正确;车刀切削钢件,克服正确;车刀切削钢件,克服摩擦力做功,机械能转化为内能,使切下的铁屑温度升高,也摩擦力做功,机械能转化为内能,使切下的铁屑温度升高,也是通过做功使内能发生改变,是通过做功使内能发生改变,C正确;物体在阳光下被晒热,不正确;物体在阳光下被晒热,不是外力做功改变物体内能,是外力做功改变物体内能,D错误错误
7、答案:答案:ABC第十章第十章 热力学定律热力学定律二、热和内能的关系二、热和内能的关系1热传递热传递(1)热传递的三种方式:热传导、热对流和热辐射热传递的三种方式:热传导、热对流和热辐射(2)热传递的条件:存在温度差热传递的条件:存在温度差2热传递改变物体的内能的实质热传递改变物体的内能的实质内能从一个物体转移到另一个物体或者从一个物体的高温内能从一个物体转移到另一个物体或者从一个物体的高温部分转移到低温部分,在这个过程中,吸收热量的物体内能增部分转移到低温部分,在这个过程中,吸收热量的物体内能增加;放出热量的物体内能减少,内能转移的多少由热量来量度,加;放出热量的物体内能减少,内能转移的多
8、少由热量来量度,即即UQ.第十章第十章 热力学定律热力学定律3做功和传热在改变物体内能上的区别与联系做功和传热在改变物体内能上的区别与联系比较项目比较项目做功做功传热传热内能变化内能变化外界对物体做功,物体的外界对物体做功,物体的内能增加;物体对外界做内能增加;物体对外界做功,物体的内能减少功,物体的内能减少物体吸收热量,内物体吸收热量,内能增加;物体放出能增加;物体放出热量,内能减少热量,内能减少物理实质物理实质其他形式的能与内能之间其他形式的能与内能之间的转化的转化不同物体间或同一不同物体间或同一物体的不同部分之物体的不同部分之间内能的转移间内能的转移相互联系相互联系做一定量的功或传递一定
9、量的热量在改变内能做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的的效果上是相同的第十章第十章 热力学定律热力学定律下列关于做功和热传递的说法中正确的是下列关于做功和热传递的说法中正确的是()A做功和热传递的实质是相同的做功和热传递的实质是相同的B做功和热传递在改变物体内能上是等效的做功和热传递在改变物体内能上是等效的C做功和热传递是对同一过程中的两种说法做功和热传递是对同一过程中的两种说法D做功和热传递是不可能同时发生的做功和热传递是不可能同时发生的解析:解析:做功和热传递在改变物体内能上是等效的,但本做功和热传递在改变物体内能上是等效的,但本质不同做功是将其他形式的能量转化为内能或
10、将内能转化为质不同做功是将其他形式的能量转化为内能或将内能转化为其他形式的能量;热传递是内能的转移且做功和热传递可以其他形式的能量;热传递是内能的转移且做功和热传递可以同时进行,故同时进行,故B选项正确选项正确答案:答案:B第十章第十章 热力学定律热力学定律三、三、“温度温度”“”“热量热量”“”“功功”“”“内能内能”四个量之间的区别四个量之间的区别与联系与联系比较项比较项区别区别联系联系 热量热量和内能和内能热量是传热过程中的物理热量是传热过程中的物理量热量对应状态变化的过程,量热量对应状态变化的过程,而内能对应一个状态而内能对应一个状态状态确定,系统的内状态确定,系统的内能也随之确定,要
11、使能也随之确定,要使系统的内能发生变化,系统的内能发生变化,可以通过传热和做功可以通过传热和做功两种方式来完成两种方式来完成热量和热量和温度温度热量是系统内能变化的量度,热量是系统内能变化的量度,而温度是系统内部大量分子做而温度是系统内部大量分子做无规则热运动的激烈程度的标无规则热运动的激烈程度的标志虽然传热的前提是两个系志虽然传热的前提是两个系统之间要有温度差,但是传递统之间要有温度差,但是传递的是热量,不是温度的是热量,不是温度传热过程中放出的热传热过程中放出的热量多少与温度差有一量多少与温度差有一定的关系定的关系第十章第十章 热力学定律热力学定律比较项比较项区别区别联系联系热量热量和功和
12、功用做功来改变系统的内能,是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他形式的能和内能之间的转化过程过程用传热来改变系统的内能,是用传热来改变系统的内能,是将分子的无规则运动从一个系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移就是系统间内能转换的过程热量和功都是系统热量和功都是系统内能变化的量度,内能变化的量度,都是过程量,一定都是过程量,一定量的热量还与一定量的热量还
13、与一定量的功相当,热量量的功相当,热量可以通过系统转化可以通过系统转化为功,功也可以通为功,功也可以通过系统转化为热量过系统转化为热量第十章第十章 热力学定律热力学定律关于温度、热量、功、内能,以下说法正确的是关于温度、热量、功、内能,以下说法正确的是()A同一物体温度高时,含有的热量多同一物体温度高时,含有的热量多B物体的内能越大,含有的热量就越多,温度也越高物体的内能越大,含有的热量就越多,温度也越高C外界对系统做功外界对系统做功W,内能必定增加,内能必定增加WD热量总是自发地从温度高的物体传给温度低的物体热量总是自发地从温度高的物体传给温度低的物体 第十章第十章 热力学定律热力学定律解析
14、:解析:同一物体温度高时,内能大,只有热传递过程转同一物体温度高时,内能大,只有热传递过程转移的内能才能称为热量,移的内能才能称为热量,A错错B错;在热传递过程中,热量从错;在热传递过程中,热量从温度高的物体传给温度低的物体,温度高的物体传给温度低的物体,D对;只有在绝热过程中对;只有在绝热过程中UW,C错错答案:答案:D 第十章第十章 热力学定律热力学定律 教材资料分析教材资料分析 演示演示教材教材P50压下活塞,观察筒底物品的变化压下活塞,观察筒底物品的变化第十章第十章 热力学定律热力学定律在有机玻璃筒底放置少量易燃物,例如硝化棉,或浸过乙在有机玻璃筒底放置少量易燃物,例如硝化棉,或浸过乙
15、醚的棉花、火柴头等迅速压下筒中的活塞,观察筒底物品的醚的棉花、火柴头等迅速压下筒中的活塞,观察筒底物品的变化变化这个实验说明了什么?这个实验说明了什么?【点拨【点拨】这个实验说明了什么?这个实验说明了什么?解析:解析:这个实验说明了活塞对气体做了功,气体内能增这个实验说明了活塞对气体做了功,气体内能增加活塞对气体做功,气体温度增加,浸过乙醚的棉花着火点加活塞对气体做功,气体温度增加,浸过乙醚的棉花着火点很低,因此燃烧起来很低,因此燃烧起来第十章第十章 热力学定律热力学定律做一做做一做教材教材P51如图所示,大口玻璃瓶内有一些水,水的上方有水蒸气,如图所示,大口玻璃瓶内有一些水,水的上方有水蒸气
16、,向瓶内打气,当瓶塞跳出时,观察瓶内的变化向瓶内打气,当瓶塞跳出时,观察瓶内的变化观察瓶塞跳出时瓶内的变化观察瓶塞跳出时瓶内的变化第十章第十章 热力学定律热力学定律我们研究的是瓶塞跳出的过程,而研究的对象,即我们研究的是瓶塞跳出的过程,而研究的对象,即“系统系统”是什么?在瓶塞跳出的过程中,是外界在对系统做功还是系统是什么?在瓶塞跳出的过程中,是外界在对系统做功还是系统在对外界做功?这个过程中系统的内能有什么变化?你从什么在对外界做功?这个过程中系统的内能有什么变化?你从什么现象推断出它的内能发生了变化?现象推断出它的内能发生了变化?【点拨【点拨】当瓶塞跳出时,我们会发现瓶内的瓶口处有当瓶塞跳
17、出时,我们会发现瓶内的瓶口处有“白雾白雾”产生我们所选的研究对象是瓶内水面上方的水蒸汽,产生我们所选的研究对象是瓶内水面上方的水蒸汽,在瓶塞跳出的过程中,是系统膨胀对外界做功,在这个过程中在瓶塞跳出的过程中,是系统膨胀对外界做功,在这个过程中系统的内能减少,瓶内的瓶口处的系统的内能减少,瓶内的瓶口处的“白雾白雾”实际上是瓶内的水实际上是瓶内的水蒸汽液化形成的无数小液滴,水蒸汽液化过程中内能减少蒸汽液化形成的无数小液滴,水蒸汽液化过程中内能减少. 第十章第十章 热力学定律热力学定律第十章第十章 热力学定律热力学定律关于物体的内能,以下说法正确的是关于物体的内能,以下说法正确的是()A物体的内能和
18、物体的机械能是一回事物体的内能和物体的机械能是一回事B当物体的机械能为零时,其内能一定不为零当物体的机械能为零时,其内能一定不为零C温度是物体内能的标志温度是物体内能的标志D内能指某个分子的动能和势能之和内能指某个分子的动能和势能之和第十章第十章 热力学定律热力学定律解析:解析:物体内能是所有分子无规则热运动所具有的分子物体内能是所有分子无规则热运动所具有的分子总动能和分子相互作用所具有的分子总势能之和,内能和物体总动能和分子相互作用所具有的分子总势能之和,内能和物体有无机械能没有关系因此有无机械能没有关系因此A项不正确温度是分子平均动能的项不正确温度是分子平均动能的标志所以标志所以C项不正确
19、内能是物体所有分子动能和势能之和,项不正确内能是物体所有分子动能和势能之和,所以所以D项不正确答案为项不正确答案为B.答案:答案:B【反思总结【反思总结】物体的内能是指物体内所有分子的动能与物体的内能是指物体内所有分子的动能与分子势能之和,在微观上与分子数、分子热运动剧烈程度和分分子势能之和,在微观上与分子数、分子热运动剧烈程度和分子间距离有关,宏观上与质量、温度和体积有关,是一个状态子间距离有关,宏观上与质量、温度和体积有关,是一个状态量量第十章第十章 热力学定律热力学定律【跟踪发散【跟踪发散】11:关于系统内能的下列说法中正确的:关于系统内能的下列说法中正确的是是()A物体内所有分子的动能
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