2019_2020学年高中物理第十章热力学定律第1节第2节功和内能热和内能学案含解析新人教版选修3_.doc

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1、第1节功和内能第2节热和内能1．了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和热传递的实质。2．知道做功和热传递是改变内能的两种方式，理解做功和热传递对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别。3．明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。一、焦耳的实验1．绝热过程：系统不从外界吸收热量，也不向外界放出热量的过程。2．代表实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升。(2)通过电流的热效应给水加热。二、内能1．内能的概念(1)内能是描述热力学系统能量的物理量。系统的内能是由它的状态决定的。(2)在绝热过程中做功可以改变热力学系统所处的状态。2．内

2、能的变化(1)表达式：ΔU＝W。(2)外界对系统做功，W为正，系统对外界做功，W为负。三、热和内能1．热传递(1)条件：物体的温度不同。(2)过程：温度不同的物体发生热传递，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，热量从高温物体传到低温物体。2．热和内能(1)关系描述：热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。(2)公式表达：ΔU＝Q。判一判(1)在绝热过程中，做功方式不同会直接影响系统状态变化的最终结果。(　　)(2)热传递过程具有一定的方向性。(　　)(3)在任何情况下，公式ΔU＝Q都适用。(　　)提示：(1)×　(2)√　(3)×-9-课堂任务

3、　做功和内能变化功、内能之间的变化关系1．内能与内能的变化的关系(1)物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能的总和。在微观上由分子数和分子热运动激烈程度及相互作用力决定，宏观上体现为物体温度和体积，因此物体的内能是一个状态量。(2)当物体温度变化时，分子热运动激烈程度发生改变，分子平均动能变化。物体体积变化时，分子间距离变化，分子势能发生变化，因此物体的内能变化只由初、末状态决定，与中间做功的具体过程及方式无关。2．做功与内能的变化的关系(1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程。(2)在绝热过程中，外界对物体做多

4、少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，就有多少内能转化为其他形式的能，物体的内能就减少多少。3．功和内能的区别(1)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。(3)物体的内能大，并不意味着做功多。在绝热过程中，只有内能变化较大时，对应着做功较多。　做功改变物体内能的一种方法是改变物体内部的分子的平均动能，即改变温度；另一种方法是通过做功改变物体的体积从而改变内能的大小。不过要注意的是气体的体积减小时分子势能不一定增加。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　例1　如图所示，活塞将汽缸

5、分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气。以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中(　　)-9-A．E甲不变，E乙减小B．E甲不变，E乙增大C．E甲增大，E乙不变D．E甲增大，E乙减小[规范解答]　绝热过程只有做功改变物体的内能，外界对气体做功，内能增加；气体对外界做功，内能减少。接触面是绝热面，拉动拉杆，对乙部分气体来讲，气体对外界做功，内能减小，温度降低；对甲部分气体来讲，外界对气体做功，内能增加。[完美答案]　D分析绝热过程的方法(1)在绝热的情况下，若外界对系统做正功，系统内能增加，ΔU为正值

6、；若系统对外界做正功，系统内能减少，ΔU为负值。此过程做功的多少为内能转化的量度。(2)在绝热过程中，内能和其他形式的能一样也是状态量，气体的初、末状态确定了，即在初、末状态的内能也相应地确定了，内能的变化ΔU也确定了。而功是能量转化的量度，所以ΔU＝W，这也是判断绝热过程的一种方法。　金属制成的汽缸中装有柴油与空气的混合物，有可能使汽缸中柴油达到燃点的过程是(　　)A．迅速向里推活塞B．迅速向外拉活塞C．缓慢向里推活塞D．缓慢向外拉活塞答案　A解析　气体压缩或膨胀时内能就发生变化。如果将装有柴油与空气混合物的汽缸中的活塞迅速向里推，一方面混合气体来不

7、及与外界发生热交换，可以认为这是一绝热过程，另一方面由于外界通过活塞对气体做功，使柴油气体的内能增加，温度升高，从而使柴油达到燃点，故A正确。课堂任务　热传递和内能变化内能、温度和热量的区别、联系1．内能与温度从宏观看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观看，温度反映了分子热运动的激烈程度，是分子平均动能的标志。物体的温度升高，物体的内能不一定增加。2．热量和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过程来完成。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

8、所迁移的能量，是用来衡量物-9-体内能变化的。有过程，才有变化，离开过程，毫无意义。就某一状态