功、热和内能的改变_课件
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3-1功、热和内能的改变(教学课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修三册
人教版 物理 选择性必修第三册
第三章 热力学定律 1.功、热和内能的改变
基础认识 一、焦耳的实验 1.绝热过程:系统不从外界 吸热 ,也不向外界 放热 ,
这样的过程叫作绝热过程。 2.代表性实验。 (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。 (3)实验结论:在各种不同的绝热过程中,如果使系统从状态1
学以致用 (多选)下图为焦耳实验装置图,用绝热性能良好的材料将容 器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高。 关于这个实验,下列说法正确的是( AC ) A.这个装置可测定重物机械能的 改变与水的内能改变的比值 B.做功增加了水的热量 C.做功增加了水的内能 D.功和热量是完全等价的,无区别
在这一过程中,下述空气内能的改变量ΔU、外界对气体所
做的功W与物体及活塞的重力势能的变化关系正确的是
(C)
A.m0gh+mgΔh=ΔU+W C.ΔU=W,W<m0gh+mgΔh
B.ΔU=W,W=m0gh+mgΔh D.ΔU≠W,W=m0gh+mgΔh
解析:物体与活塞碰撞时有机械能损失,因此物体和活塞重 力势能的减少量大于气体内能的增加量;根据功与内能增加 量的关系可知,外界对气体所做的功W与空气内能的变化量 相等,因此ΔU=W,W<m0gh+mgΔh,选项C正确,A、B、D错误。 特别注意物体与活塞碰撞时有机械能损失。
二、功与内能的改变 1.内能:任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于 系统自身 状态的物理量,这个物理量在两个状态间的差别 与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系。鉴于功是能量 变化的量度,所以这个物理量必定是系统的一种能量,我们把 它称为系统的内能。 2.功和内能:在绝热过程中,外界对系统做的功等于系统内能 的增加量,即 ΔU=W 。
第三章 热力学定律 1.功、热和内能的改变
基础认识 一、焦耳的实验 1.绝热过程:系统不从外界 吸热 ,也不向外界 放热 ,
这样的过程叫作绝热过程。 2.代表性实验。 (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。 (3)实验结论:在各种不同的绝热过程中,如果使系统从状态1
学以致用 (多选)下图为焦耳实验装置图,用绝热性能良好的材料将容 器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高。 关于这个实验,下列说法正确的是( AC ) A.这个装置可测定重物机械能的 改变与水的内能改变的比值 B.做功增加了水的热量 C.做功增加了水的内能 D.功和热量是完全等价的,无区别
在这一过程中,下述空气内能的改变量ΔU、外界对气体所
做的功W与物体及活塞的重力势能的变化关系正确的是
(C)
A.m0gh+mgΔh=ΔU+W C.ΔU=W,W<m0gh+mgΔh
B.ΔU=W,W=m0gh+mgΔh D.ΔU≠W,W=m0gh+mgΔh
解析:物体与活塞碰撞时有机械能损失,因此物体和活塞重 力势能的减少量大于气体内能的增加量;根据功与内能增加 量的关系可知,外界对气体所做的功W与空气内能的变化量 相等,因此ΔU=W,W<m0gh+mgΔh,选项C正确,A、B、D错误。 特别注意物体与活塞碰撞时有机械能损失。
二、功与内能的改变 1.内能:任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于 系统自身 状态的物理量,这个物理量在两个状态间的差别 与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系。鉴于功是能量 变化的量度,所以这个物理量必定是系统的一种能量,我们把 它称为系统的内能。 2.功和内能:在绝热过程中,外界对系统做的功等于系统内能 的增加量,即 ΔU=W 。
功和内能 热和内能 课件
1.热传递 (1)条件：物体的温度 不同. (2)热传递：热量总是从高温 物体向低温 物体传递. 2.热和内能 (1)热量：它是在单纯的传热过程中系统 内能 变化的量度. (2)表达式： ΔU＝Q . (3)热传递与做功在改变系统内能上的异同. ①做功和热传递都能引起系统内能 的改变. ②做功时是内能与其他形式能的 转化 ；热传递只是不同物体(或一个物体 的不同部分)之间内能的转移 .
√B.两个物体间发生热传递的条件是它们之间有温度差
C.在热传递中热量一定从内能多的物体传向内能少的物体
√D.内能相等的两个物体相互接触时，也可能发生热传递
解析 热量的概念只有在涉及能量传递时才有意义，所以不能说物体含 有多少热量，A错误； 物体间发生热传递的条件是物体间存在温度差，B正确； 在热传递中，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，温度高的物 体内能不一定多，故C错误，D正确.
(2)功和内能 ①内能 微观：所有分子的动能和势能之和. 宏观：只依赖于热力学系统自身状态 的物理量. ②功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增加量， 即 ΔU＝W . ③ΔU＝W适用条件是 绝热 过程. ④在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能 增加 ；系统对外界做功， 系统的内能 减少 .
归纳总结
(1)热传递与物体的内能的多少无关，只与两个物体(或一个物体的两部分) 的温度差有关，热量总是从高温物体自发地传递到低温物体. (2)热传递过程中，能量可以由内能大的物体传递到内能小的物体上，也 可以由内能小的物体传递到内能大的物体上.
三、内能和相关概念的辨析
1.能与热量：内能是状态量，可以说系统具有多少内能而不能说传递多少 内能；热量是过程量，不能说系统具有多少热量，只能说传递了多少热量. 2.热量与温度 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 递的是热量，不是温度. 3.热量与功 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，功是能量变化的量度，但它们之间有着本质的区别.
功、热和内能的改变-高二物理课件(人教版2019选择性必修第三册)
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二.功与内能的改变
2.气体膨胀压缩时做功的特点： ①压缩气体：
外界对系统做正功（系统对外界做负功），系统的内能增加
②气体膨胀：
外界对系统做负功（系统对外界做正功），系统的内能减少
思考与讨论：一绝热容器用隔板分成两部分，左 边A内充满气体，右边B内是真空，现抽去隔板， 气体内能如何变化？
答：气体向真空膨胀，气体并不需要克服外
实验结论： 只要重力做功相同，容器内水温上升的数值就相 同，即系统状态的变化相同。
一.焦耳的实验
实验二：对系统做电功
用绝热性能良好的材料制作容器， 让正在下降的重物带动发电机发 电，电流通过浸在液体中的电阻 丝，由电流的热效应给液体加热， 使液体温度上升。
实验结论： 只要电流做功相等，系统温度上升的数值就相同， 即系统状态的变化相同。
从1840年开始，焦耳进行了多种多 样的实验， 焦耳实验揭示了热量与功 之间确定的当量关系（1卡＝4.186焦耳）， 表明机械运动或电磁运动与热运动之间是可以相互转化 的。
这项研究工作为热力学第一定律和能量守恒定律的建 立奠定了坚实的实验基础。
一.焦耳的实验
实验一：对系统做机械功
用绝热性能良好的材料制作容器， 容器中安装着叶片组成的搅拌器。 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 上升。
2.内能：内能是系统在绝热条件下与做功相联系 的、描述热力学系统本身状态的能量。符号：U， 单位：焦耳。(宏观定义)
二.功与内能的改变
1.做功可以改变物体内能：在绝热过程中，外界 对系统做功，系统的内能增加；系统对外界做功， 系统的内能减少，即：
U U2 U1 W
压缩引火仪工作原理：迅速压下活塞， 引火仪筒内气体被压缩，体积变小，外 界对气体做了功，内能增加，温度升高。 当温度达到易燃物的燃点时，易燃物发 生自燃。 迅速压缩，空气“来不及” 对外传热， 可以看成绝热过程。若缓慢压缩，空气会对外传热，从 而做等温变化，这个实验就不能成功。
二.功与内能的改变
2.气体膨胀压缩时做功的特点： ①压缩气体：
外界对系统做正功（系统对外界做负功），系统的内能增加
②气体膨胀：
外界对系统做负功（系统对外界做正功），系统的内能减少
思考与讨论：一绝热容器用隔板分成两部分，左 边A内充满气体，右边B内是真空，现抽去隔板， 气体内能如何变化？
答：气体向真空膨胀，气体并不需要克服外
实验结论： 只要重力做功相同，容器内水温上升的数值就相 同，即系统状态的变化相同。
一.焦耳的实验
实验二：对系统做电功
用绝热性能良好的材料制作容器， 让正在下降的重物带动发电机发 电，电流通过浸在液体中的电阻 丝，由电流的热效应给液体加热， 使液体温度上升。
实验结论： 只要电流做功相等，系统温度上升的数值就相同， 即系统状态的变化相同。
从1840年开始，焦耳进行了多种多 样的实验， 焦耳实验揭示了热量与功 之间确定的当量关系（1卡＝4.186焦耳）， 表明机械运动或电磁运动与热运动之间是可以相互转化 的。
这项研究工作为热力学第一定律和能量守恒定律的建 立奠定了坚实的实验基础。
一.焦耳的实验
实验一：对系统做机械功
用绝热性能良好的材料制作容器， 容器中安装着叶片组成的搅拌器。 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 上升。
2.内能：内能是系统在绝热条件下与做功相联系 的、描述热力学系统本身状态的能量。符号：U， 单位：焦耳。(宏观定义)
二.功与内能的改变
1.做功可以改变物体内能：在绝热过程中，外界 对系统做功，系统的内能增加；系统对外界做功， 系统的内能减少，即：
U U2 U1 W
压缩引火仪工作原理：迅速压下活塞， 引火仪筒内气体被压缩，体积变小，外 界对气体做了功，内能增加，温度升高。 当温度达到易燃物的燃点时，易燃物发 生自燃。 迅速压缩，空气“来不及” 对外传热， 可以看成绝热过程。若缓慢压缩，空气会对外传热，从 而做等温变化，这个实验就不能成功。
功和内能 热和内能PPT课件
第1讲 功和内能~第2讲 热和内能
16
例3 一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块 的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换 能量，则( ) A.从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的
减少量等于铁块内能的增加量 B.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能
减少量不等于铁块内能的增加量
第1讲 功和内能~第2讲 热和内能
10
借题发挥 (1)压缩气体，外界对气体做功，内能增大， 温度升高，柴油机就是利用这个原理点火的. (2)在绝热过程中，末态内能大于初态内能时，ΔU为正， W为正，外界对系统做功.末态内能小于初态内能时，ΔU 为负，W为负，系统对外界做功.
第1讲 功和内能~第2讲 热和内能
12
解析 系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理
量，所以是由系统的状态决定的，A对；
正因为内能是由系统的状态决定的，所以分子动理论中
引入的内能和热力学中引入的内能是一致的，B对；
做功和热传递都可以改变系统的内能，C错；
气体绝热膨胀时对外界做了功，又因为与外界没有热交
换，所以系统的内能要减小，故D错.
二、内能 1.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 . 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 .
第1讲 功和内能~第2讲 热和内能
5
三、热和内能 1.不仅对系统做功可以改变系统的内能，单纯的对系统传热 也能改变系统的内能. 2.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 .
《物体的内能》内能与热机PPT课件
不断
,使锯片的内能增加,温度升高。向锯片浇水,是通过
让水吸收锯片的热量,使其内能减少,温度降低。
摩擦生热(“克服摩擦力做功”也对) 热传递
关闭
答案
2.热传递:有热传导 、对流 、热辐射 三种形式。热传递的条件是物体之 间有温度差 ,高温物体将 能量 向低温物体传递,直至 各物体温度相同 。
互动课堂理解
改变物体内能的两种方法
1.做功可以改变物体的内能 外界对物体做功,物体的内能增加,温度升高;物体对外界做功,物体的 内能减少,温度降低。可以用做功来量度物体内能的变化。 做功改变物体内能的实质是内能和其他形式能之间的相互转化。 2.热传递可以改变物体的内能 物体吸收热量,其内能增加;物体放出热量,其内能减少。 可以用吸、放热量的多少来量度物体内能的变化。 热传递改变物体内能的实质是内能在物体间的转移,能的形式不变。 3.做功和热传递在改变物体的内能上是等效的
2.关于物体的内能,下列说法正确的是( ) A.物体的温度越高,内能越大 B.物体的温度不变,内能不变 C.温度越高的物体,内能越大 D.温度为 0 ℃的物体,内能为零
轻松尝试应用
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关闭
此题考查物体内能与温度的关系。物体的温度越高,分子的运动越剧烈,分子的速度增大, 分子的动能增大,即物体内能增大,A 正确;物体的温度不变,但有可能物体的体积变化,使 分子间距离变化,使分子势能发生变化,则物体的内能有可能改变,B 错误;温度越高的物体, 内能不一定越大,因为物体的内能还与物体的质量、体积、状态等因素有关,例如 0 ℃的关闭
轻松尝试应用
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关闭
一切物体,无论在什么条件下都有内能,因此 A 选项错误;物体的内能跟温度有关,对于同 一物体,温度高的内能大,温度低的内能小,B 选项正确;改变物体的内能可以通过做功和热 传递两种途径,而且是等效的,选项 C 错误;由于物体的内能除了与物体的温度有关外,还关闭
热力学定律、热和内能、理想气体的状态方程PPT文档(完整版)
3
(1)如果物体跟外界同时发生做功和热传递，那 么外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收 的热量Q等于物体内能的增加ΔU，即 W＋Q＝ _Δ_U__________. (2)热力学第一定律的符号法则 ①功W>0，表示_外__界__对__系__统__做功；W<0，表 示_系__统__对__外__界__做功． ②热量Q>0，表示物体_吸__热；Q<0，表示物体 _放__热．
能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式_____为另一种形式，或者从一个系统(物体)_____到另一个系统(物体)，在转化和转移的 过程中其_____不变.
能不可能全部变为电流的能．机械能可全部变为内能，而 【反思领悟】 理想气体状态发生变化的过程中，不仅满足理想气体状态方程，而且还满足能量守恒的定律．具体地要满足热力学第一定律．即满
18
例2.根据热力学第二定律，下列判断正确的是( )
A．电流的能不可能全部变为内能
B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能 (2)“不产生其他影响”的涵义是指发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等.
热力学第二定律的意义：揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律． 物体对外界做了多少功，物体的内能就_____多少．
8
【学法导引】 一、热力学第一定律的应用 1．物体的内能及内能的变化 (1)物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能 之和．在微观上由分子数、分子热运动的剧烈程度和相 互作用力决定；宏观上体现为物体的温度和体积，因此 物体的内能是一个状态量．
9
(2)理想气体的内能是指所有分子的平均动能之和,所以 一定质量理想气体的内能只与温度有关；温度升高，内 能增大；温度降低，内能减小. 2．做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但是有 着本质的区别 (1)“等效”的意义可以理解为：在改变物体的内能上 可以起到同样的效果，即要使物体改变同样的内能，通 过做功或者热传递都可以实现，若不知道过程，我们无 法分辨出是做功还是热传递实现的这种改变．
(1)如果物体跟外界同时发生做功和热传递，那 么外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收 的热量Q等于物体内能的增加ΔU，即 W＋Q＝ _Δ_U__________. (2)热力学第一定律的符号法则 ①功W>0，表示_外__界__对__系__统__做功；W<0，表 示_系__统__对__外__界__做功． ②热量Q>0，表示物体_吸__热；Q<0，表示物体 _放__热．
能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式_____为另一种形式，或者从一个系统(物体)_____到另一个系统(物体)，在转化和转移的 过程中其_____不变.
能不可能全部变为电流的能．机械能可全部变为内能，而 【反思领悟】 理想气体状态发生变化的过程中，不仅满足理想气体状态方程，而且还满足能量守恒的定律．具体地要满足热力学第一定律．即满
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例2.根据热力学第二定律，下列判断正确的是( )
A．电流的能不可能全部变为内能
B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能 (2)“不产生其他影响”的涵义是指发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等.
热力学第二定律的意义：揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律． 物体对外界做了多少功，物体的内能就_____多少．
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【学法导引】 一、热力学第一定律的应用 1．物体的内能及内能的变化 (1)物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能 之和．在微观上由分子数、分子热运动的剧烈程度和相 互作用力决定；宏观上体现为物体的温度和体积，因此 物体的内能是一个状态量．
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(2)理想气体的内能是指所有分子的平均动能之和,所以 一定质量理想气体的内能只与温度有关；温度升高，内 能增大；温度降低，内能减小. 2．做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但是有 着本质的区别 (1)“等效”的意义可以理解为：在改变物体的内能上 可以起到同样的效果，即要使物体改变同样的内能，通 过做功或者热传递都可以实现，若不知道过程，我们无 法分辨出是做功还是热传递实现的这种改变．
功、热和内能的改变(课件)高中物理(人教版2019选择性必修第三册)
热量（Q）：是在单纯的 传热过程中系统内能变化 的量度.（过程量，国际 制单位焦耳） Q
T1
T2
U1
U2
系统内能增量 ΔU=U2-U1
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就等于外界向系统传 递的热量Q，即在外界对系统不做功的情况下，外界传递给系统的热量等于系统内能的
改变量。
特别提醒 (1)外界对某一系统做功时，系统的内能不一定增加，还要看该系统 有没有向外放热，以及向外放热的多少。 (2)在绝热过程中，系统内能的增加量等于外界对系统所做的功。
小试牛刀
对于热量、功和内能三个物理量，下列说法中正确的是( A ) A．热量和功与过程有关，而内能与状态有关 B．热量、功和内能的物理意义相同 C．热量和功都可以作为内能的量度 D．内能大的物体具有的热量多
内能减少
水内能增加
碳的内能减少
做功和热传递的区别
做功使物体内能发生改变，内能的改变就用功的数值来量度。
1、
热传递使物体的内能发生改变，内能的改变用热量来量度。
2、做功和热传递在本质上是不同的： 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（不同形式能量间的转化）
热传递使物体的内能改变，是物体间内能的转 移（同种形式能量的转移），从微观角度，传热是 在分子相互作用下，通过分子热运动的碰撞实现内 能的转移。
1、外界对系统做功：
W>0 ，ΔU>0 内能增加 如果一个热学过程的状态变化发生得极快、经历时间很短，系统与外界交 换的热量就很少，即系统与外界来不及交换热量，这样的过程若不计传递的热， 可以看成绝热过程。
压燃实验
做一做 取一个透明塑料瓶，向瓶内注入少量的水。将橡胶塞打孔，
1.2.功和内能 热和内能
高中物理选修3-3课件
• 2．内能 • (1)内能的概念 • ①内能是描述热力学系统 自身状态 的物理 量． • ②在绝热过程中 做功 可以改变热力学系统 所处的状态． • (2)内能的变化 • 绝热过程中做功与内能的变化关系：ΔU ＝W. • 外界对系统做功，W为 正 ，系统对外界做功， W为 ．负
高中物理选修3-3课件
• ◎ 教材资料分析 • 〔演示〕——教材P50
• 压下活塞，观察筒底物品的变化
高中物理选修3-3课件
• 在有机玻璃筒底放置少量易燃物，例如硝化棉， 或浸过乙醚的棉花、火柴头等．迅速压下筒中 的活塞，观察筒底物品的变化． • 这个实验说明了什么？ • 【点拨】 这个实验说明了什么？ • 解析： 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很低，因此燃烧起 来．
高中物理选修3-3课件
高中物理选修3-3课件
• 2．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 (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． • 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，只有内能变化越大时，对应着做功
高中物理选修3-3课件
• 解析： 绝热过程是指气体膨胀过程未发生热 传递，膨胀过程气体体积增大，外界对气体做 的功 W<0 ，由 ΔU ＝ U2 － U1 ＝ W 可知，气体内 能减小．由于气体分子间的势能忽略，故气体 分子的平均动能减小．故D正确． • 答案： D
• 2．内能 • (1)内能的概念 • ①内能是描述热力学系统 自身状态 的物理 量． • ②在绝热过程中 做功 可以改变热力学系统 所处的状态． • (2)内能的变化 • 绝热过程中做功与内能的变化关系：ΔU ＝W. • 外界对系统做功，W为 正 ，系统对外界做功， W为 ．负
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• ◎ 教材资料分析 • 〔演示〕——教材P50
• 压下活塞，观察筒底物品的变化
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• 在有机玻璃筒底放置少量易燃物，例如硝化棉， 或浸过乙醚的棉花、火柴头等．迅速压下筒中 的活塞，观察筒底物品的变化． • 这个实验说明了什么？ • 【点拨】 这个实验说明了什么？ • 解析： 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很低，因此燃烧起 来．
高中物理选修3-3课件
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• 2．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 (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． • 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，只有内能变化越大时，对应着做功
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• 解析： 绝热过程是指气体膨胀过程未发生热 传递，膨胀过程气体体积增大，外界对气体做 的功 W<0 ，由 ΔU ＝ U2 － U1 ＝ W 可知，气体内 能减小．由于气体分子间的势能忽略，故气体 分子的平均动能减小．故D正确． • 答案： D
功和内能 热和内能PPT课件
Байду номын сангаас
演示:在有机玻璃筒底放置少量的易燃物,例如蓬松
的棉花,迅速压下筒中的活塞,观察筒底物品的变化。
实验录像：第2页压/共缩20页空气引火
实验录像：钻木取火
第3页/共20页
这两个实验说明了什么？
第4页/共20页
焦耳的实验
焦耳实验揭示了热量与功之间确定 的当量关系（１卡＝4.186焦耳），表 明机械运动或电磁运动与热运动之间是 可以相互转化的．它启迪人们继续发现 了各种物质运动之间的相互转化关系， 为能量转化和守恒定律的建立奠定了基 础．
转移（同种形式能量的转移）
第17页/共20页
1.一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能 和内能的变化，下列判断中正确的是（ D ） A 物体的机械能和内能都不变 B 物体的机械能减少，内能不变 C 物体的机械能增加，内能增加 D 物体的机械能减少，内能增加
第18页/共20页
2.一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。 设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中 （ D） A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加 B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少 C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加 D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少
热传递使物体的内能发生改变的时候， 内能的改变用热量来量度的．物体吸收多少热 量，物体的内能就增加多少；物体放出多少热 量，物体的内能就减少多少．
第16页/共20页
2．做功和热传递在改变物体的内能上是等效 的．
3．做功和热传递在本质上是不同的： 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（不同形式能量间的转化） 热传递使物体的内能改变，是物体间内能的
第12页/共20页
演示:在有机玻璃筒底放置少量的易燃物,例如蓬松
的棉花,迅速压下筒中的活塞,观察筒底物品的变化。
实验录像：第2页压/共缩20页空气引火
实验录像：钻木取火
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这两个实验说明了什么？
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焦耳的实验
焦耳实验揭示了热量与功之间确定 的当量关系（１卡＝4.186焦耳），表 明机械运动或电磁运动与热运动之间是 可以相互转化的．它启迪人们继续发现 了各种物质运动之间的相互转化关系， 为能量转化和守恒定律的建立奠定了基 础．
转移（同种形式能量的转移）
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1.一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能 和内能的变化，下列判断中正确的是（ D ） A 物体的机械能和内能都不变 B 物体的机械能减少，内能不变 C 物体的机械能增加，内能增加 D 物体的机械能减少，内能增加
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2.一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。 设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中 （ D） A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加 B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少 C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加 D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少
热传递使物体的内能发生改变的时候， 内能的改变用热量来量度的．物体吸收多少热 量，物体的内能就增加多少；物体放出多少热 量，物体的内能就减少多少．
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2．做功和热传递在改变物体的内能上是等效 的．
3．做功和热传递在本质上是不同的： 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（不同形式能量间的转化） 热传递使物体的内能改变，是物体间内能的
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选修三物理功热内能的转变
物理学中，功（work）和热（heat）是两种常见的能量转移方式，它们可以导致物体的内能（internal energy）发生变化。
以下是选修三中与功和热相关的内能转变的一些示例：
功对内能的转变：当外部施加力对物体进行移动或形变时，可以通过功来改变物体的内能。
例如，当你用力推动一个箱子，你所做的功会增加箱子的内能。
热对内能的转变：热是由于温度差异而传递的能量。
当热量从一个物体流向另一个物体时，它可以导致物体的内能发生变化。
例如，将冷水与热水混合，热量会从热水传递给冷水，使冷水的内能增加。
内能转变为功：内能可以转化为对外界做功的形式。
例如，当气体发生膨胀时，其内能减少，同时对外界做功。
这可以通过压缩气体或将气体推动到高处等方式来实现。
内能转变为热：内能也可以以热的形式传递给其他物体或环境。
例如，当你握住一杯热咖啡时，你的手会感受到热量，这是咖啡的内能以热的形式传递给你的手。
这些是选修三中与功和热相关的一些内能转变的示例。
在物理学中，功和热是描述能量转移的重要概念，它们在研究能量守恒和热力学等领域中具有广泛的应用。
功、热和内能的改变-高二物理课件(人教2019选择性必修第三册)
拓展思考： 在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能怎么变？数量上有什么关系？ 若系统对外界做功呢？
二、功与内能的改变
1．外界对物体做功，物体的内能增加。
2．物体对外界做功，物体的内能减少。
二、功与内能的改变
功和内能变化的关系：做功可以改变系统的内能。功是系统内 能转化的量度。
(1)ΔU＝W的适用条件是绝热过程.
一、焦耳的实验
小组讨论： 焦耳的热功当量实验和电流热效应给水加热的实验中做功的方式相 同吗？你能得出什么结论？ 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始末 两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式.
热功当量：做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
一、焦耳的实验
类比思考： 哪些力做功仅由物体的起点和终点两个位置决定，与物体的运动路径无 关？
重力
重力做功对应重力势能
电场力
电场力做功对应电势能（电能）
二、功与内能的改变
1、内能：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的 物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功 相联系.我们把这个物理量称为系统的内能.
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△U=U2-U1就等 于外界对系统所做的功W，即△U=W.
1、研究对象——热力学系统： 容器中的水——封闭系统：与外
界没有物质交换，但有能量交换。
2、状态变化过程 绝热过程：系统状态变化过程中
，只有外界对它做功而不与外界交换 能量。
3、焦耳的多次实验测量结论： 尽管各次悬挂重物的质量不同，下落的高度也不一样，但只要重力所做的
功相同，容器内水温上升的数值都是相同绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统 对外做功，系统的内能减少.
二、功与内能的改变
1．外界对物体做功，物体的内能增加。
2．物体对外界做功，物体的内能减少。
二、功与内能的改变
功和内能变化的关系：做功可以改变系统的内能。功是系统内 能转化的量度。
(1)ΔU＝W的适用条件是绝热过程.
一、焦耳的实验
小组讨论： 焦耳的热功当量实验和电流热效应给水加热的实验中做功的方式相 同吗？你能得出什么结论？ 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始末 两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式.
热功当量：做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
一、焦耳的实验
类比思考： 哪些力做功仅由物体的起点和终点两个位置决定，与物体的运动路径无 关？
重力
重力做功对应重力势能
电场力
电场力做功对应电势能（电能）
二、功与内能的改变
1、内能：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的 物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功 相联系.我们把这个物理量称为系统的内能.
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△U=U2-U1就等 于外界对系统所做的功W，即△U=W.
1、研究对象——热力学系统： 容器中的水——封闭系统：与外
界没有物质交换，但有能量交换。
2、状态变化过程 绝热过程：系统状态变化过程中
，只有外界对它做功而不与外界交换 能量。
3、焦耳的多次实验测量结论： 尽管各次悬挂重物的质量不同，下落的高度也不一样，但只要重力所做的
功相同，容器内水温上升的数值都是相同绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统 对外做功，系统的内能减少.
高二下学期物理人教版选择性必修第三册课件：3.1功热和内能的改变
【典例示范】 关于热量、功和内能三个物理量,下列说法中正确的是 ( ) A.热量、功和内能三者的物理意义相同,只是说法不同 B.热量、功都可以作为物体内能变化的量度 C.热量、功和内能的单位不同 D.功由过程决定,而热量和内能由物体的状态决定
【解析】选B。热量、功和内能是三个不同的物理量,它们的物理意义不同,故A 错误;功与热量都是能量转化的量度,热量和功都可以作为物体内能变化的量度, 故B正确;热量、功和内能的单位相同,都是焦耳,故C错误;功和热量由过程决定, 内能由物体的状态决定,故D错误。
【素养训练】 1.关于物体内能与热量、做功的关系,以下说法正确的是 ( ) A.物体内能的多少可以用物体吸热或放热的多少来量度 B.内能大的物体热量多 C.两物体发生传热,达到平衡后,它们的内能必定相等 D.做功和传热对于改变物体内能是等效的
【解析】选D。物体的内能的变化可以用物体吸热或放热的多少来量度,故A错误。 热量是传热的能量多少的量度,不是内能的量度,故B错误。物体发生传热,达到 平衡后,温度相等,而不是内能相等,内能除了与温度有关,还与物质的量有关,故 C错误。做功和传热对于改变物体内能是等效的,故D正确。
【素养训练】 1.冬天站在室外时,人们习惯地搓着双手以取暖,这个过程中 ( ) A.人站着不动就没有做功 B.即使双手光滑也能搓手取暖 C.人体内的化学能转换为双手的机械能 D.双手的内能转换为机械能 【解析】选C。搓着双手以取暖,是通过克服摩擦力做功发热取暖的,是人体内的 化学能转化为双手的机械能,再通过克服摩擦力做功转化为内能,若双手光滑,就 无法克服摩擦力做功,无法取暖,故A、B、D错误,C正确。
2.如图几幅图中,有关功与内能的说法中正确的是
()
A.图1中迅速下压活塞,棉花会燃烧起来,说明热传递可以使物体的温度升高 B.图2中重物下落带动叶片转动,由于叶片向水传递热量而使水的温度升高 C.图3中降落的重物使发电机发电,电流对水做功使水的温度升高 D.做功和热传递都可以使物体的内能增加
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体积变→分子势能变
物体的内能决定于它的温度和体积
虽然温度、体积能影响内能， 但是注意这句话却不能作为判断两物体内能大小的依据。
如 0°C的冰熔化成0°C水体积减小，不能就此认为其势能也减 小 而应该从改变内能的方式上分析， 冰熔化过程吸收热量，内能增加， 而温度不变，所增加的只是分子的势能
滑滑梯滑至底端时，有灼 热感，这是为什么？
外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少 物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少
内能与做功
需要注意的几个问题
②和讨论重力势能一样，我们能确定的只是内能的变化 因为任何状态的内能，只有在标准参考态的值确定后，才可 能做出相应的确定值。 由此可知，要测得物体某一状态内能的绝对值，是不可能的。
做功改变内能的运用
精品 课件
高中物理选择性必修3 第三章 热力学定律
功、热和内能的改变
新人教版
特级教师优秀课件精选
教学目标
了解焦耳的两个实验的原 理 知道做功和传热是改变内能的两种方 式 通过焦耳实验的研究，培养学生的科学探索精神
教学重点 理解物体内能的概念 绝热过程中的功与内能的关系
教学难点 内能的改变与做功的方式无关，仅与做功的数量有关
热量以卡为单位时与功的单位焦耳之间的数量关系，相当于 单位热量的功的数量，叫做热功当量，即1卡=4.1840焦耳
在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过 程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式 。
哪些力做功仅由物体的起点和终点两个位置决定，与物 体的运动路径无关？
重力
重力做功对应重力势能
因此内能的两种定义是一致的
做功与气体体积变化的关系
压缩气体
V减小
气体不自由膨胀 气体自由膨胀
V增加 V增加
绝热
外界对气体做功
U增加
绝热
气体对外界做功
U减小
绝热
气体对外界不做功 U不变
做功与系统内能改变的关系
做功可以改变系统的内能：功是能量转化的量度
在热力学系统的绝热过程中 ①若外界对系统做功，系统的内能增加 ②若系统对外界做功，系统的内能减少
焦耳的实验
绝热过程 系统只通过对外界做功或外界对它做功而与外界交换能量，它 不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫做绝热过程。
焦耳实验是一个需要在绝热过程中完热功当量实验装置—机械功
实验结论： 只要重力所做的功相同， 容器内水温上升的数值都 是相同的，即系统状态的 变化是相同的。
问题与练习
举几个例子说明做功可以改变系统的内能。
①在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火后，速度越来越小，最后停 止。汽车克服阻力做功，将机械能转化为内能。 ②在阻尼震动中，单摆的振幅越来越小，最后停下来。单摆克服阻 力做功，机械能转化为内能。 ③在电磁感应中，将线框的机械能转化为线框中的电能，电能再转 化为内能，使线框发热。 ④柴油机工作中的压缩冲程。 ⑤给自行车打气时，气筒壁会发热 ⑥锯木头，锯条会很烫 ⑦冬天，手冷时，两手互相搓一搓
实质:其他形式的能 与内能的相互转化
末态内能大于初态内能时，ΔU 末态内能小于初态内能时，ΔU为 为正，W为正，外界对系统做功 负，W为负，系统对外界做功
内能与做功
需要注意的几个问题 ①做功与内能的变化（绝热过程） 做功改变物体内能的过程是将其他形式的能(如机械能)与内 能相互转化的过程 做功使物体内能发生变化时，内能改变了多少用做功的数值来 量度
古人用钻木取火的方 式获取火源 为何用钻木的方式可 以获得火源？
给你一根钢丝，如何才能改变它的内能呢？
做功
热传递
“摩擦”
“烧”
“折”
“晒”
“敲打”
“烤”
“锯”
“烫”
… “冻”或者“冰
”
…
演示实验
在有机玻璃筒底放置少量易燃物，例如硝化棉，或浸过乙醚的棉花、 火柴头等。迅速压下筒中的活塞，观察筒底物品的变化。
电场力
电场力做功对应电势能（电能）
内能
宏观定义（热力学对内能的定义）： 任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的 一种能量，这种能量叫做系统的内能。 微观定义（分子动理论对内能的定义）： 物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和，叫做物体的 内能。
微观：分子热运动的激烈程度、分子间距、分子数 U
如图所示，大口玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气，向瓶 内打气，当瓶塞跳出时，瓶内会有什么变化？为什么？
瓶口附近呈现雾状
研究的对象是瓶中的气体与打气筒中的气体，那么 我们的系统也就是这二部分气体。
当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统做功，使得系统的内能增加，温 度升高，压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出。看到雾状物的原因在于，在 塞子突然跳起时，气体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度下降，水蒸 汽（或酒精蒸气）有一部分被液化成小液滴。
重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升
焦耳的实验
焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置—电功
实验结论：对同一个系统，如果 过程是绝热的，只要所做的电功 相等，则系统温度上升的数值是 相同的，即系统的状态变化是相 同的。
焦耳的实验
实验结论： 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 始末两个状态决定，而与做功的方式无关
前情回顾
什么是内能？内能大小的影响因素是什么？
内能：物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做 物体的内能。
与摩尔数有关
与温度有关 与体积有关
内能与物体的摩尔数、温度和体积有关
前情回顾
质量、温度相同的物体，内能必定相等对吗？ 不一定。比如0°C的冰和水
物体的内能与温度和体积的变化
温度变→分子动能变
这个实验说明了什么？
做功使得物体（密闭气 体）温度升高
焦耳实验
了解焦耳两个实验的原理和结论 理解做功方式可以改变内能
焦耳的实验
焦耳
1818年12月24日生于英国曼彻斯特 ，起初研究电学和磁学。
1840年在英国皇家学会上宣布了电流 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。
宏观：温度、体积、物质的量（状态）
对绝热系统做功：
国际单位制中，内能和功的单位都是焦耳( J )
内能
试分析说明内能的两种定义并不矛盾
当系统状态改变时， 按照热力学对内能的 定义，则物体的内能 改变；
而按分子动理论，系统状态改变时 ，描述系统状态的参量发生了变化 ，例如温度和体积改变，
而分子的平均动能与温度有关，分 子的势能与体积有关，所以系统的 内能就要改变。