高中物理 第十章 热力学定律 1、2 功和内能、热和内能 新人教版选修3-3A
高二物理10.1.2功和内能 热和内能(人教版选修3-3)
热和内能
一、功和内能 1．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． (3)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 无 关．
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，A错．B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， D对；只有在绝热过程中 ΔU ＝W，C错． 答案： D
◎ 教材资料分析 〔演示〕——教材P50
压下活塞，观察筒底物品的变化
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
比较项
区别
联系 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
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 热量 和功 他形式的能和内能之间的转化 过程． 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
有内能变化越大时，对应着做功越多．
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
B．汽油机汽缸内被压缩的气体
C．车刀切下的炽热铁屑
D．物体在阳光下被晒热
解析：
搓手时克服摩擦力做功，机械能转化为内能，A正
确；汽缸压缩气体，对气体做功，B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 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 是外力做功改变物体内能，D错误． 答案： ABC
人教版高中物理选修3-3课件第10章热力学定律1功和内能、2热和内能
[核心点击] 1．内能：物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能之和． (1)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． (2)在系统不吸热也不放热的绝热过程中，状态发生的变化是由于做功造成 的，伴随的能量转化是外界的能量与系统自身的能量发生了转化，系统自身的 能量称为内能． (3)造成系统内能变化的量与做功方式无关，与做功的数量有关． (4)内能是状态量，由它的状态、温度、体积、质量决定．
【解析】 物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，而要 改变物体的内能可以通过做功和热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A 项 错误；热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的，而功也是用做功的方 式量度物体内能变化多少的，B 项错误；C 项正确．三者的单位都是焦耳，D 项 正确；热量和功是过程量，内能是状态量，E 项正确．
A．温度升高，压强增大，内能减少 B．温度降低，压强增大，内能减少 C．温度升高，压强增大，内能增加 D．温度降低，压强减小，内能增加 E．分子的平均动能增加，分子对器壁单位面积碰撞的冲力增大 【解析】 由 F 对密闭的气体做正功，容器及活塞绝热，则系统与外界传 递的热量 Q＝0，由功和内能的关系知，理想气体内能增大，温度升高，再根据pTV ＝C，V 减小，p 增大．答案 A、B、D.
[核心点击] 1．热传递 (1)热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分， 叫做热传递． (2)热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射． 2．热传递的实质 热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能．传递能量的多少 用热量来量度．
2020版高中物理第十章热力学定律1功和内能2热和内能课件新人教版选修3_3
(3)做功和热传递都能改变物体的内能,做功和热传递在改变物体内能上 的意义是否相同?
答案:不相同.热传递是物体间内能的转移,即内能从物体的一部分转 移到另一部分,或从一个物体转移到另一个物体.做功改变内能是物体 的内能与其他形式的能量的转化,如内能与机械能、内能与电能等发 生转化.
[针对训练1] (多选)下列关于系统内能的说法正确的是( AB ) A.系统的内能是由系统的状态决定的 B.分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的 C.做功可以改变系统的内能,但单纯地对系统传热不能改变系统的内能 D.气体在大气中绝热膨胀时对外做了功,但气体的内能不变
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.
答案:可以看到棉花燃烧了起来.实验现象说明压缩空气做功,使空气 内能增大,温度升高,达到棉花的燃点后引起棉花的燃烧.
(2)焦耳的两个代表性实验:一个是让重物下落带动叶片搅动容器中的水, 引起水温上升,如图(甲)所示;另一个是通过电流的热效应给水加热,使水 温上升,如图(乙)所示.这两个实验中,为什么都要强调“绝热过程”?
解析:热平衡条件是温度相等,热传递的方向是从温度高的物体传向 温度低的物体.在热传递过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸 收的热量,因此A,C,E正确,B,D错误.
[针对训练2] (2019·安徽淮南月考)下列说法正确的是( B ) A.若两物体接触但没有热传递,则两物体所包含的热量相等 B.做功和热传递的共同点是都能使系统内能发生改变 C.一物体先后经过几个不同的物理过程,其温度均从t1升高到t2,则在这些 过程中物体一定从外界吸收相同的热量 D.高温物体内能大,低温物体内能小
高中物理 第十章 热力学定律 第1、2节 功和内能 热和内能讲义(含解析)新人教版选修3-3-新人教
第1、2节功和内能热和内能1.绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热的过程。
2．绝热过程中系统内能的增加量等于外界对系统所做的功，即ΔU＝W。
3．热传递：热量从物体的高温部分传递到低温部分，或从高温物体传递给低温物体的过程。
4．系统在单纯的传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q。
5．做功和热传递是改变内能的两种方式且具有等效性，但二者实质不同。
一、焦耳的实验1．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。
2．代表实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温度上升。
(2)通过电流的热效应给水加热。
3．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。
二、功和内能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．绝热过程中内能的变化(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。
(3)热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射。
2．热和内能(1)单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态，即热传递能改变物体的内能。
(2)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
(3)单纯的传热过程中内能的变化。
①公式：ΔU＝Q。
②物体吸热，Q为正；物体放热，Q为负。
1．自主思考——判一判(1)温度高的物体含有的热量多。
(×)(2)内能大的物体含有的热量多。
(×)(3)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。
(×)(4)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的。
(√)(5)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量。
高中物理 第10章 热力学定律 1 功和内能 2 热和内能课件3高二选修33物理课件
2 热和内能
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[学习目标] 1.掌握从热力学角度认识内能的概念．了解焦耳的 两个实验．(重点)2.知道做功与内能改变的数量关系，知道热传递的 热量与内能变化的关系．(重点、难点)3.知道做功和热传递是改变内 能的两种方式，且对改变系统内能是等效的．(难点)4.掌握内能、功、 热量、温度四个物理量的区别和联系．(重点)
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1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)系统只从外界吸热，而不向外界放热的过程就是绝热过程．
(× )
(2)在绝热过程中，外界对系统做多少功，内能就能增加多少．
(√ )
(3)功和内能都是能量转化的量度．
(× )
(4)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的．(√ )
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(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，即 W 为恒量，这也是判断绝热过程的一种方法．
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2．功和内能 (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__(z_ìs_hē_n)_状的态物理量，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__(b的iành量uà)度，所以这
《热和内能》人教版高三物理选修3-3PPT课件
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。
2、热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。 3、像做功一样，热量的概念也只有在涉及能量的传递时才有意义。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。
二、热和内能
4、物体从外界吸热，物体内能增加。物体对外界放热，物体内能减少。
人教版高中物理选修3-3
第十章 热力学定律
第2节 热和内能
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
讲解人：XXX 时间：20XX.5.25
新课导入
如何使它温度升高？
放太阳下晒一下
在砂轮上磨一会
放在火上烤一下
一、热传递
两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温，温度低的物 体要升温。
水内能增加
气体内能减少
二、热和内能
做功和热传递对改变物体的内能的区别
△U＝W △U＝Q
做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是等效的，都能引起系统内 能的改变，但是它们还是有重要区别的 。 做功是内能和其他形式的能发生转化 热传递是不同物体或同一物体不同部分内能的转移
二、热和内能
改变内能的两种方式
1 2
mv
2
80%
cmt
t 123
课堂小结
一、热传递 1、热传递： 热量从高温物体传到了低温物体。 2、发生条件：物体之间或物体的不同部分之间存在温度差。 3、热传递有三种方式：热传导、热对流、热辐射。
二、热和内能
1、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
解： ①壶里的水被加热，其他物体的内能通过热传递将热量给了水，所以
人教版 物理选修3-3 第十章 热力学定律
五. 能源和可持续发展
能量耗散：系统的内能流散到周围环境中，没 有办法把这些内能收集起来加以利用，这种现 象叫做能量耗散。 品质降低：能量从高度有用的形式降级为不大 可用的形式叫品质降低。 能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终 转化为低品质的内能。
四. 热力学第二定律的微观解释
1、几个重要概念 1）有序和无序 只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫 做有序；不符合某种确定规则的称为无序。
有序和无序是相对的。
2）宏观态和微观态 宏观态：符合某种规定、规则的状态， 叫做热力学系统的宏观态。 微观态：在宏观状态下，符合另外的规定、 规则的状态，叫做这个宏观态的微观态。 1）系统的宏观态所对应的微观态越多，此 宏观态的无序程度越大。 2）系统的宏观态所对应的微观态越多，此 宏观态出现的几率越大。 一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。
新能源：指目前尚未被人类大规模利用而有 待进一步研究、开发和利用的能源，如核能、 太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等。
第二类永动机？ 违背热力学第二定律！
注意以下两点》》 1）不管如何表述，热力学第二定律的实质 在于揭示了：一切与热现象有关的实际宏观 过程都是不可逆的。自然过程是按一定方向 进行的。 2）违背热力学第一定律的过程都不可能发 生。不违背热力学第一定律的过程不一定都 可以发生。（可能违背热力学第二定律）
1、热力学第二定律——克劳修斯表述 热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
热传递具有方向性！
机械能和内能的转化过程具有方向性！
热机的效率不可能达到100%！
2、热力学第二定律——开尔文表述 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变 成功，而不产生其他影响。 热力学第二定律的所有表述都是等价的。
2018_2019学年高中物理第十章热力学定律第1、2节功和内能热和内能课件新人教版选修3_3
一质量为 380 g 的木块，用 50 cm 长的
细线悬挂起来，一质量为 20 g 的铅弹，以 60 m/s 的速度水 平射入，二者达到共同速度为 3 m/s。(g 取 10 m/s2)求： (1)木块上升多高？ (2)系统内能增加多少？
热传递的方向与物体内能的大小无关 发生热传递时，可能误认为热量是从内能大的物体传 到内能小的物体上。为此要明确以下两点： (1)热传递与物体内能的多少无关，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。
解析
做功和热传递都可以改变物体的内能， A 正确，
B 错误；外力对物体做 2 J 的功，若物体与外界没有热交换 时，则内能一定增加 2 J，C 错误；发生热传递的条件是两 个物体之间存在温度差，热量从温度高的物体传到温度低 的物体，D、E 错误，F 正确；物体吸收热量，内能不一定 增加，G 错误。
01课前自主学习
一、焦耳实验
01 吸收 热量， □ 1.绝热过程： 系统不从外界____________ 也不向 02 放出 热量的过程。 □ 外界____________
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。 03 热效应 给水加热。 □ (2)通能多的物体传给内能少的物 体。 其原因是不明确热传递的条件：热量从高温物体传递 到低温物体，而与物体内能的多少无关。 误区 4：误认为物体对外做功，内能一定减小。 其原因是忽视了做功和热传递都能改变物体的内能。 物体对外做功，若同时吸收热量，内能不一定减小。
例 3 关于物体的内能和热量，下列说法中正确的是 ( ) A.热水的内能比冷水的内能多 B.温度高的物体其热量必定大，内能必定大 C.在传热过程中，内能大的物体其内能将减小，内能 小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等 D.热量是传热过程中内能转移的量度
高中物理(人教版)选修3-3教学课件：第十章 第1节 功和内能 第2节 热和内能
思考探究 1.观察压缩空气引火器的构造,然后取一小块干燥硝化棉,用镊 子拉得疏松一些,放入玻璃筒底。将活塞涂上少许蓖麻油(起润滑和 密封作用),放入玻璃筒的上口。迅速压下活塞,可看到什么现象?实 验现象说明了什么? 答案:可以看到硝化棉燃烧。实验现象说明压缩空气做功,使空 气内能增大,温度升高引起硝化棉燃烧。 2.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? 答案:不同。在各种不同的绝热过程中,系统内能的改变与做功 方式无关,仅与做功多少有关。
三、热传递 1.热传递的方向:热量从高温物体传递到低温物体 ,或从物体的 高温部分传递到低温部分,叫作热传递。 2.热传递的三种方式:热传导、热对流和热辐射。 四、热和内能 1.热传递的实质:传递的是能量,结果是改变了系统的内能。传 递能量的多少用热量来量度。 2.传递的热量与内能变化的关系: (1)在单纯热传递中,系统从外界吸收多少热量,系统的内能就增 加多少。 (2)在单纯热传递中,系统向外界放出多少热量,系统的内能就减 少多少。 3.改变系统内能的两种方式:做功和热传递。做功和热传递都 能改变系统的内能,这两种方式是等效的,都能引起系统内能的改变, 但是它们还是有明显区别的,做功是系统内能与其他形式的能之间 发生的转化,而热传递只是不同物体(或物体不同部分)之间内能的 转移。
二、功和内能 1.功与系统内能改变的关系:做功可以改变系统的内能。 (1)外界对系统做功,系统的内能增加。在绝热过程中,内能的增 量就等于外界对系统做的功,即 ΔU=U2-U1=W。 (2)系统对外界做功,系统的内能减少。在绝热过程中,系统对外 界做多少功,内能就减少多少,即 W=-ΔU。 2.在绝热过程中,功是系统内能转化的量度。
二、 热量、内能之间的关系
高中物理 第十章 热力学定律 1 功和内能课件 新人教版选修3-3
【典例 1】 (多选)用密封性好、充满气体的塑料袋 包裹易碎品，如图所示，充气袋四周被挤压时，假设袋 内气体与外界无热交换，则袋内气体( )
A．体积减小，内能增大 B．体积减小，压强减小
C．对外界做负功，内能增大 D．对外界做正功，压强减小 解析：充气袋被挤压时，气体体积减小，外界对气体 做功，由于袋内气体与外界无热交换，故ΔU＝W 知气体 内能增加，故 C 对 D 错．体积减小，内能增加，由理想 气体状态方程可知压强变大，故选项 A 正确，B 错误． 答案：AC
1．内能与内能变化的关系． (1)物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能之 和．因此，物体的内能是一个状态量． (2)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．因此，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．
题后反思 1．充气袋四周被挤压时，外界对气体做功，无热交 换，根据ΔU＝W 可知气体的内能增大． pV 2．气体的内能增大，温度升高，根据气体方程 知 T 气体的压强必增大．
1．有一个小气泡从水池底缓慢地上升，气泡跟水不 发生热传递，而气泡内气体体积不断增大，小气泡上升 过程中( )
A．由于气泡克服重力做功，则它的内能减少 B．由于重力和浮力的合力对气泡做功，则它的内能 增加 C．由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能增加 D．由于气泡内气体膨胀做功，则它的内能减少
知识点二 内能 提炼知识 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Δ U＝U2－U1 就等于外界对系统所做的功 W， 即Δ U＝W.
判断正误 1． 内能的增加量始终等于外界对系统所做的功． (×) 2．系统的内能是由它的状态决定的．(√)
物理人教版选修3-3课件第十章1~2功和内能热和内能
(2)物体的温度相等时,内能相等吗?
提示不一定相等。
-19-
1~2
功和内能 热和内能
探究一
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随堂检测
探究二
解析:处于热平衡的两物体温度相等,不发生热传递。物体的内
能取决于物体的物质的量、温度和体积,温度相等,内能不一定相
等,所以选项C、D正确。
变化较大时,才对应着做功较多。
4.判断绝热过程中内能变化的方法
判断气体绝热过程的内能变化一般情况下只需看气体体积变化
就可决定:
若体积增大,气体对外界做功,W<0,即ΔU<0,内能减小;
若体积缩小,外界对气体做功,W>0,即ΔU>0,内能增加。
气体自由膨胀时,气体与外界相互不做功,因此这种
情况下气体体积增大没有外界阻力,也就不需要对外界做功。
而与物体的内能大小无关,所以完全有可能是内能大的物体内能继
续增大,内能小的物体内能继续减小,故C项错;关于热量的论述,D项
是正确的。
答案:D
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1~2
1
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功和内能 热和内能
3
4
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随堂检测
5
1.(多选)在一个绝热汽缸里,若因气体膨胀,活塞把重物逐渐举高,则
在这个过程中,汽缸中的气体(可视为理想气体)(
化的关系;知道做功和热传
递是改变内能的两种方式。
-2-
1~2
功和内能 热和内能
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必备知识
一、焦耳实验
高中物理 第十章 热力学定律 1 功和内能 2 热和内能课件3高二选修33物理课件
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答案
(2)如图1，在有机玻璃(yǒujī bō lí)筒底放少量浸有乙醚的棉花，压 下活塞，观察棉花的变化. ①你能看到什么现象？实验现象说明了什么？
答案 可以看到棉花燃烧.实验现象说明压缩空气(kōngqì)做功， 使空气(kōngqì)内能增大，达到棉花的燃点后引起棉花燃烧.
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解析 答案
3.(热和内能)下列说法正确的是 A.若A、B两物体接触但没有热传递，则两物体所包含的热量相等
√B.做功和热传递的共同点是都能使系统内能改变
C.一物体先后经几个不同的物理过程，其温度均从t1升高到t2.则在这些过
程中物体一定从外界吸收(xīshōu)相同的热量
归纳总结
(1)热传递(chuándì)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.
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答案 热传递是内能在物体间转移，做功是其他形式的能和内能之间的转化.
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答案
知识梳理
1.热传递
(1)条件：物体的 温度不(w同ēndù.)
(2)热传递：热量总是(zǒnɡ shì高)从温(gāowē物n) 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 内变能化的量度.
即 ΔU＝W. ③ΔU＝W适用条件是 绝热过程.
人教版高二物理选修3-3第十章热力学定律 10.1-2功和内能(15张PPT)课件
点拨精讲三、热和内能
思考： 在外界对系统没有做功的情况下，内能和热量之间有什么样的关
系呢？
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
△U＝Q
点拨精讲四、内能改变的方式
做功和热传递在改变物体的 内能上是等效的． 但是它们还是有重要区别的
做功是内能和其他形式的能发生转化
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
课堂小结
1、绝热过程 2、绝热过程中做功、热传递和内能的关系
△U＝W
△U＝Q
当堂检测
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
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。
功是能量转化的量度 ：只依赖于系统自身状态的物理量
内能与状态参量温度、体积有关，即由它的状态决
内能U 定
内能的增加量△U＝U2－U1
在热力学系统的绝热过程中,内能的变化量等于外界对系统所做的功
△U＝W
2.质量、温度相同的物体，内能必定相等吗? 不一定
结论：做功使得物体（密闭气体）温度升高
点拨精讲一、焦耳的实验
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。
高二物理人教版选修3-3课件：第十章 第1~2讲 功和内能 热和内能
第十章——热力学定律第1讲 功和内能第2讲 热和内能目标定位 1.知道做功可以改变物体的内能.2.知道热传递与内能变化的关系.3.知道热传递和做功对改变物体内能的等效结果.1预习导学 梳理·识记·点拨 2课堂讲义 理解·深化·探究3对点练习 巩固·应用·反馈预习导学 梳理·识记·点拨1.系统不从 吸热，也不向外界 的过程叫做绝热过程.2.要使系统状态通过过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态1、2决定，而与做功方式 .一、焦耳的实验外界放热绝热无关二、内能1.任何一个热力学系统都存在一个 系统的物理量，我们把它称之为系统的 .2.当系统从状态1经过过程达到状态2时，内能的增加量ΔU ＝ 就等于外界对系统所做的，即 .只依赖于自身状态内能绝热U 2－U 1功W ΔU ＝W三、热和内能1.不仅对系统 可以改变系统的内能，单纯的对系统也能改变系统的内能.2.当系统从状态1经过单纯的达到状态2，内能的增加量ΔU ＝就等于外界向系统传递的 ，即 .做功传热传热U 2－U 1热量Q ΔU ＝Q课堂讲义 理解·深化·探究一、功和内能关系的理解1.内能(1)微观：所有分子的动能和势能之和.(2)宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量.(3)状态量.2.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，在绝热过程中：(1)外界对系统做功，系统内能增加，即ΔU＝U2－U1＝W；(2)系统对外界做功，系统内能减少，即W＝ΔU.3.内能与机械能的区别和联系(1)区别：内能与机械能是两个不同的概念.(2)联系：在一定条件下可以相互转化，且总量保持不变.例1 如图1所示，活塞将汽缸分成甲、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( )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乙减小图1解析 本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决了做功的情况，对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大，对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能就减小，故D选项正确.答案 D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.例2 下列关于系统的内能的说法正确的是( )A.系统的内能是由系统的状态决定的B.分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的C.做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能D.气体在大气中绝热膨胀时对外做了功，但气体的内能不变解析 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.答案 AB二、热和内能1.传热和内能变化的关系系统在单纯传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q.2.区分三组概念(1)内能与热量：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，但是传递的是能量，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.例3 一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T比铁块1高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换的温度T2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D.达到热平衡时，两者的温度相等解析 一个系统在热交换的过程中，如果不与外界发生热交换，温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸收的热量，直到温度相等，不再发生热交换为止，而热量是热传递过程中内能的变化量，所以选项A、D都正确，选项B错误；答案 AD例4 若对物体做1 200 J的功，可使物体温度升高3 ℃，改用传热的方式，使物体温度同样升高3 ℃，那么物体应吸收________ J的热量，如果对该物体做3 000 J的功，物体的温度升高5 ℃，表明该过程中，物体应________(填“吸收”或“放出”)热量________ J.解析 做功和传热在改变物体内能上是等效的，因此物体用做功方式使温度升高3 ℃，如用吸热方式，也使温度升高3 ℃应吸收1 200 J的热量.如对物体做功3 000 J，温度升高5 ℃，而物体温度升高5 ℃，需要的功或热量应为ΔE.1 200 J＝cm×3 ℃，ΔE＝cm×5 ℃，所以ΔE＝2 000 J.Q＝ΔE－W＝－1 000 J，因此物体应放出1 000 J的热量.答案 1 200 放出 1 000对点练习 巩固·应用·反馈1234做功与内能的关系1.在下述各种现象中，不是由做功引起系统温度变化的是( )A.在阳光照射下，水的温度升高B.用铁锤不断锤打铅块，铅块温度会升高C.在炉火上烧水，水的温度升高D.电视机工作一段时间，其内部元件温度升高解析 阳光照射下水温升高是热辐射使水的温度升高，在炉火上烧水是热传导和对流使水的温度升高，用铁锤锤打铅块的过程，是做功的过程，铅块温度升高，是由于外界做功引起的.电视机工作时，电流通过各元件，电流做功使其温度升高.可见A、C不是由做功引起温度变化的，故选A、C.答案 AC2.一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( )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解析 绝热膨胀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，气体对外界做功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少.答案 D1234传热与内能的关系3.关于热传递，下列说法中正确的是( )A.热传递的实质是温度的传递B.物体间存在着温度差，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解析 热传递的实质是物体间内能的转移，故A错；热传递的条件是物体间存在温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不再发生热传递，即达到了热平衡，故B对，C错；物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是热传递引起的，还可以通过做功的方式实现，故D错.答案 B4.对于热量、功和内能，三者的说法正确的是( )A.热量、功、内能三者的物理意义等同B.热量、功都可以作为物体内能的量度C.热量、功、内能的单位不相同D.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的解析 物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，而要改变物体的内能可以通过做功或热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A错；热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的，而功是量度用做功的方式来改变物体内能多少的，B错；三者单位都是焦耳，C错；热量和功是过程量，内能是状态量，D正确.答案 D。
高中物理第10章热力学定律第2节热和内能课件新人教版选修33
• C．物体在阳光照射下温度升高 • D．反复弯折一根铁丝，弯折的部分温度升高 • 解析：A、B、D均是通过做功改变物体的内能，C项是通
过热传递的方式之一热辐射来改变物体内能，故C项正确 。
• 『想一想』 • 如图所示是热传递的三种方式——传导、对流和辐射，请在图片基础上思考以
下问题：
• (1)这三种方式在传递能量时有什么共同点？ • (2)热传递和做功都可以改变物体的内能，这两种方式在改变物体内能时本质
上又有什么不同？ • 答案：(1)热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递。 • (2)做功是其他形式的能与内能之间的转化，热传递是内能之间的转移。
课内探究
探究 功、内能、热量和温度的区别与联系
在寒冷的冬季，人们常常生火取暖，当我们双手靠近 火源，双手立即就会感受到手变热了。思考一下内能的概 念，你认为改变物体的内能有几种方式？
提示：做功和热传递
• 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，其内能一定增加。但向物体传递热量，物体的内 能却不一定增加(可能同时对外做功)。 • 2．热量和内能 • 内能是由系统状态决定的，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途径来完成。而热量是传递 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。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”。
素养提升
做功和热传递在改变物体内能上的关系