测控指导2018学年高中物理选修3-3课件：10.1+2 功和内能 热和内能

类型一
类型二
热和内能 【例2】 下列关于物体内能的说法正确的是( ) A.物体吸收热量,内能一定增加 B.物体放出热量,内能一定减少 C.当做功和热传递同时存在时,物体的内能可能不变 D.物体对外做功,内能可能增加
类型一
类型二
点拨:改变物体的内能有两种方式:做功和热传递,不能只从一种 方式得出结论。
续表
温馨提示只要存在温度差,热传递就会进行,与原来物体内能的多 少无关。热传递过程中能量可以由内能多的物体传到内能少的物 体上,也可以由内能少的物体传到内能多的物体上。
三、改变内能的两种方式的比较
方式 内容
内能 变化
物理 实质 相互 联系
做功
热Fra Baidu bibliotek递
在绝热过程中,外界对物体做 功,物体的内能增加; 物体对外界做功,物体的内能 减少
在单纯的传热过程中,物体吸 收热量,内能增加; 物体放出热量,内能减少
其他形式的能与内能之间的 不同物体间或同一物体不同
转化
部分之间内能的转移
做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是
相同的
温馨提示(1)当一个系统的内能发生改变时,必然伴随着做功或热传 递现象。
(2)当系统与外界只有做功(或热传递)现象时,系统的内能一定改 变。
2.做功与内能变化的关系 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。 例如在绝热过程中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。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。 例如,压缩气体时,外界对气体做功,气体的内能增加,气体内能的 增加量等于外界对气体做的功;气体膨胀,是气体对外界做功,气体 内能减少,气体内能的减少量等于气体膨胀对外做的功。
一二三
2.热量:是用来衡量热传递过程中内能变化多少的一个物理量,它 是一个过程量,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。
3.热传递与系统内能变化的关系 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。
一二三
物体内能增加是否一定是从外界吸收了热量? 提示:不一定,这是因为做功和热传递都可以改变物体的内能。
类型二
点拨:在绝热过程中,外界对系统做功,系统内能增加,温度升高;系 统对外界做功,系统内能减少,温度降低。
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,外界对气体做的功W<0,由ΔU=U2-U1=W可知,气体 内能减少。由于气体分子间的势能忽略,故气体分子的平均动能减 小。故选项D正确。
概 念
区别
联系
温 度
表示物体的冷热程度,其实质 是反映了物体内部大量分子 无规则运动的激烈程度
①温度、内能:温度是影响内能的因素之
一,温度升高,内能增加;温度降低,内能减 少
内 能
物体内部所有分子的热运动 动能和分子势能的总和。一切 物体都具有内能
②内能、热量:热量是用来衡量热传递过程
中内能变化多少的
解析:当物体从外界吸收的热量Q与对外做的功W正好相等时,物 体的内能不变,选项C正确;当物体对外做功时,如果同时吸收热量Q, 且吸收的热量比对外做的功W多时,内能就可能增加,选项D正确。
答案:CD
类型一
类型二
题后反思做功和热传递在改变物体内能上是等效的,且它们可以同 时进行。它们引起内能变化的方向可以是都使系统内能增加或减 少;也可以是一个使系统内能增加,另一个使系统内能减少。
一二三
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,在瓶塞跳出的过程中,会观察到 什么现象?这个过程是外界对系统做功还是系统对 外界做功?该过程系统的内能如何变化?
提示:当瓶塞跳出时,我们会发现瓶内和瓶口处 有“白雾”产生。我们所选的研究对象是瓶内水面 上方的水蒸气,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,温度 降低。瓶内和瓶口处的“白雾”实际上是瓶内的水 蒸气遇冷液化形成的小液滴。
类型一
类型二
功和内能 【例1】 一定质量的理想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大 B.外界对气体做功,气体分子的平均动能减小 C.气体对外界做功,气体分子的平均动能增大 D.气体对外界做功,气体分子的平均动能减小
类型一
③温度、热量:热量与温度的变化有关,在
热 量
在热传递过程中,传递内能的 不发生物态变化时,物体吸收热量,内能增 多少。与物质的种类(比热容)、加,温度升高;物体放出热量,内能减少,温 质量和温度的变化量有关 度降低
概念
区别
联系
注意:温度不能“传”,热量不能“含” 吸热不一定升温(如:晶体的熔化、水的沸腾) 升温不一定吸热(也可以通过做功实现)
一二三
三、热和内能 1.热传递 (1)热传递的条件:不同物体(或一个物体的不同部分)存在温度差。 (2)热传递的方向:热量从高温物体传向低温物体。 (3)热传递的结果:最终温度相同。 (4)热传递的实质:不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的 转移。 (5)热传递的三种方式:热传导、热对流、热辐射。
1 功和内能 2 热和内能
1.了解焦耳的两个实验的原理,通过焦耳实验的探究,培养学生的 科学探索精神;理解内能的概念,掌握绝热过程中做功与内能变化 的关系。
2.知道什么是热传递,会区分热量与内能的概念;掌握单纯的传热 过程中热量与内能变化的关系;知道做功和热传递是改变系统内能 的两种方式,并且在改变系统内能上是等效的,还要知道这两种方 式在改变系统内能上的区别。
一二三
一、焦耳的实验 1.实验条件 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.代表性实验 (1)让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变为状态2,所需 外界做功的数量是相同的。即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1、2决定,而与做功的方式 无关。
答案:D
类型一
类型二
题后反思在判断做功与系统内能变化之间的关系时,应先判断系统 是否处于绝热过程,若处于绝热过程,再依据系统对外界做功,还是 外界对系统做功来判断系统内能的变化情况。
类型一
类型二
触类旁通若本题中气体是在真空中发生绝热膨胀,不考虑分子势能, 气体的内能如何变化? 答案:不变(因气体在真空中绝热膨胀,无法对外做功,故内能不变)。
温馨提示(1)内能是物体所具有的,对于物体中的某一个具体分子, 无内能可言。
(2)做功方式的多样性决定了能量转化方式的多样性,不同形式的 功对于内能的变化是等效的。
(3)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。
二、温度、内能和热量之间的区别与联系
3.功和内能的区别 (1)功是能量转化的量度,是过程量,而内能是状态量。 (2)做功过程中,能量一定会发生转化,而内能不一定变化,只有在 绝热过程中,做功才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,只有内能变化大,才可能做 功多。
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,即内能减小; 若体积缩小,外界对气体做功,W>0,即ΔU>0,即内能增加。
一二三
二、功和内能 1.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 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 统做的功相联系,是系统的一种能量,我们把它称为系统的内能。
一二三
2.绝热过程中做功与系统内能变化的关系 当系统从某一状态经过绝热过程达到另一状态时,内能的增加量 ΔU就等于外界对系统所做的功W,即ΔU=W。
类型一
类型二
触类旁通若理想气体在等容过程中吸收热量,气体的内能如何变化? 答案:内能一定增加。
一、功、内能、内能的变化之间的关系 1.内能与内能的变化 (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能之 和。在微观上由分子数、分子热运动剧烈程度和相互作用力决定, 宏观上取决于物体的温度和体积,因此物体的内能是一个状态量。 (2)当物体温度变化时,分子热运动剧烈程度发生改变,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,与中间过程及方式无关。