功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能

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1、會計學1功和內(nèi)能功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能熱和內(nèi)能引入：古時候與鉆木取火；冬天搓手引入：古時候與鉆木取火；冬天搓手可使雙手變暖；向手吹氣也可使雙手可使雙手變暖；向手吹氣也可使雙手變暖，是什么原因使物體的溫度發(fā)生變暖，是什么原因使物體的溫度發(fā)生了變化呢？了變化呢？第1頁/共20頁實驗錄像：壓縮空氣引火實驗錄像：壓縮空氣引火演示演示:在有機玻璃筒底放置少量的易燃物在有機玻璃筒底放置少量的易燃物,例如蓬例如蓬松的棉花松的棉花,迅速壓下筒中的活塞迅速壓下筒中的活塞,觀察筒底物品的變觀察筒底物品的變化。化。第2頁/共20頁實驗錄像：鉆木取火實驗錄像：鉆木取火第3頁/共20頁這兩個實驗說明了什么？這兩個實驗說明了

2、什么？第4頁/共20頁焦耳的實驗焦耳的實驗 焦耳實驗揭示了熱量與功之間確定焦耳實驗揭示了熱量與功之間確定的當量關(guān)系（卡的當量關(guān)系（卡4.186焦耳），表焦耳），表明機械運動或電磁運動與熱運動之間是明機械運動或電磁運動與熱運動之間是可以相互轉(zhuǎn)化的它啟迪人們繼續(xù)發(fā)現(xiàn)可以相互轉(zhuǎn)化的它啟迪人們繼續(xù)發(fā)現(xiàn)了各種物質(zhì)運動之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，了各種物質(zhì)運動之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，為能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的建立奠定了基為能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的建立奠定了基礎(chǔ)礎(chǔ) 系統(tǒng)只由于外界對它做功而與外界交換能系統(tǒng)只由于外界對它做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫樣的過

3、程叫絕熱過程絕熱過程絕熱過程：絕熱過程：第5頁/共20頁實驗一：對系統(tǒng)做機械功實驗一：對系統(tǒng)做機械功 重物下落帶動輪葉旋轉(zhuǎn)，通過攪拌對絕熱容器內(nèi)重物下落帶動輪葉旋轉(zhuǎn)，通過攪拌對絕熱容器內(nèi)的液體做功，使液體升溫，即狀態(tài)發(fā)生變化。的液體做功，使液體升溫，即狀態(tài)發(fā)生變化。結(jié)論：結(jié)論：只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值就相同，即系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的。就相同，即系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的。焦耳實驗是一個需要焦耳實驗是一個需要在絕熱過程中完成的在絕熱過程中完成的實驗實驗第6頁/共20頁實驗二：對系統(tǒng)做電功實驗二：對系統(tǒng)做電功 電流通過電熱電流通過電熱絲使絕熱

4、容器內(nèi)的絲使絕熱容器內(nèi)的液體溫度升高。液體溫度升高。結(jié)論：結(jié)論：對同一系統(tǒng)，在絕熱過程中只要所做的電對同一系統(tǒng)，在絕熱過程中只要所做的電功相同，系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值就相同，即系統(tǒng)的功相同，系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值就相同，即系統(tǒng)的狀態(tài)變化相同。狀態(tài)變化相同。第7頁/共20頁焦耳的實驗說明什么問題？焦耳的實驗說明什么問題？在各種不同的絕熱過程中，如果使系統(tǒng)從狀在各種不同的絕熱過程中，如果使系統(tǒng)從狀態(tài)態(tài)1變?yōu)闋顟B(tài)變?yōu)闋顟B(tài)2，所需外界做功的數(shù)量是相同的。，所需外界做功的數(shù)量是相同的。也就是說，也就是說，在各種不同的絕熱過程中，要使系在各種不同的絕熱過程中，要使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由始末兩個狀統(tǒng)狀態(tài)發(fā)

5、生變化，做功的數(shù)量只由始末兩個狀態(tài)決定，與做功方式無關(guān)。態(tài)決定，與做功方式無關(guān)。第8頁/共20頁 內(nèi)內(nèi) 能能 任何一個熱力學系統(tǒng)都必定存在一個任何一個熱力學系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于系統(tǒng)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)自身狀態(tài)的物理量，這個物理量在兩個狀態(tài)間的差別與的物理量，這個物理量在兩個狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過程中對系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系。我們把這個外界在絕熱過程中對系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系。我們把這個物理量稱為系統(tǒng)的物理量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能內(nèi)能。當系統(tǒng)從狀態(tài)當系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過絕熱過程達到狀態(tài)經(jīng)過絕熱過程達到狀態(tài)2時，時，內(nèi)能的增加量內(nèi)能的增加量 U=U2-U1就等于外界對系統(tǒng)所做的功就等于外界對系統(tǒng)所做的功W，

6、即，即 U=W。第9頁/共20頁思考：思考：在絕熱過程中，若系統(tǒng)對外界做功呢，系在絕熱過程中，若系統(tǒng)對外界做功呢，系統(tǒng)的內(nèi)能怎么變？統(tǒng)的內(nèi)能怎么變？第10頁/共20頁實驗錄像：氣體膨脹實驗錄像：氣體膨脹演示：演示：在燒瓶里加入水，水的上方有水蒸氣。用帶孔在燒瓶里加入水，水的上方有水蒸氣。用帶孔橡皮塞把瓶口塞住，向瓶內(nèi)打氣，當瓶塞跳出時，觀橡皮塞把瓶口塞住，向瓶內(nèi)打氣，當瓶塞跳出時，觀察瓶內(nèi)的變化。察瓶內(nèi)的變化。第11頁/共20頁由此可知：由此可知：由此可知：由此可知：1 1 1 1絕熱過程中，外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加絕熱過程中，外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加絕熱過程中，外界對物體做功，物

7、體的內(nèi)能增加絕熱過程中，外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加 2 2絕熱過程中絕熱過程中，物體對外界做功，物體的內(nèi)能減少物體對外界做功，物體的內(nèi)能減少 第12頁/共20頁 熱傳遞有三種方式：熱傳遞有三種方式：熱傳導、熱對流、熱輻射。熱傳導、熱對流、熱輻射。發(fā)生條件：發(fā)生條件：物體之間或物體的不同部分之間存在溫物體之間或物體的不同部分之間存在溫度差。度差。兩個溫度不同的物體相互接觸時兩個溫度不同的物體相互接觸時溫度高溫度高的物體要的物體要降降溫溫，溫度低溫度低的物體要的物體要升溫升溫，我們說熱量從高溫物體傳，我們說熱量從高溫物體傳到了低溫物體。這樣的過程叫做到了低溫物體。這樣的過程叫做熱傳遞熱傳遞。熱

8、傳遞熱傳遞第13頁/共20頁熱和內(nèi)能熱和內(nèi)能 熱量是在熱量是在單純的傳熱過程單純的傳熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。當系統(tǒng)從狀態(tài)量度。當系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過單純的傳熱達到狀態(tài)經(jīng)過單純的傳熱達到狀態(tài)2，內(nèi)能的增量，內(nèi)能的增量 U=U2-U1就等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量就等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q，即，即 U=Qu 像做功一樣，熱量的概念也只有在涉及能量的傳遞時才有意像做功一樣，熱量的概念也只有在涉及能量的傳遞時才有意義。所以不能說物體具有多少熱量，只能說物體吸收或放出了多義。所以不能說物體具有多少熱量，只能說物體吸收或放出了多少熱量。少熱量。外界沒有對系統(tǒng)（水）做外界沒有對系統(tǒng)（水）做功，

9、只對系統(tǒng)傳熱，同樣能功，只對系統(tǒng)傳熱，同樣能改變系統(tǒng)的熱力學狀態(tài)。改變系統(tǒng)的熱力學狀態(tài)。思考：思考：在單純傳熱過程中，若系統(tǒng)對外界放熱呢，系統(tǒng)在單純傳熱過程中，若系統(tǒng)對外界放熱呢，系統(tǒng)的內(nèi)能怎么變？的內(nèi)能怎么變？第14頁/共20頁1 1、物體從外界吸熱，物體內(nèi)能增加。、物體從外界吸熱，物體內(nèi)能增加。2 2、物體對外界放熱，物體內(nèi)能減少。、物體對外界放熱，物體內(nèi)能減少。在單純傳熱過程中在單純傳熱過程中第15頁/共20頁做功和熱傳遞的區(qū)別做功和熱傳遞的區(qū)別做功和熱傳遞的區(qū)別做功和熱傳遞的區(qū)別 1.1.絕絕絕絕熱熱熱熱過過過過程程程程中中中中，做做做做功功功功使使使使物物物物體體體體內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)能能能能

10、發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)生生生生改改改改變變變變的的的的時時時時候候候候，內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)能能能能的的的的改改改改變變變變就就就就用用用用功功功功數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)值值值值來來來來量量量量度度度度外外外外界界界界對對對對物物物物體體體體做做做做多多多多少少少少功功功功，物物物物體體體體的的的的內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)能能能能就就就就增增增增加加加加多多多多少少少少；物物物物體體體體對對對對外界做多少功，物體的內(nèi)能就減少多少外界做多少功，物體的內(nèi)能就減少多少外界做多少功，物體的內(nèi)能就減少多少外界做多少功，物體的內(nèi)能就減少多少 熱熱熱熱傳傳傳傳遞遞遞遞使使使使物物物物體體體體的的的的內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)能能能能發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)生生生生改改改改變變變變的的的的時時時時

11、候候候候，內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)能能能能的的的的改改改改變變變變用用用用熱熱熱熱量量量量來來來來量量量量度度度度的的的的物物物物體體體體吸吸吸吸收收收收多多多多少少少少熱熱熱熱量量量量，物物物物體體體體的的的的內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)能能能能就就就就增增增增加加加加多多多多少少少少；物物物物體體體體放放放放出出出出多多多多少少少少熱熱熱熱量量量量，物體的內(nèi)能就減少多少物體的內(nèi)能就減少多少物體的內(nèi)能就減少多少物體的內(nèi)能就減少多少 第16頁/共20頁2 2做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的 3做功和熱傳遞在本質(zhì)

12、上是不同的：做功和熱傳遞在本質(zhì)上是不同的：做做功功使使物物體體的的內(nèi)內(nèi)能能改改變變，是是其其他他形形式式的的能能量量和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化（不同形式能量間的轉(zhuǎn)化）和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化（不同形式能量間的轉(zhuǎn)化）熱傳遞使物體的內(nèi)能改變，是物體間內(nèi)能的熱傳遞使物體的內(nèi)能改變，是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移（同種形式能量的轉(zhuǎn)移）轉(zhuǎn)移（同種形式能量的轉(zhuǎn)移）第17頁/共20頁1.一個鐵塊沿斜面勻速滑下，關(guān)于物體的機械能一個鐵塊沿斜面勻速滑下，關(guān)于物體的機械能和內(nèi)能的變化，下列判斷中正確的是（和內(nèi)能的變化，下列判斷中正確的是（）A 物體的機械能和內(nèi)能都不變物體的機械能和內(nèi)能都不變B 物體的機械能減少，內(nèi)能不變物體的機械能減少，內(nèi)能

13、不變 C 物體的機械能增加，內(nèi)能增加物體的機械能增加，內(nèi)能增加D 物體的機械能減少，內(nèi)能增加物體的機械能減少，內(nèi)能增加D第18頁/共20頁2.2.一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程。一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程。設(shè)氣體分子間的勢能可忽略，則在此過程中設(shè)氣體分子間的勢能可忽略，則在此過程中（）A A外界對氣體做功，氣體分子的平均動能增加外界對氣體做功，氣體分子的平均動能增加B B外界對氣體做功，氣體分子的平均動能減少外界對氣體做功，氣體分子的平均動能減少C C氣體對外界做功，氣體分子的平均動能增加氣體對外界做功，氣體分子的平均動能增加D D氣體對外界做功，氣體分子的平均動能減少氣體對外界做功，氣體分子的平均動能減少D第19頁/共20頁