高中物理新教材同步选择性必修第三册 第3章 热力学定律1 功、热和内能的改变.pdfVIP

1功、热和内能的改变

[学习目标]1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和传热的实质.2.知道做功和传热是改

变内能的两种方式，理解做功和传热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：系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程．

2．代表性实验

(1)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)通过电流的热效应给液体加热．

3．实验结论：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．

4．内能：只依赖于热力学系统自身状态的物理量．

二、功与内能的改变

1．功与内能的改变

在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU

＝U－U，等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W.

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2．理解

(1)ΔU＝W的适用条件是绝热过程．

(2)在绝热过程中：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．

三、热与内能的改变

1．传热

(1)条件：物体的温度不同．

(2)传热：热从高温物体传到了低温物体．

2．热和内能

(1)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度．

(2)热与内能的改变

当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U－U等于外界向系统

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传递的热量Q，即ΔU＝Q.

(3)传热与做功在改变系统内能上的异同．

①做功和传热都能引起系统内能的改变．

②做功时，内能与其他形式的能发生转化；传热只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间

内能的转移．

1．判断下列说法的正误．

(1)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体．(×)

(2)做功和传热都可改变物体的内能，从效果上是等效的．(√)

(3)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量．(×)

(4)传热只能发生在两个物体间，同一物体不能发生传热．(×)

2．各种方法使物体的内能发生改变：a.电炉通电后发热；b.一杯开水放在桌面上冷却；c.阳

光照射下冰块融化；d.锯木头时，锯片发烫；e.人坐在火炉旁取暖；f.用打气筒给自行车轮胎

打气后，打气筒变热．其中属于做功使物体内能改变的是________；属于传热使物体内能改

变的是________．

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一、功与内能的改变

导学探究(1)在焦耳的许多实验中，有两个最具有代表性：一个实验是重物下落时带动叶

片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度上升；另一个实验是通过电流的热效应给液体

加热．焦耳的这两个实验说明了什么问题？

(2)如图1，在有机玻璃筒底放少量的硝化棉(燃点较低)，迅速压下活塞，观察硝化棉的变化．

图1

①你能看到什么现象？实验现象说明了什么？

②图中用力按压活塞时为什么一定要迅速？

答案(1)绝热过程中，外界对系统做的功仅由过程的始末状态决定，与做功的具体过程和方

式无关．

(2)①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，达到硝化棉的燃

点后引起硝化棉燃烧．

②迅速按下活塞是为了减少传热，尽量创造一个绝热条件．

知识深化

1．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，外界对物体做功，则W0，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；物体对外界做功，则W0.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．

2．功与内能的区别

(1)功是过程量，内能是状态量．

(2)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，相应地做功才

越多．

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，做功一定能引起内能的变化．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．

如图2所示，一定质量的理想气体密封在绝