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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=U2-U1等于外界向系统
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(如内能与机械能、内能与电能等)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)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)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体.(×)
(3)(√)
做功和传热都可改变物体的内能,从效果上是等效的.
(4)(×)
在绝热过程中,外界对系统做的功小于系统内能的增加量.
(5)绝热情况下,系统内能的增量等于外界对它做的功.(√)
(6)传热只能发生在两个物体间,同一物体不能发生传热.(×)
2a.b.c.
.有各种方法可使物体的内能发生改变:电炉通电后发热;一杯开水放在桌面上冷却;
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________.
答案adfbce
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?
答案绝热过程中,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.如图,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.
(1)你能看到什么现象?实验现象说明了什么?
(2)图中用力迅速按压活塞时为什么一定要迅速?
答案(1)可以看到硝化棉燃烧.实验现象说明外界对筒内气体做功,使气体内能增加,温度
升高,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.内能
(1)物体的内能是指物体内所有分子热运动的动能和势能之和,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.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.
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,
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