功熱和內(nèi)能的改變（課件）-高二物理精講練（人教版2019選擇性）

第三章：熱力學(xué)定律高中物理選擇性必修第三冊(cè)制作：陳慶威本章導(dǎo)引01.冷熱變化是最早引起人們關(guān)注的自然現(xiàn)象之一。春夏秋冬，溫暑涼寒，何時(shí)何處不與冷熱相關(guān)？人類不但掌握了精確的測溫控溫方法，還可以人工產(chǎn)生高熱和深冷，在高熱和深冷的“世界”里不斷發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)奇跡。可以說，現(xiàn)代科技的每一項(xiàng)成功——不論是試管嬰兒的誕生，還是探索原子世界的奧秘；不論是雜交水稻的培育，還是駕駛“神舟”遨游太空，都離不開“冷熱”的學(xué)問?？茖W(xué)家視角02.從對(duì)一切其他的已知物理和化學(xué)過程的這類研究中可以得出這樣的結(jié)論，自然界作為整體來說它蘊(yùn)藏著一定數(shù)量的能量，它既不會(huì)減少，也不會(huì)增加……——亥姆霍茲第三章：第1節(jié)功、熱和內(nèi)能的改變高中物理選擇性必修第三冊(cè)制作：陳慶威目錄CONTENT高中物理選擇性必修第三冊(cè)焦耳的實(shí)驗(yàn)功與內(nèi)能的改變熱與內(nèi)能的改變總結(jié)提升問題？00.高中物理選擇性必修第三冊(cè)

在空氣壓縮引火儀底部放置少量的硝化棉，迅速壓下筒中的活塞，可以觀察到硝化棉燃燒的火苗。為什么筒底的硝化棉會(huì)被點(diǎn)燃呢？你能解釋這個(gè)現(xiàn)象嗎？熱力學(xué)系統(tǒng)01.高中物理選擇性必修第三冊(cè)19世紀(jì)30年代，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，為了使系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)發(fā)生變化，既可以向它傳熱，也可以對(duì)它做功。焦耳的實(shí)驗(yàn)第一部分熱力學(xué)系統(tǒng)01.高中物理選擇性必修第三冊(cè)

1840年開始，英國物理學(xué)家焦耳進(jìn)行了多種多樣的實(shí)驗(yàn)，以求精確測定外界對(duì)系統(tǒng)做功和傳熱對(duì)于系統(tǒng)狀態(tài)的影響，以及功與熱的相互關(guān)系。這項(xiàng)研究工作為熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的建立奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。焦耳（JamesPrescottJoule，1818—1889）焦耳的實(shí)驗(yàn)102.高中物理選擇性必修第三冊(cè)①實(shí)驗(yàn)裝置：用絕熱性能良好的材料制作容器，容器中安裝著葉片組成的攪拌器。系統(tǒng)不從外界吸熱，也不向外界放熱的過程叫作絕熱過程。高中物理選擇性必修第三冊(cè)②實(shí)驗(yàn)原理：重物下落時(shí)帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌容器中的水，水由于摩擦而溫度上升。重力做功相同水溫上升數(shù)值相同系統(tǒng)狀態(tài)變化相同焦耳的實(shí)驗(yàn)103.高中物理選擇性必修第三冊(cè)②實(shí)驗(yàn)原理：讓正在下降的重物帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電流通過浸在液體中的電阻絲，由電流的熱效應(yīng)給液體加熱，使液體溫度上升。①實(shí)驗(yàn)裝置：電流做的功相同系統(tǒng)溫度上升數(shù)值相同系統(tǒng)狀態(tài)變化相同焦耳的實(shí)驗(yàn)204.實(shí)驗(yàn)結(jié)論05.高中物理選擇性必修第三冊(cè)

焦耳的這些實(shí)驗(yàn)最終表明：在各種不同的絕熱過程中，如果使系統(tǒng)從狀態(tài)1變?yōu)闋顟B(tài)2，所需外界做功的數(shù)量是相同的。也就是說，要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由過程始末兩個(gè)狀態(tài)1、2決定，而與做功的方式無關(guān)。內(nèi)能06.高中物理選擇性必修第三冊(cè)內(nèi)能：任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，這個(gè)物理量在兩個(gè)狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過程中對(duì)系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系。我們把這個(gè)物理量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能。微觀定義（分子動(dòng)理論對(duì)內(nèi)能的定義）：物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。功與內(nèi)能的改變第二部分功與內(nèi)能的改變01.高中物理選擇性必修第三冊(cè)1.在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中，當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過絕熱過程達(dá)到狀態(tài)2時(shí)ΔU=U2-U12.在絕熱過程中，外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加；系統(tǒng)對(duì)外做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少。ΔU1=W做一做——功轉(zhuǎn)內(nèi)能實(shí)驗(yàn)02.高中物理選擇性必修第三冊(cè)熱與內(nèi)能的改變第三部分問題與思考01.高中物理選擇性必修第三冊(cè)熱傳遞：兩個(gè)溫度不同的物體A、B相互接觸時(shí)，溫度低的物體B要升溫，我們說，熱量從高溫物體A傳到了低溫物體B。這個(gè)過程稱之為熱傳遞(傳熱)。思考：系統(tǒng)在狀態(tài)1、2時(shí)的內(nèi)能分別為U1、U2，若系統(tǒng)經(jīng)過單純的傳熱過程從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2時(shí)外界對(duì)系統(tǒng)傳遞的熱量為Q，則Q與內(nèi)能變化量之間存在怎樣的關(guān)系？熱與內(nèi)能的改變02.高中物理選擇性必修第三冊(cè)△U=U2—U1=Q單純的傳熱過程中熱量和內(nèi)能的關(guān)系：

即在外界對(duì)系統(tǒng)不做功的情況下，外界傳遞給系統(tǒng)的熱量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量。若物體吸熱，Q>0，則ΔU>0，內(nèi)能增加；若物體放熱，Q<0，則ΔU<0，內(nèi)能減少.改變內(nèi)能的兩種方式對(duì)比03.高中物理選擇性必修第三冊(cè)做功熱傳遞絕熱過程單純傳熱等效思考，如果做功和傳熱都發(fā)生，內(nèi)能如何變化？請(qǐng)預(yù)習(xí)下一節(jié)。△U＝W△U＝Q總結(jié)提升第四部分高中物理選擇性必修第三冊(cè)課堂小結(jié)0201焦耳的實(shí)驗(yàn)功與內(nèi)能的改變熱與內(nèi)能的改變?cè)诮^熱過程中，外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加；系統(tǒng)對(duì)外做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少。03△U=U2—U1=QΔU=U2-U1=W例題1例題精選01.【參考答案】B高中物理選擇性必修第三冊(cè)

下列現(xiàn)象中，通過傳熱的方法來改變物體內(nèi)能的是（）A．打開電燈開關(guān)，燈絲的溫度升高，內(nèi)能增加B．太陽能熱水器在陽光照射下，水的溫度逐漸升高C．用磨刀石磨刀時(shí)，刀片的溫度升高，內(nèi)能增加D．打擊鐵釘，鐵釘?shù)臏囟壬?，?nèi)能增加解析例題解析02.高中物理選擇性必修第三冊(cè)【解析】A．打開電燈開關(guān)，燈絲的溫度升高，是通過電流做功的方法來改變物體內(nèi)能的，A錯(cuò)誤；B．太陽能熱水器中水的內(nèi)能增加是以傳熱方式進(jìn)行的，B正確；C．用磨刀石磨刀時(shí)，刀片溫度升高，是通過摩擦力做功的方法來改變物體內(nèi)能的，C錯(cuò)誤；D．打擊鐵釘，鐵釘溫度升高，是通過做功的方法來改變物體內(nèi)能的，D錯(cuò)誤。故選B。例題2例題精選03.【參考答案】B高中物理選擇性必修第三冊(cè)關(guān)于系統(tǒng)的內(nèi)能及其變化，下列說法中正確的是（

）A．系統(tǒng)的溫度改變時(shí)，其內(nèi)能必定改變B．系統(tǒng)對(duì)外做功，其內(nèi)能不一定改變；系統(tǒng)向外傳遞熱量，其內(nèi)能不一定改變C．對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能必定改變；系統(tǒng)向外傳出一定熱量，其內(nèi)能必定改變D．若系統(tǒng)與外界不發(fā)生熱交換，則系統(tǒng)的內(nèi)能必定不改變解析例題解析04.高中物理選擇性必修第三冊(cè)【解析】A．一定質(zhì)量的物體，其內(nèi)能由溫度和體積共同決定，物體的溫度改變時(shí)，其內(nèi)能不一定改變，故A錯(cuò)誤；BC．物體對(duì)外做功的同時(shí)如果從外界吸收熱量或者同時(shí)有別的物體還對(duì)它做功，那么物體的內(nèi)能就不一定改變；向物體傳遞熱量的時(shí)候，如果物體同時(shí)放熱或者有別的物體對(duì)它做功，那么物體的內(nèi)能也不一定改變，故C錯(cuò)誤、B正確；D．不發(fā)生熱傳遞的話，也可以是對(duì)外界做功或者外界對(duì)物體做功，一樣可以改變物體的內(nèi)能，故D錯(cuò)誤。故選B。例題3例題精選05.【參考答案】B高中物理選擇性必修第三冊(cè)

把浸有乙醚的一小塊棉花放在厚玻璃筒的底部，當(dāng)快速下壓活塞時(shí)，由于被壓縮的空氣驟然變熱，溫度升高，達(dá)到了乙醚的燃點(diǎn)，使浸有乙醚的棉花燃燒起來，此實(shí)驗(yàn)的目的是要說明（）A．做功可以升高物體的溫度B．做功可以改變物體的內(nèi)能C．做功一定可以增加物體的內(nèi)能D．做功可以增加物體的熱量解析例題解析06.高中物理選擇性必修第三冊(cè)【解析】AB．當(dāng)用力壓活塞時(shí)，活塞壓縮玻璃筒內(nèi)的空氣，對(duì)空氣做功，空氣的內(nèi)能增加，溫度升高，當(dāng)達(dá)到乙醚著火點(diǎn)時(shí)，筒內(nèi)棉花就會(huì)燃燒起來．此實(shí)驗(yàn)說明了：外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．改變物體的內(nèi)能有做功和熱傳遞，做功不一定增加物體的內(nèi)能，還需考慮熱傳遞；做功改變物體的內(nèi)能，宏觀表現(xiàn)為物體溫度的變化，并非增加熱量，故CD錯(cuò)誤。故選B。例題4例題精選07.【參考答案】AC高中物理選擇性必修第三冊(cè)

（多選）夏季天氣溫差比較大，充足的車胎經(jīng)過正午陽光的曝曬易爆胎。若車胎內(nèi)的氣體可視為理想氣體，爆胎前車胎內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，爆胎過程時(shí)間極短，可看作絕熱過程。關(guān)于車胎內(nèi)的氣體，下列說法正確的是（）A．爆胎前隨著氣溫的升高，車胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大B．爆胎前隨著氣溫的升高，車胎內(nèi)氣體吸收熱量，對(duì)外做功，內(nèi)能不變C．爆胎過程中，車胎內(nèi)氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小D．爆胎過程中，車