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思考：思考：冬天搓手可使双手变暖；冬天搓手可使双手变暖；向手吹气也可使双手变暖，是什么原向手吹气也可使双手变暖，是什么原因使温度发生了变化呢？因使温度发生了变化呢？物体的内能与温度和体积的关系物体的内能与温度和体积的关系 温度变时分子动能变，体积变时分子势温度变时分子动能变，体积变时分子势能变，因此物体的内能决定于它的温度和体能变，因此物体的内能决定于它的温度和体积，但是这句话却不能作为判断两物体内能积，但是这句话却不能作为判断两物体内能大小的依据。如两物体温度和体积均相同，大小的依据。如两物体温度和体积均相同，而内能却没有确定的关系。再如，而内能却没有确定的关系。再如，0OC的冰的冰熔化成熔化成0OC水体积减小，不能就此认为其势水体积减小，不能就此认为其势能也减小，而应该从改变内能的方式上分析能也减小，而应该从改变内能的方式上分析,冰熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不冰熔化过程吸收热量，内能增加，而温度不变，所增加的只是分子的势能变，所增加的只是分子的势能 一、焦耳的实验一、焦耳的实验(Joule experiment)Joule experiment)焦耳实验揭示了热量与功之间焦耳实验揭示了热量与功之间确定的当量关系（卡确定的当量关系（卡4.186焦耳）焦耳），表明机械运动或电磁运动与热运动，表明机械运动或电磁运动与热运动之间是可以相互转化的它启迪人们之间是可以相互转化的它启迪人们继续发现了各种物质运动之间的相互继续发现了各种物质运动之间的相互转化关系，为能量转化和守恒定律的转化关系，为能量转化和守恒定律的建立奠定了基础建立奠定了基础 焦耳在做热功当量实验焦耳在做热功当量实验实验一：对系统做机械功实验一：对系统做机械功 重物下落带动轮重物下落带动轮叶旋转，通过搅拌对叶旋转，通过搅拌对绝热容器内的液体做绝热容器内的液体做功，使液体升温，即功，使液体升温，即状态发生变化。状态发生变化。结论：结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值就相同，即系统状态的变化是相同的。就相同，即系统状态的变化是相同的。实验二：对系统做电功实验二：对系统做电功 电流通过电热电流通过电热丝使绝热容器内的丝使绝热容器内的液体温度升高。液体温度升高。结论：结论：对同一系统，在绝热过程中只要所做的电功相对同一系统，在绝热过程中只要所做的电功相同，系统温度上升的数值就相同，即系统的状态变化同，系统温度上升的数值就相同，即系统的状态变化相同。相同。从焦耳的实验中可以得出什么结论？从焦耳的实验中可以得出什么结论？1.1.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与与做功方式做功方式无关，仅与无关，仅与做功数量做功数量有关。有关。2.2.测出了热功的数量关系（热与机械功之间测出了热功的数量关系（热与机械功之间的数量量关系），为热力学第一定律和能量的数量量关系），为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。守恒定律的建立奠定了实验基础。在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于做功的决定，不依赖于做功的具具体过程和方式体过程和方式。类比思考类比思考：哪些力做功仅由物体的起点和终点：哪些力做功仅由物体的起点和终点两个位置决定，与物体的运动路径无关？两个位置决定，与物体的运动路径无关？重力重力 电场力电场力 重力做功对应重力势能重力做功对应重力势能电场力做功对应电势能（电能）电场力做功对应电势能（电能）在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于做功的决定，不依赖于做功的具具体过程和方式体过程和方式。功是能量转化的量度功是能量转化的量度内能U：只依赖于系统自身状态的物理量：只依赖于系统自身状态的物理量内能与状态参量温度、体积有关内能与状态参量温度、体积有关 即由它的状态决定即由它的状态决定 内能的增加量内能的增加量UU2U1等于外界对系等于外界对系统所做的功统所做的功UW二、内能二、内能拓展思考：拓展思考：在绝热过程中，外界对系统做功，系在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能怎么变？数量上有什么关系？若系统对统的内能怎么变？数量上有什么关系？若系统对外界做功呢？外界做功呢？2、当系统从状态、当系统从状态1经过绝热过程达到状态经过绝热过程达到状态2时，时，内能的增加量内能的增加量 UU2U1就等于外界对系统所就等于外界对系统所做的功做的功W，即，即U=W。拓展 对于气体在膨胀或压缩的情况下，气对于气体在膨胀或压缩的情况下，气体做功有如下结论：膨胀时气体对外界做体做功有如下结论：膨胀时气体对外界做功；压缩时外界对气体做功。也即气体体功；压缩时外界对气体做功。也即气体体积增大，则气体对外界做功；气体体积减积增大，则气体对外界做功；气体体积减小，则外界对气体做功若在绝热的情况小，则外界对气体做功若在绝热的情况下，气体对外界做功其内能减少；外界对下，气体对外界做功其内能减少；外界对气体做功其内能增加气体做功其内能增加 呈现雾状呈现雾状1.系统指的是什么？系统指的是什么？实验研究的对象是瓶中的气体与打气筒中的气体，实验研究的对象是瓶中的气体与打气筒中的气体，那么我们的系统也就是这二部分气体。那么我们的系统也就是这二部分气体。2.出现了什么现象？出现了什么现象？3.为什么会呈现雾状？为什么会呈现雾状？为什么会呈现雾状？为什么会呈现雾状？当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统当用打气筒向瓶内打气时，外界对系统做功，使得系统的内能增加，温度升高，做功，使得系统的内能增加，温度升高，压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出。看到雾压强增大，使瓶塞从瓶口中喷出。看到雾状物的原因在于，在塞子突然跳起时，气状物的原因在于，在塞子突然跳起时，气体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度下体绝热膨胀对外做功，内能减少，温度下降，水蒸汽（或酒精蒸气）有一部分被液降，水蒸汽（或酒精蒸气）有一部分被液化成小液滴化成小液滴练习练习一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设一定质量的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（气体分子间的势能可忽略，则在此过程中（）A A外界对气体做功，气体分子的平均动能增加外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B B外界对气体做功，气体分子的平均动能减少外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C C气体对外界做功，气体分子的平均动能增加气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D D气体对外界做功，气体分子的平均动能减少气体对外界做功，气体分子的平均动能减少D1.下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A 分子的动能与分子的势能的和叫做这个分分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能子的内能B 物体的分子势能由物体的温度和体积决定物体的分子势能由物体的温度和体积决定C 物体的速度增大时，物体的内能增大物体的速度增大时，物体的内能增大D 物体的内能减小时，物体的温度可能增加物体的内能减小时，物体的温度可能增加D练习巩固练习巩固2.一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能和内能的变化，下列判断中正确的是（和内能的变化，下列判断中正确的是（）A 物体的机械能和内能都不变物体的机械能和内能都不变B 物体的机械能减少，内能不变物体的机械能减少，内能不变 C 物体的机械能增加，内能增加物体的机械能增加，内能增加D 物体的机械能减少，内能增加物体的机械能减少，内能增加D3.3.如如图图所所示示,绝绝热热具具有有一一定定质质量量的的活活塞塞,活活塞塞的的上上部部封封闭闭着着气气体体,下下部部为为真真空空,活活塞塞与与器器壁壁的的摩摩擦擦忽忽略略不不计计,置置于于真真空空中中的的轻轻弹弹簧簧的的一一端端固固定定于于理理想想气气体体容容器器的的底底部部.另另一一端端固固定定在在活活塞塞上上,弹弹簧簧被被压压缩缩后后用用绳绳扎扎紧紧,此此时时弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能为为E EP P(弹弹簧簧处处于于自自然然长长度度时时的的弹弹性性势势能能为为零零),),现现绳绳突突然然断断开开,弹弹簧簧推推动动活活塞塞向向上上运运动动,经经过过多多次次往往复运动后活塞静止复运动后活塞静止,气体达到平衡态气体达到平衡态,经过此过程经过此过程（）A AE EP P全部转换为气体的内能全部转换为气体的内能B.EB.EP P一部分转换成活塞的重力势能一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍其余部分仍 为弹簧的弹性势能为弹簧的弹性势能C CE EP P全部转换成活塞的重力势能和气体的内能全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D DE EP P一部分转换成活塞的重力势能一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换一部分转换 为气体的内能为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能其余部分仍为弹簧的弹性势能理想理想气体气体 D
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