功和内能热和内能课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,知识回顾,:,1.,什么叫内能？与哪些因素有关？,2.,质量、温度相同的物体，内能必定相等对吗？,物体内所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫物体的内能。温度、体积、摩尔数,错。比如,0,0,C,的冰和水。,第1页/共29页,知识回顾:1.什么叫内能？与哪些因素有关？2.质量、温度,1,物体的内能与温度和体积的关系,温度变化时分子动能变化，体积变化时分子势能变化，因此物体的内能决定于它的温度和体积，,虽然温度、体积能影响内能，但是这句话却不能作为判断两物体内能大小的依据。如，,0,O,C,的冰熔化成,O,C,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,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,第2页/共29页,物体的内能与温度和体积的关系 温度变化时分子动能变,2,一、焦耳的实验,焦耳,1818,年,12,月,24,日生于英国曼彻斯特，起初研究电学和磁学。,1840,年在英国皇家学会上宣布了电流通过导体产生热量的定律，即焦耳定律。焦耳测量了热与机械功之间的当量关系,热功当量，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。,第3页/共29页,一、焦耳的实验焦耳 1818年12月24日生于英国,3,1,绝热过程,系统只通过对外界做功或外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫做绝热过程。,2,焦耳的实验及结论,(1),热功当量实验,热量以卡为单位时与功的单位焦耳之间的数量关系,相当于单位热量的功的数量,叫做热功当量，,即,1,卡,=4.1840,焦耳,第4页/共29页,1绝热过程2焦耳的实验及结论热量以卡为单位时与功的单位焦,4,焦耳热功当量实验装置,机械功,第5页/共29页,焦耳热功当量实验装置机械功第5页/共29页,5,在测定热功当量的实验中，,重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升,。焦耳的多次实验测量表明，,只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值就相同,，即系统的状态变化是相同的。,第6页/共29页,在测定热功当量的实验中，重物下落带动叶片搅,6,焦耳热功当量实验装置,电功,(2),通过电流的热效应给水加热,第7页/共29页,焦耳热功当量实验装置电功(2)通过电流的热效应给水加热第7,7,在通过电流的热效应给水加热的实验中,，多次实验结果表明，对同一个系统，如果过程是绝热的，,只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的,，即系统的状态变化相同。,（,3,）,实验结论：,要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定，而与做功的方式无关,第8页/共29页,在通过电流的热效应给水加热的实验中，多次实,8,二、功与系统内能改变的关系,1.,做功可以改变系统的内能,外界对系统做功，系统的内能增加,系统对外界做功，系统的内能减少。,2.,功是系统内能转化的量度,3.,实质,:,其他形式的能与内能的相互转化,4.,国际单位制中，,内能和功的单位都是,焦耳,(J),U,U,2,U,1,=W,（用,U,表示,内能,；,W,表示,功,）,第9页/共29页,二、功与系统内能改变的关系1.做功可以改变系统的内能外界对,9,做功与内能的变化,做功改变物体内能的过程是将其他形式的能,(,如机械能,),与内能相互转化的过程，做功使物体内能发生变化时，内能改变了多少用做功的数值来量度。,外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少,。,需要注意的几个问题,第10页/共29页,做功与内能的变化需要注意的几个问题第10页/共29页,10,压缩气体，,外界对气体做了功，气体的内能增加，,气体内能的增加量等于外界对气体做的功的多少；,气体膨胀，,是气体对外界做功，气体内能减小，,气体内能的减少量等于气体膨胀对外做的功的多少,。,实质上对气体我们还能从另一个方面来判断，那就是看气体的体积,，被研究的,气体体积增大就一定对外做功。气体的体积减小，外界就一定对气体做功。,第11页/共29页,压缩气体，外界对气体做了功，气体的内能增加，气体内能,11,在绝热过程中，末态内能大于初态内能时，,U,为正，,W,为正，外界对系统做功。末态内能小于初态内能时，,U,为负，,W,为负，系统对外界做功,。内能和其他形式的能一样，是状态量，物体的状态一定时，它的内能也一定。和讨论重力势能一样，我们能确定的只是内能的变化。因为任何状态的内能，只有在标准参考态的值确定后，才可能做出相应的确定值。由此可知，要测得物体某一状态内能的绝对值，是不可能的。,第12页/共29页,在绝热过程中，末态内能大于初态内能时，U为正，W为正,12,动画：热传递,第13页/共29页,动画：热传递第13页/共29页,13,3,、热传递有三种方式：热传导、热对流、热辐射。,2,、发生条件：,物体之间或物体的不同部分之间存在温度差。,1,、两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，我们说热量从高温物体传到了低温物体。这样的过程叫做热传递。,第14页/共29页,3、热传递有三种方式：热传导、热对流、热辐射。2、发生条件：,14,热传导,热沿着物体传递的热传递方式,，不同物质传导热的能力各不相同，容易传导热的物体称之为热的良导体，所有金属都是热的良导体，不容易传导热的物体称之为热的不良导体，如空气、橡胶、绒毛、棉纱、木头、水、油等,第15页/共29页,热传导热沿着物体传递的热传递方式，不同物质传导热的能力各,15,热对流,靠液体或气体的流动来传递热的方式,，,热对流是液体和气体所特有的热传递方式,热辐射,热从高温物体向周围以电磁波的形式沿,直线射出去的方式,，热辐射不依赖媒介质，可在,真空中进行，温差越大，表面颜色越深，物体向,外的热辐射能力越强,第16页/共29页,热对流靠液体或气体的流动来传递热的方式，第16页/共29,三、热和内能,1,、热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。当系统从状态,1,经过单纯的传热达到状态,2,，内能的增量,U=U,2,-U,1,就等于外界向系统传递的热量,Q,，即,U=Q,。,2,、像做功一样，热量的概念也只有在涉及能量的传递时才有意义。所以不能说物体具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量。,外界没有对系统（水）做功，只对系统传热，同样能改变系统的状态。,拓展思考,：,在单纯传热过程中，系统从外界吸热，系统的内能怎么变？数量上有什么关系？若系统对外界放热呢？,第17页/共29页,三、热和内能 1、热量是在单纯的传热过程中系统内能变,17,1,、物体从外界吸热，物体内能增加。,2,、物体对外界放热，物体内能减少。,第18页/共29页,1、物体从外界吸热，物体内能增加。2、物体对外界放热，物体内,18,做功和热传递的区别,1,、做功使物体内能发生改变的时候，内能的改变就用功数值来量度外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少,热传递使物体的内能发生改变的时候，内能的改变用热量来量度的物体吸收多少热量，物体的内能就增加多少；物体放出多少热量，物体的内能就减少多少,第19页/共29页,做功和热传递的区别 1、做功使物体内能发生改变的时候，内能,19,2,做功和热传递在改变物体的内能上是等效的,3,做功和热传递在本质上是不同的：,做功使物体的内能改变，是其他形式的能量和内能之间的转化（不同形式能量间的转化）,热传递使物体的内能改变，是物体间内能的转移（同种形式能量的转移）,第20页/共29页,2做功和热传递在改变物体的内能上是等效的 3做功和热传,20,例,1.,如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞,(,连同拉杆,),是绝热的，且不漏气。以,E,甲,、,E,乙,分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中,(,),A,E,甲,不变，,E,乙,减小,B,E,甲,不变，,E,乙,增大,C,E,甲,增大，,E,乙,不变,D,E,甲,增大，,E,乙,减小,D,第21页/共29页,例1.如图所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同,21,例,2.,绝热过程中，外界压缩气体做功,20 J,，下列说法中正确的是,(,),A,气体内能一定增加,20 J,B,气体内能增加必定小于,20 J,C,气体内能增加可能小于,20 J,D,气体内能可能不变,A,第22页/共29页,例2.绝热过程中，外界压缩气体做功20 J，下列说法中正确的,22,例,3.,采用绝热,(,即不与外界交换热量,),的方式使一定量的气体由初状态,A,变化至终状态,B,。对于不同的绝热方式，下面说法中正确的是,(,),A,对气体所做的功不同,B,对气体所做的功相同,C,对气体不需做功，因为没有能量的传递,D,可以确定,A,状态的内能,B,第23页/共29页,例3.采用绝热(即不与外界交换热量)的方式使一定量的气体由初,23,例,4.,如图所示，容器,A,、,B,中各有一个可自由移动的活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定，,A,、,B,的底部由带阀门,K,的管道相连，整个装置与外界绝热，原先,A,中水面比,B,中高，打开阀门，使,A,中的水逐渐向,B,中流，最后达到平衡，在这个过程中,(,),A,大气压力对水做功，水的内能增加,B,水克服大气压力做功，水的内能减少,C,大气压力对水不做功，水的内能不变,D,大气压力对水不做功，水的内能增加,D,第24页/共29页,例4.如图所示，容器A、B中各有一个可自由移动的活塞，活塞下,24,1.,金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是,(),A,迅速向里推活塞,B,迅速向外拉活塞,C,缓慢向里推活塞,D,缓慢向外拉活塞,A,2.,一个物体以较大的初速度沿粗糙的斜面向上滑行，在物体上滑的过程中，物体内分子的平均动能将,，物体的机械能将,，物体的内能将,。,(,填“增大”“不变”或“减小”,),增大,减小,增大,第25页/共29页,1.金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物有可能使气缸中柴油,25,二、热和内能,在外界对系统不做功的情况下，外界与系统传递的热量等于系统内能的改变量,U,Q,系统从外界吸热，系统的内能增加,系统向外界放热，系统的内能减少,第26页/共29页,二、热和内能在外界对系统不做功的情况下，外界与系统传递的热量,26,1.热量是单纯的传热过程中系统内能变化的一个量度，是一个,过程量,，不能讲在某个时刻物体具有多少热量,应该讲在热传递过程中有多少热量从高温物体传递到了低温物体,第27页/共29页,1.热量是单纯的传热过程中系统内能变化的一个量度，是一个过程,27,2.做功和热传递对改变物体的内能的区别,2),做功,是内能和其他形式的能发生转化,热传递,是不同物体或同一物体不同部分间内能的转移,1)做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是,等效的,，都能引起系统内能的改变，但是它们还是有,重要区别,的,第28页/共29页,2.做功和热传递对改变物体的内能的区别2)做功是内能和其他形,28,感谢您的观赏,第29页/共29页,感谢您的观赏第29页/共29页,29,