下载文档原格式
第十章——热力学定律第1讲 功和内能第2讲 热和内能目标定位 1.知道做功可以改变物体的内能.2.知道热传递与内能变化的关系.3.知道热传递和做功对改变物体内能的等效结果.1预习导学 梳理·识记·点拨 2课堂讲义 理解·深化·探究3对点练习 巩固·应用·反馈预习导学 梳理·识记·点拨1.系统不从 吸热，也不向外界 的过程叫做绝热过程.2.要使系统状态通过过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态1、2决定，而与做功方式 .一、焦耳的实验外界放热绝热无关二、内能1.任何一个热力学系统都存在一个 系统的物理量，我们把它称之为系统的 .2.当系统从状态1经过过程达到状态2时，内能的增加量ΔU ＝ 就等于外界对系统所做的，即 .只依赖于自身状态内能绝热U 2－U 1功W ΔU ＝W三、热和内能1.不仅对系统 可以改变系统的内能，单纯的对系统也能改变系统的内能.2.当系统从状态1经过单纯的达到状态2，内能的增加量ΔU ＝就等于外界向系统传递的 ，即 .做功传热传热U 2－U 1热量Q ΔU ＝Q课堂讲义 理解·深化·探究一、功和内能关系的理解1.内能(1)微观：所有分子的动能和势能之和.(2)宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量.(3)状态量.2.功和内能变化的关系做功可以改变系统的内能，功是系统内能转化的量度，在绝热过程中：(1)外界对系统做功，系统内能增加，即ΔU＝U2－U1＝W；(2)系统对外界做功，系统内能减少，即W＝ΔU.3.内能与机械能的区别和联系(1)区别：内能与机械能是两个不同的概念.(2)联系：在一定条件下可以相互转化，且总量保持不变.例1 如图1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乙减小图1解析 本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决了做功的情况，对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室气体做功，其内能应增大，对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，气体对外界做功，内能就减小，故D选项正确.答案 D借题发挥 (1)压缩气体，外界对气体做功，内能增大，温度升高，柴油机就是利用这个原理点火的.(2)在绝热过程中，末态内能大于初态内能时，ΔU为正，W为正，外界对系统做功.末态内能小于初态内能时，ΔU 为负，W为负，系统对外界做功.例2 下列关于系统的内能的说法正确的是( )A.系统的内能是由系统的状态决定的B.分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的C.做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能D.气体在大气中绝热膨胀时对外做了功，但气体的内能不变解析 系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，A对；正因为内能是由系统的状态决定的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致的，B对；做功和热传递都可以改变系统的内能，C错；气体绝热膨胀时对外界做了功，又因为与外界没有热交换，所以系统的内能要减小，故D错.答案 AB二、热和内能1.传热和内能变化的关系系统在单纯传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q.2.区分三组概念(1)内能与热量：内能是状态量，可以说系统具有多少内能而不能说传递多少内能；热量是过程量，不能说系统具有多少热量，只能说传递了多少热量.(2)热量与温度热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志.虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是能量，不是温度.(3)热量与功热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量与一定量的功相当，功是能量变化的量度，但它们之间有着本质的区别.例3 一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T比铁块1高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换的温度T2能量，则( )A.从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量B.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能减少量不等于铁块内能的增加量D.达到热平衡时，两者的温度相等解析 一个系统在热交换的过程中，如果不与外界发生热交换，温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸收的热量，直到温度相等，不再发生热交换为止，而热量是热传递过程中内能的变化量，所以选项A、D都正确，选项B错误；答案 AD例4 若对物体做1 200 J的功，可使物体温度升高3 ℃，改用传热的方式，使物体温度同样升高3 ℃，那么物体应吸收________ J的热量，如果对该物体做3 000 J的功，物体的温度升高5 ℃，表明该过程中，物体应________(填“吸收”或“放出”)热量________ J.解析 做功和传热在改变物体内能上是等效的，因此物体用做功方式使温度升高3 ℃，如用吸热方式，也使温度升高3 ℃应吸收1 200 J的热量.如对物体做功3 000 J，温度升高5 ℃，而物体温度升高5 ℃，需要的功或热量应为ΔE.1 200 J＝cm×3 ℃，ΔE＝cm×5 ℃，所以ΔE＝2 000 J.Q＝ΔE－W＝－1 000 J，因此物体应放出1 000 J的热量.答案 1 200 放出 1 000对点练习 巩固·应用·反馈1234做功与内能的关系1.在下述各种现象中，不是由做功引起系统温度变化的是( )A.在阳光照射下，水的温度升高B.用铁锤不断锤打铅块，铅块温度会升高C.在炉火上烧水，水的温度升高D.电视机工作一段时间，其内部元件温度升高解析 阳光照射下水温升高是热辐射使水的温度升高，在炉火上烧水是热传导和对流使水的温度升高，用铁锤锤打铅块的过程，是做功的过程，铅块温度升高，是由于外界做功引起的.电视机工作时，电流通过各元件，电流做功使其温度升高.可见A、C不是由做功引起温度变化的，故选A、C.答案 AC2.一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( )A.外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B.外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C.气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D.气体对外界做功，气体分子的平均动能减少解析 绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递，膨胀过程气体体积增大，气体对外界做功W＜0.由ΔU＝U2－U1＝W可知，气体内能减小.由于气体分子间的势能忽略，故气体分子的平均动能减少.答案 D1234传热与内能的关系3.关于热传递，下列说法中正确的是( )A.热传递的实质是温度的传递B.物体间存在着温度差，才能发生热传递C.热传递可以在任何情况下进行D.物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量解析 热传递的实质是物体间内能的转移，故A错；热传递的条件是物体间存在温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不再发生热传递，即达到了热平衡，故B对，C错；物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是热传递引起的，还可以通过做功的方式实现，故D错.答案 B4.对于热量、功和内能，三者的说法正确的是( )A.热量、功、内能三者的物理意义等同B.热量、功都可以作为物体内能的量度C.热量、功、内能的单位不相同D.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的解析 物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，而要改变物体的内能可以通过做功或热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A错；热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的，而功是量度用做功的方式来改变物体内能多少的，B错；三者单位都是焦耳，C错；热量和功是过程量，内能是状态量，D正确.答案 D。
