2015-2016学年高中物理 第十章 热力学定律 第1-2讲 功和内能 热和内能学案 新人教版选修3-3

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1、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．一、焦耳的实验1．系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程叫做绝热过程．2．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1、2决定，而与做功方式无关．二、内能1．任何一个热力学系统都存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，我们把它称之为系统的内能．2．当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的增加量ΔU＝U2－U1就等于外界对系统所

2、做的功W，即ΔU＝W.三、热和内能1．不仅对系统做功可以改变系统的内能，单纯的对系统传热也能改变系统的内能．2．当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2，内能的增加量ΔU＝U2－U1就等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q.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

3、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(　　)图1A．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乙减小答案　D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

4、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．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

5、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，但气体的内能不变答案　AB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．二、热和内能1．传热和内能变化的关系系统在单

6、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

7、着本质的区别．例3　一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，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C．达到热平衡时，铜块的温度T＝D．达到热平衡时，两者的温度相等答案　AD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

8、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；根据热平衡方程c铜m(T1－T)＝c铁m(T－T2)，解得T＝，由此可知选项C是错误的．例4　若对物体做1200J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3000J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.答案　1200