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课件网) §3.1 功、热和内能的改变 高二物理（人教版2019） 选择性必修 第三册 第三章 热力学定律 情景：如果有一天你流落荒岛 如何才能生火？ 一、焦耳的实验 系统只由于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. 绝热过程： 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。 焦耳的实验 在焦耳研究功与热等效性的许多实验中，有两个最具代表性。一个是让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升；另一个是通过电流的热效应给水加热。 焦耳的实验1 绝热过程 问题2：相同质量物体下落的不同高度，重力做功会有什么关系？水的温度升高相同吗？ 问题1：相同质量物体下落相同的高度,重力做功会有什么关系？水的温度升高相同吗？ 问题3：不同物体下落不同高度，但重力做功相同，水的温度升高相同吗？ 焦耳的实验1 焦耳的多次实验测量表明： WG相同 t相同 内能的改变相同 焦耳的实验2 问题：如果不同的电流，经过不同的时间，但电流做功相同，水的温度升高相同吗？ 多次实验结果表明（如果过程是绝热的）： W电相同 t相同 内能的改变相同 焦耳的实验 始末状态，是不是似曾相识 结论：在各种不同的绝热过程中， 只与始末两个状态决定 内能的变化与做功的过程和方式无关 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始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。 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 内能与状态参量温度、体积有关，即由它的状态决定 系统状态：实质就是物体的内能U。 热传递 做功 改变内能的两种方式 做功可以改变系统的内能．功是系统内能转化的量度． (2)系统对外界做功，系统的内能减少． 在绝热过程中，系统对外界做多少功，内能就减少多少，即ΔU＝W. (1)外界对系统做功，系统的内能增加． 在绝热过程中，内能的增量就等于外界对系统做的功．即ΔU＝U2－U1＝W. 二、功与内能的改变 物理量 符号 意义 符号 意义 W ΔU 系统对外界做功 外界对系统做功 内能增加 内能减少 + ΔU>0 － ΔU<0 问题与练习 举几个例子说明做功可以改变系统的内能。 1、在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火后，速度越来越小，最后停止。汽车克服阻力做功，将机械能转化为内能。 2、在阻尼震动中，单摆的振幅越来越小，最后停下来。单摆克服阻力做功，机械能转化为内能。 3、在电磁感应中，将线框的机械能转化为线框中的电能，电能再转化为内能，使线框发热。 4、给自行车打气时，气筒壁会发热 5、锯木头，锯条会很烫 6、冬天，手冷时，两手互相搓一搓 A．外界对气体做功，气体内能增大 B．外界对气体做功，气体内能减小 C．气体对外界做功，气体内能增大 D．气体对外界做功，气体内能减小 气体体积减小，外界对气体做功 △U=W 内能增加 A 1.下图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( ) 2.地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计．已知大气压强随高度增加而降低，则该空气团在上升过程中(不计气团内分子间的势能) ( ) A．体积减小，温度降低 B．体积减小，温度不变 C．体积增大，温度降低 D．体积减小，温度不变 压强减小 体积增大 对外界做功 △U=W 内能减小 不计分子间的势能 动能减小 温度降低 C 做功与气体体积变化的关系 压缩气体 V减小 外界 ... ...
