第三章 热力学定律 1 功、热和内能的改变 学习任务一 焦耳的实验 [教材链接] 阅读教材“焦耳的实验”相关内容,完成下列填空: (1)代表性实验 实验一:重物下落带动叶片搅拌容器中的水,引起水温上升.对于同一个系统,如果过程是绝热的,尽管悬挂重物的质量不同,下落的高度不同,但只要 相同,系统状态的变化就相同. 实验二:通过电流的热效应给水加热.对于同一个系统,如果过程是绝热的,那么不管通过电阻丝的电流或大或小、通电时间或长或短,只要所做的 相等,系统的状态变化就相同. 实验结论:在各种不同的 中,系统状态的改变与做功方式无关,仅与 有关. (2)绝热过程:系统只通过 或外界对它做功而与外界交换能量,它不 ,也不向外界放热. (3)内能的定义:任何一个热力学系统必定存在一个只依赖于系统 的物理量,这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统做的功相联系,是系统的一种能量,我们把它称为系统的 . 例1 [2024·福建厦门一中月考] 如图所示是焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验,那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是 ( ) A.系统状态的改变只能通过传热来实现 B.机械能守恒 C.在各种不同的绝热过程中,系统状态的改变与做功方式无关,仅与做功的数量有关 D.在各种不同的绝热过程中,系统状态的改变不仅与做功方式有关,还与做功数量有关 学习任务二 功与内能的改变 [科学探究] 采用如图所示装置进行实验:向透明塑料瓶内注入少量水,将打孔的橡胶塞安装上气门嘴后塞紧瓶口,用打气筒向瓶内打气,观察到橡胶塞跳出瓶口时瓶内出现 ,这是因为橡胶塞跳出后瓶内的气体迅速膨胀对外做功,导致气体的内能 ,瓶内气体温度迅速 ,瓶内水蒸气液化,出现大量的雾状小水珠,此实验说明 可以改变物体的内能. [教材链接] 阅读教材内容,完成下列填空: (1)内能变化与做功的关系:在绝热过程中,内能的变化量ΔU=U2-U1就等于外界对系统所做的功W,即ΔU=W. (2)在绝热过程中,外界对系统做功,系统的内能 ;系统对外做功,系统的内能 . 例2 [2024·安徽合肥一中月考] 如图所示,一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中,容器内装有一可以活动的绝热活塞.今对活塞施以一竖直向下 的压力F,使活塞缓慢向下移动一段距离后,气体的体积减小.若忽略活塞与容器壁间的摩擦,则被密封的气体( ) A.温度升高,压强增大,内能减少 B.温度降低,压强增大,内能减少 C.温度升高,压强增大,内能增加 D.温度降低,压强减小,内能增加 【要点总结】 功和内能的联系: (1)功是过程量,内能是状态量; (2)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程; (3)在绝热过程中,做功一定能引起内能变化; (4)物体的内能变化大,并不意味着做功多,只有在绝热过程中,内能变化较大才对应着做功较多. 学习任务三 热与内能的改变 [教材链接] 阅读教材“热与内能的改变”相关内容,完成下列填空: (1)内能变化与传热的关系:在单纯的传热过程中,内能的变化量ΔU=U2-U1就等于外界向系统传递的热量Q,即ΔU=Q. (2)热量是在单纯的传热过程中系统 的量度.传热是指不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的 ,热量的概念只有在涉及 时才有意义. 例3 下列各事例中是通过传热改变物体内能的是( ) A.车床上车刀切削工件后发热 B.用肥皂水淋车刀后车刀降温 C.擦火柴时火柴头温度升高 D.搓搓手就会觉得手发热 【要点总结】 1.在单纯传热的过程中,系统从外界吸收多少热量,系统的内能就增加多少,系统向外界放出多少热量,系统的内能就减少多少,即ΔU=U2-U1=Q. 2.传热与物体的内能的多少无关,只与两个物体(或一 ... ...
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