人教版高中物理选择性必修第三册第三章热力学定律第1节功、热和内能的改变课件（20页PPT）

(课件网) 第三章　热力学定律 第1节　功、热和内能的改变 1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和传热的实质。 2.知道做功和传热是改变内能的两种方式，明确两种方式的区别。 3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。 学习任务一　焦耳的实验 1. 绝热过程：系统不从外界 ，也不向外界 的过程。 2. 代表性实验 （1）重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度 。 （2）通过电流的 给液体加热。 吸热　 放热　 上升 热效应　 3. 实验结论：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统做的功仅由过程 的 两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。 4. 内能：只依赖于热力学系统 的物理量。 始末　 自身状态　 在焦耳的许多实验中，有两个最具有代表性。一个实验是让重物下落带动叶 片搅拌容器中的水，引起水温上升；另一个实验是通过电流的热效应给水加 热，使水温上升。 【问题】 （1）在焦耳研究功与热等效性的实验中，为什么要求盛水的容器采用绝热 材料做外皮？ （1）隔绝与外界热量的交换，使水温度的升高只由叶片搅拌引起。 （2）在图1和图2所示的两个实验中，各是什么形式的能转化为系统的内 能？ （2）图1重物下落，减少的重力势能转化为系统的内能；图2重物带动发 电机工作，将机械能转化为电能，电流通过电阻丝，将电能转化为液体 的内能。 学习任务二　功与内能的改变 1. 可以改变物体的内能，例如： 。 2. 在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时， 内能的变化量ΔU＝U2－U1，等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝ 。 做功　 摩擦生热　 W　 如图，在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，迅速压下活塞，观察棉花的 变化。 【问题】 你能看到什么现象？实验现象说明了什么问题？ 可以看到棉花燃烧。实验现象说明压缩空气做功，使空气内能 增大，达到棉花的燃点后引起棉花燃烧。 B A. 甲、乙、丙 B. 乙、丙、甲 C. 丙、甲、乙 D. 乙、甲、丙 解析：根据题意，因果顺序的进程为：瓶内气体推动瓶塞做功→气体内能减 小→瓶内气体温度降低→瓶内水蒸气液化成小水珠即“白雾”，而瓶塞跳起 是用打气筒往瓶内打气使瓶内气体压强增大所致。 【典例2】　如图所示，一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置，绝热活塞的 质量为5 kg，面积为0.1 m2，处于静止状态时，被封闭气体的高度为50 cm。 现在活塞上方加一质量为15 kg的物体，待稳定后，被封闭气体的高度变为40 cm。求在这一过程中气体的内能增加了多少。（p0＝1.01×105Pa，g取10 m/s2） 1 030 J 解析：由于汽缸及活塞均绝热，故外界对气体所做的功全部转化为气体的内 能，即ΔU＝W外＝（m活塞＋m物体）gΔh＋p0SΔh＝（5＋15）×10×（0.5－ 0.4）J＋1.01×105×0.1×（0.5－0.4）J＝1 030 J。 学习任务三　热与内能的改变 1. 传热 （1）条件：物体的 不同。 （2）方向：热从 物体传到了 物体。 2. 热和内能的改变 （1）热量：在单纯的传热过程中系统 变化的量度。 （2）当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－ U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝ 。 3. 改变内能的方式： 、 。 温度　 高温　 低温　 内能　 Q　 做功　 传热　 某同学做了一个小实验：先把空的锥形瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出锥形 瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将锥形瓶放进盛满热水的水 槽里，气球逐渐膨胀起来。 （1）锥形瓶内气体的内能增加了还是减少了？ （1）增加了。 （2）请解释气球膨胀的原因。 （2）由于热水的温度较高，将锥形瓶放进盛满热水的水槽里，锥形瓶内气体吸收了热水的热量，内能增加，温度升高，体积增大，所以气球逐渐膨胀起 ... ...