3.1功，热和内能的改变 课件—2020-2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（21张PPT）

功、热与内能的改变
本节目标
1
了解焦耳的实验
2
理解做功改变物体内能
情景引入
摩擦生热，焊接技术之一，高速摩擦融化钢铁从而连接
情景引入
摩擦生热，焊接技术之一，高速摩擦融化钢铁从而连接
从19世纪30年代起，人们认识到，可以通过做功来改变系统的热学状态。
英国物理学家焦耳进行了多种多样的实验，精确测定了外界对系统做功对系统状态的影响。
焦耳的研究
绝热过程
系统只通过对外界做功或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。
焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验。
焦耳的实验
焦耳代表性实验1
重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升。
实验结论1：
只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。
焦耳的实验
实验结论：对同一个系统，如果过程是绝热的，只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的。
焦耳的实验
焦耳代表性实验2
宏观定义（热力学对内能的定义）：
任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的一种能量，这种能量叫做系统的内能。
微观定义（分子动理论对内能的定义）：
物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
U
微观：分子热运动的激烈程度、分子间距、分子数
宏观：温度、体积、物质的量（状态）
内能
做功与系统内能改变的关系
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
?U=U2-U1
它就等于外界对系统所做的功W，即
??U=W
?
国际单位制中，内能和功的单位都是焦耳( J )
做功可以改变系统的内能：
功是能量转化的量度
在热力学系统的绝热过程中
①若外界对系统做功，系统的内能增加
②若系统对外界做功，系统的内能减少
实质:其他形式的能与内能的相互转化
做功与系统内能改变的关系
对??U=W的理解
?
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.给自行车打气时，气筒壁会发热。
3.锯木头，锯条会很烫。
4.冬天，手冷时，两手互相搓一搓。
反馈训练
热与内能的改变
情景引入
火焰传递热量，把水烧开
发高烧病人常用冷敷法进行降温
在不做功的情况下发生的能量从高温物体迁移到低温物体，或从一个物体中的高温部分迁移到低温部分的现象称为热传递 。
物体之间或不同部分之间存在温度差
发生条件
热传递是改变系统状态的方式之一
高温
低温
热传递的概念
热传递过程中没有做功，能量没有转化只有转移
如何衡量传热的多少
概念：在物理学中,把物体在热传递过程中转移能量的多少叫做热量。
单位：与能量的单位相同,也是焦(J)
符号：用Q表示
热量的意义
热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度
高温
低温
热量的概念
在外界对系统不做功的情况下，外界传递给系统的热量等于系统内能的改变量。
????????＝????
?
传热与内能的变化
热源
温度计
水
物体从外界吸热，物体内能增加
在单纯传热过程中
物体对外界放热，物体内能减少
传热与内能的变化
下面例子中，不通过做功而改变物体内能的是( )
A.瓶内的高压气体将塞冲开，瓶内气体温度降低
B.用火炉把水烧开
C.用打气筒打气,筒壁变热
D.古人钻木取火
B
反馈训练