第一节 功和内能-课件
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课件17张PPT。从1840年开始，英国物理学家焦耳进行了多种多样的实验，以求精确测定外界对系统做功和传热对于系统状态的影响，以及功与热量的相互关系。焦耳 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。焦耳热功当量实验装置—机械功固定在转轴上的叶片绝热容器焦耳热功当量实验装置—电功一、绝热过程焦耳的实验说明什么问题？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，仅与做功数量有关。绝热过程：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，这样的过程叫绝热过程二、内能
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所做的功相联系。我们把这个物理量称为系统的内能——U宏观意义：热力学系统依赖于自身状态的物理量，与系统的温度、 体积有关的物理量。
微观意义：物体系统所有分子的总动能与分子势能的总和。△U＝U2－U1△U＝W (绝热过程）为什么会呈现雾状？一、热传递 两个温度不同的物体互相接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，并将持续到系统间达到热平衡即温度相等为止，这个过程称之为热传递 热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射热传导－－热沿着物体传递的热传递方式，不同物质传到热的能力各不相同，容易传到热的物体称之为热的良导体，所有金属都是热的良导体，不容易传导热的物体称之为热的不良导体，如空气、橡胶、绒毛、棉纱、木头、水、油等
热对流－－靠液体或气体的流动来传递热的方式，热对流是液体和气体所特有的热传递方式
热辐射－－热从高温物体向周围以电磁波的形式沿直线射出去的方式，热辐射不依赖媒介质，可在真空中进行，温差越大，表面颜色越深，物体向外的热辐射能力越强 二、热和内能 一个热力学系统，在外界对系统没有做功的情况下，要改变内能，只能通过热传递。传递多少？用热量来量度。△U＝Q（无做功过程）
即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
注意：热量是单纯的传热过程中系统内能变化的一个量度，是一个过程量，不能讲在某个时刻物体具有多少热量应该讲在热传递过程中有多少热量从高温物体传递到了低温物体。 做功和热传递对改变物体的内能的区别二、热和内能做功是内能和其他形式的能发生转化热传递是不同物体或同一物体不同部分内能的转移做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是等效的，
都能引起系统内能的改变，但是它们还是有重要区别的 △U＝Q{△U＝W热功当量
在没有认识热的本质以前，热量、功、能量的关系并不清楚，所以它们用不同的单位来表示。热量的单位用卡路里，简称卡。18世纪末，人们认识了热与运动有关。这为后来焦耳研究热与功的关系开辟了道路。焦耳认为热量和功应当有一定的当量关系，即热量的单位卡和功的单位焦耳间有一定的数量关系。他从1840年开始，到1878年近40年的时间内，利用电热量热法和机械量热法进行了大量的实验，最终找出了热和功之间的当量关系。如果用W表示电功或机械功，用Q表示这一切所对应的热量，则功和热量之间的关系可写成W＝JQ，J即为热功当量。在1843年，焦耳用电热法测得的J值大约为4．568焦／卡；用机械方法测得的J值大约为4．165焦／卡。以后焦耳又分别在1845年、1847年、1850年公布了他进一步测定的结果，最后在1878年公布的结果为J＝4．157焦／卡。
现在国际单位已统一规定功、热量、能量的单位都用焦耳，热功当量就不存在了。但是，热功当量的实验及其具体数据在物理学发展史上所起的作用是永远存在的。焦耳的实验为能量转化与守恒定律奠定了基础。 热力学第一定律改变内能的两种方式做功热传递对内对外吸热放热内能增加内能增加内能减少内能减少（外界对物体做功）（物体对外界做功）（物体从外界吸热）（物体对外界放热）一、热力学第一定律1、内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，这个关系叫做热力学第一定律。2、表达式: ΔU = W + Q 二、定律中各量的正、负号及含义四、能量守恒定律表述1：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能
从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体
转移到别的物体；在转化和转移过程中其总量不
变，这就是能量守恒定律.表述2：第一类永动机不可能制成，违反热力学第一定律。永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，
这种机器叫永动机.人们把这种不消耗能量的永
动机叫第一类永动机.（不吃草的马）根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能制成的.
界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫绝热过程二、内能
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所做的功相联系。我们把这个物理量称为系统的内能——U宏观意义：热力学系统依赖于自身状态的物理量，与系统的温度、 体积有关的物理量。
微观意义：物体系统所有分子的总动能与分子势能的总和。△U＝U2－U1△U＝W (绝热过程）为什么会呈现雾状？一、热传递 两个温度不同的物体互相接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，并将持续到系统间达到热平衡即温度相等为止，这个过程称之为热传递 热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射热传导－－热沿着物体传递的热传递方式，不同物质传到热的能力各不相同，容易传到热的物体称之为热的良导体，所有金属都是热的良导体，不容易传导热的物体称之为热的不良导体，如空气、橡胶、绒毛、棉纱、木头、水、油等
热对流－－靠液体或气体的流动来传递热的方式，热对流是液体和气体所特有的热传递方式
热辐射－－热从高温物体向周围以电磁波的形式沿直线射出去的方式，热辐射不依赖媒介质，可在真空中进行，温差越大，表面颜色越深，物体向外的热辐射能力越强 二、热和内能 一个热力学系统，在外界对系统没有做功的情况下，要改变内能，只能通过热传递。传递多少？用热量来量度。△U＝Q（无做功过程）
即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
注意：热量是单纯的传热过程中系统内能变化的一个量度，是一个过程量，不能讲在某个时刻物体具有多少热量应该讲在热传递过程中有多少热量从高温物体传递到了低温物体。 做功和热传递对改变物体的内能的区别二、热和内能做功是内能和其他形式的能发生转化热传递是不同物体或同一物体不同部分内能的转移做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是等效的，
都能引起系统内能的改变，但是它们还是有重要区别的 △U＝Q{△U＝W热功当量
在没有认识热的本质以前，热量、功、能量的关系并不清楚，所以它们用不同的单位来表示。热量的单位用卡路里，简称卡。18世纪末，人们认识了热与运动有关。这为后来焦耳研究热与功的关系开辟了道路。焦耳认为热量和功应当有一定的当量关系，即热量的单位卡和功的单位焦耳间有一定的数量关系。他从1840年开始，到1878年近40年的时间内，利用电热量热法和机械量热法进行了大量的实验，最终找出了热和功之间的当量关系。如果用W表示电功或机械功，用Q表示这一切所对应的热量，则功和热量之间的关系可写成W＝JQ，J即为热功当量。在1843年，焦耳用电热法测得的J值大约为4．568焦／卡；用机械方法测得的J值大约为4．165焦／卡。以后焦耳又分别在1845年、1847年、1850年公布了他进一步测定的结果，最后在1878年公布的结果为J＝4．157焦／卡。
现在国际单位已统一规定功、热量、能量的单位都用焦耳，热功当量就不存在了。但是，热功当量的实验及其具体数据在物理学发展史上所起的作用是永远存在的。焦耳的实验为能量转化与守恒定律奠定了基础。 热力学第一定律改变内能的两种方式做功热传递对内对外吸热放热内能增加内能增加内能减少内能减少（外界对物体做功）（物体对外界做功）（物体从外界吸热）（物体对外界放热）一、热力学第一定律1、内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，这个关系叫做热力学第一定律。2、表达式: ΔU = W + Q 二、定律中各量的正、负号及含义四、能量守恒定律表述1：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能
从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体
转移到别的物体；在转化和转移过程中其总量不
变，这就是能量守恒定律.表述2：第一类永动机不可能制成，违反热力学第一定律。永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，
这种机器叫永动机.人们把这种不消耗能量的永
动机叫第一类永动机.（不吃草的马）根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能制成的.