3.1功、热和内能的改变课件 (共16张PPT) 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

(共16张PPT)
功、热和内能的改变
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，这个物理量在初末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。
⑵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。
⑴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。
内 能
改变系统的热力学状态的方法：做功和传热（热传递）
1818年12月24日生于英国曼彻斯特 ，起初研究电学和磁学,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，以及功与热的相互关系（热功当量）。这项研究工作为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了坚实的实验基础。
焦耳在做热功当量实验
焦耳的实验
焦耳的实验
实验结论： 尽管各次悬挂重物的质量不同，下落的高度也不一样，但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。
实验原理：重物下落带动轮叶旋转，通过搅拌对绝热容器内的液体做功，使液体升温，即状态发生变化.
实验原理：让正在下降的重物带动发电机发电，电流通过浸在液体中的电阻丝，由电流的热效应给液体加热，使液体温度上升。
焦耳的实验
实验结论：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，只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态就发生了同样的变化。
热传递
做功
改变内能的两种方式
实验录像：钻木取火
功与内能的改变
物理量 符号 意义 符号 意义
W
ΔU
外界对系统做功
系统对外界做功
内能增加
内能减少
+
ΔU>0
－
ΔU<0
在绝热过程中ΔU=W
功与内能的改变
绝热过程:系统不从外界吸热，也不向外界放热
功与内能的改变
绝热条件下；
气体体积减小→外界对气体做功
→气体内能增加
气体体积增大→气体对外界做功
→气体内能减少
焦耳的实验
烤火取暖
烧水
热与内能的改变
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，我们说热量从高温物体传到了低温物体，这个过程称之为热传递（传热）
热与内能的改变
热传递
1、发生条件
物体之间或物体的不同部分之间存在温度差。
2、传递规律
从高温物体传向低温物体
3、最终结果
两物体或物体的各个部分温度相同(热平衡)
两个温度不同的物体A、B相互接触时，温度低的物体B要升温，我们说，热从高温物体A传到了低温物体B。这个过程称之为热传递(传热)。
单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态
水壶温酒
容器中的酒
——封闭系统：与外界没有物质交换，但有能量交换。
△U＝Q
Q
T1
T2
U1
U2
ΔU=U2-U1
系统内能增量
当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2，内能的增量△U=U2-U1就等于外界向系统传递的热量Q，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。
热量（Q）：是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度.（过程量，国际制单位焦耳）
说明:
（1）像做功一样，热量的概念也只有在涉及能量的传递时才有意义.所以不能说物体具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量.
（2）物体从外界吸热，物体内能增加。物体对外界放热，物体内能减少。
物理量 符号 意义 符号 意义
Q
ΔU
系统吸收热量
系统放出热量
内能增加
内能减少
+
ΔU>0
－
ΔU<0
△U＝Q
热与内能的改变
改变内能的两种方式
做功W
热传递Q
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）
课堂小结
结
束