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(共66張PPT)
功、熱和內(nèi)能的改變
溫度急劇增加
內(nèi)能增加
熱量交換
熱量交換
熱量交換
熱量交換
活塞
系統(tǒng)
活塞
系統(tǒng)
做功
機械能
轉(zhuǎn)化
系統(tǒng)
內(nèi)能
外界對系統(tǒng)做功改變系統(tǒng)的內(nèi)能。
外界對系統(tǒng)做功改變系統(tǒng)的內(nèi)能。
外界對系統(tǒng)做功
具體是如何改變系統(tǒng)狀態(tài)的？
如何去定量地分析他們之間的關(guān)系？
熱
傳
遞
水溫升高
內(nèi)能增加
外界與系統(tǒng)之間進行熱傳遞改變了系統(tǒng)的內(nèi)能。
外界與系統(tǒng)之間進行熱傳遞改變了系統(tǒng)的內(nèi)能。
如何定量去分析熱傳遞與內(nèi)能之間的關(guān)系？
功
內(nèi)能改變
熱
內(nèi)能改變的兩種方式
內(nèi)能改變的兩種方式：做功和熱傳遞。
觀察實驗
對實驗結(jié)果進行大量分析、歸納、概括
做功與內(nèi)能的關(guān)系
熱傳遞與內(nèi)能的關(guān)系
以求精確測定外界對系統(tǒng)做功和熱傳遞對于系統(tǒng)狀態(tài)的影響，以及功與熱的相互關(guān)系。
英國物理學家焦耳
熱功當量
熱力學第一定律和能量守恒定律的建立
功和內(nèi)能的關(guān)系
實驗一：焦耳槳葉輪實驗
實驗一：焦耳槳葉輪實驗
重物P’
重物P
實驗一：焦耳槳葉輪實驗
重物P’
重物P
實驗一：焦耳槳葉輪實驗
絕熱容器是指容器內(nèi)外不會發(fā)生熱量交換的容器。
實驗一：焦耳槳葉輪實驗
焦耳多次實驗測量結(jié)論：盡管各次懸掛重物的質(zhì)量不同，下落的高度也不一樣，但只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值都是相同的，即系統(tǒng)狀態(tài)的變化是相同的。
實驗二：焦耳的磁電機實驗
發(fā)電機
重物
實驗二：焦耳的磁電機實驗
發(fā)電機
重物
實驗二：焦耳的磁電機實驗
發(fā)電機
重物
實驗二：焦耳的磁電機實驗
多次實驗測量結(jié)論：對于同一系統(tǒng)，如果過程是絕熱的，不管通過電阻絲的電流或大或小，通電時間或長或短，只要所做的電功相等，則系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值是相同的，即系統(tǒng)的狀態(tài)就發(fā)生了同樣的變化。
實驗一：焦耳槳葉輪實驗
1、系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化
實驗二：焦耳的磁電機實驗
實驗一：焦耳槳葉輪實驗
T1
T2
T1
T2
重物下落重力做功
系統(tǒng)狀態(tài)1
水與葉片摩擦溫度升高
系統(tǒng)狀態(tài)2
重物下落重力做功
系統(tǒng)狀態(tài)1
電熱絲對水加熱水溫度升高
系統(tǒng)狀態(tài)2
2、做功的數(shù)量只由過程始末兩個狀態(tài)所決定，而與做功的方式無關(guān)
實驗二：焦耳的磁電機實驗
實驗一：焦耳槳葉輪實驗
實驗二：焦耳的磁電機實驗
T1
T2
T1
T2
重物下落重力做功
系統(tǒng)狀態(tài)1
水與葉片摩擦溫度升高
系統(tǒng)狀態(tài)2
重物下落重力做功
系統(tǒng)狀態(tài)1
電熱絲對水加熱水溫度升高
系統(tǒng)狀態(tài)2
在各種不同的絕熱過程中，要使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由始末狀態(tài)1、2決定，而與做功的方式無關(guān)，那么必定存在一個描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，這個物理量的變化與做功相關(guān)。
所需做功的數(shù)量是相同的。
始末狀態(tài)
找到一個描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量
做功
功和內(nèi)能的關(guān)系
哪些力做功僅由物體的初末兩個位置決定，
而與物體運動路徑無關(guān)呢？
功和內(nèi)能的關(guān)系
哪些力做功僅由物體的初末兩個位置決定，
而與物體運動路徑無關(guān)呢？
重力做功
功和內(nèi)能的關(guān)系
h1
h2
功和內(nèi)能的關(guān)系
WG=mgh1-mgh2
h1
h2
物體具有重力勢能
功和內(nèi)能的關(guān)系
熱力學系統(tǒng)中的絕熱過程中，外界對系統(tǒng)做的功僅由過程的始末兩個狀態(tài)決定，不依賴于做功的具體過程和方式。
任何一個熱力學系統(tǒng)必定存在
一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量。
功和內(nèi)能的關(guān)系
T1
T2
物理量
系統(tǒng)
系統(tǒng)
功和內(nèi)能的關(guān)系
T1
T2
物理量
系統(tǒng)
系統(tǒng)
做
功
能量變化的量度
系統(tǒng)的一種能量
內(nèi)能（U）
功和內(nèi)能的關(guān)系
絕熱過程:Q=0
功和內(nèi)能的關(guān)系
絕熱過程:Q=0
系統(tǒng)
T2
ΔU=U2-U1
ΔU=W
做
功
功和內(nèi)能的關(guān)系
系統(tǒng)
外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加；
絕熱過程:Q=0
ΔU=U2-U1
ΔU=W
功和內(nèi)能的關(guān)系
系統(tǒng)
系統(tǒng)對外做功，系統(tǒng)內(nèi)能減少。
絕熱過程:Q=0
ΔU=U2-U1
ΔU=W
功和內(nèi)能的關(guān)系
絕熱過程
外界對系統(tǒng)做功：W>0, ΔU>0
系統(tǒng)對外界做功：W<0, ΔU<0
功和內(nèi)能的關(guān)系
絕熱過程:
如果一個熱力學過程的狀態(tài)變化發(fā)生得極快，經(jīng)歷時間很短，系統(tǒng)與外界交換的熱量就很少，即系統(tǒng)與外界來不及交換熱量，這樣的過程若不計傳遞的熱，可以看作絕熱過程。
絕熱過程:
絕熱過程:
內(nèi)能增加
溫度升高
絕熱過程
外界對系統(tǒng)做功：W>0, ΔU>0
系統(tǒng)對外界做功：W<0, ΔU<0
功和內(nèi)能的關(guān)系
熱能和內(nèi)能的關(guān)系
溫度高
溫度低
熱
溫度高
溫度低
熱
熱從高溫物體傳給了低溫物體。
外界對系統(tǒng)做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能。
單純地對系統(tǒng)傳熱也可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能。
熱量是在單純的傳熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。
熱能和內(nèi)能的關(guān)系
傳
熱
熱能和內(nèi)能的關(guān)系
系統(tǒng)
T2
ΔU=U2-U1
傳
熱
W=0
ΔU=Q
熱能和內(nèi)能的關(guān)系
系統(tǒng)吸熱：Q>0, ΔU>0
系統(tǒng)放熱：Q<0, ΔU<0
外界與系統(tǒng)不做功
熱能和內(nèi)能的關(guān)系
功、熱和內(nèi)能的改變
區(qū)別
改變內(nèi)能的本質(zhì)不同：
做功是內(nèi)能與其它形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化，例如內(nèi)能與機械能、內(nèi)能與電能等；
傳熱是不同物體（或一個物體不同部分）之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。
聯(lián)系
做功和熱傳遞改變內(nèi)能的效果是等效的。
功、熱和內(nèi)能的改變
課堂檢測
1、（多選）如圖為焦耳實驗裝置圖,用絕熱性能良好的材料將容器包好,重物下落帶動葉片攪拌容器里的水,引起水溫升高。關(guān)于這個實驗,下列說法正確的是(　　)
A.這個裝置可測定重物機械能的改變與水的內(nèi)能改變的比值
B.做功增加了水的熱量
C.做功增加了水的內(nèi)能
D.功和熱量是完全等價的，無區(qū)別
AC
課堂檢測
1、（多選）如圖為焦耳實驗裝置圖,用絕熱性能良好的材料將容器包好,重物下落帶動葉片攪拌容器里的水,引起水溫升高。關(guān)于這個實驗,下列說法正確的是(　　)
A.這個裝置可測定重物機械能的改變與水的內(nèi)能改變的比值
B.做功增加了水的熱量
C.做功增加了水的內(nèi)能
D.功和熱量是完全等價的，無區(qū)別
AC
計算重力做功的大小
溫度計
課堂檢測
1、（多選）如圖為焦耳實驗裝置圖,用絕熱性能良好的材料將容器包好,重物下落帶動葉片攪拌容器里的水,引起水溫升高。關(guān)于這個實驗,下列說法正確的是(　　)
A.這個裝置可測定重物機械能的改變與水的內(nèi)能改變的比值
B.做功增加了水的熱量
C.做功增加了水的內(nèi)能
D.功和熱量是完全等價的，無區(qū)別
AC
只有涉及能量的轉(zhuǎn)移時才有意義
課堂檢測
2、（多選）對于熱量、功和內(nèi)能三者的關(guān)系,下列說法中正確的是(　 )
A.三者單位相同,物理意義相同
B.熱量和功是內(nèi)能的量度
C.熱量和功由過程決定,而內(nèi)能由物體狀態(tài)決定
D.系統(tǒng)內(nèi)能增加了100 J,可能是外界采用絕熱方式對系統(tǒng)做功100 J,也可能是外界單純地對系統(tǒng)傳遞100 J的熱量
課堂檢測
2、（多選）對于熱量、功和內(nèi)能三者的關(guān)系,下列說法中正確的是(　 )
A.三者單位相同,物理意義相同
B.熱量和功是內(nèi)能的量度
C.熱量和功由過程決定,而內(nèi)能由物體狀態(tài)決定
D.系統(tǒng)內(nèi)能增加了100 J,可能是外界采用絕熱方式對系統(tǒng)做功100 J,也可能是外界單純地對系統(tǒng)傳遞100 J的熱量
CD
考察做功、熱量和內(nèi)能的概念和物理意義
做功和熱量：改變內(nèi)能的方式
內(nèi)能
（狀態(tài)量）
功
（過程量）
熱量
（過程量）
課堂小結(jié)
內(nèi)能改變的兩種方式：做功和熱傳遞。
內(nèi)能的概念：任何一個熱力學系統(tǒng)都必定存在一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的一種能量，這種能量叫做系統(tǒng)的內(nèi)能。
課堂小結(jié)
在絕熱過程中內(nèi)能的變化量等于系統(tǒng)對外界做的功，或者外界對系統(tǒng)做的功Q=0, ΔU=W。
絕熱過程
外界對系統(tǒng)做功：W>0, ΔU>0
系統(tǒng)對外界做功：W<0, ΔU<0
功與內(nèi)能改變的關(guān)系
課堂小結(jié)
當系統(tǒng)從一個狀態(tài)單純傳熱達到另一個狀態(tài)時，內(nèi)能的變化量等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量W=0, ΔU=Q。
系統(tǒng)吸熱：Q>0, ΔU>0
系統(tǒng)放熱：Q<0, ΔU<0
外界與系統(tǒng)不做功
熱量與內(nèi)能改變的關(guān)系
謝謝觀看！

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