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(共25張PPT)
功、熱和內能的改變
思考：搓手雙手會暖的原因是什么？
你還能想到其他方式讓雙手變暖嗎？
做功改變內能？
資料
哈氣變暖？
演示實驗（一）
活塞壓縮氣體做功 系統（密閉氣體）溫度升高
思考：觀察到的什么現象？
外界對系統做功可以改變系統內能
這個現象說明什么呢？
轉化
機械能
內能
外界對系統做功對系統狀態具體有什么影響呢？
定量關系？
焦耳，英國物理學家，一生致力于實驗研究。他用近40年的時間做了400多次實驗，研究熱和功的關系，根據所測電流通過電阻放出的熱量，提出焦耳定律。焦耳的研究為能量守恒定律的建立奠定了基礎。
任務一：焦耳的代表性實驗
焦耳實驗1示意圖（機械功）
焦耳實驗2示意圖（電功）
焦耳實驗（一）
焦耳實驗（一）
結論：只要重力所做的功相同，那么容器內水溫上升的數值就相同，即系統狀態的變化是相同的。
勻速下落
重物對攪拌器做功
mgh
攪拌器克服水的摩擦力做功
水溫升高與mgh有關
絕熱過程：系統只通過對外界做功或外界對它做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫作絕熱過程。
1卡路里=4.184焦耳
焦耳
卡路里


焦耳實驗（二）
焦耳實驗（二）
結論：對于同一絕熱系統，只要電流所做的電功相等，系統溫度上升的數值就是相同的，也就是系統狀態變化是相同的。
機械功
電 功
做功方式
狀態變化
能量轉換
焦耳的實驗結論：要使系統狀態通過絕熱過程發生變化，做功的數量只由過程始末兩個狀態決定，而與做功的方式無關。
系統溫度上升
內能：任何一個熱力學系統必定存在一個只依賴于系統自身狀態的物理量，這個物理量在兩個狀態間的差別與外界在絕熱過程中對系統做的功相聯系，我們把它稱為系統的內能。
重力勢能
內能
微觀：分子熱運動的平均動能、分子勢能、分子數
宏觀：溫度、體積、物質的量
變！
變！
變！
物體在兩個位置間的重力勢能之差，等于物體在這兩個位置間移動時重力所做的功
類
比
系統從狀態1 經過絕熱過程達到狀態2 時，內能的變化量ΔU＝U2－U1
任務二：功與內能的改變
狀態量
過程量
思考：內能大的系統做功就會比較多？
內能變化多才代表做功多！
等于外界對系統所做的功W，
即ΔU＝W
V減小
壓縮氣體
外界對氣體做功
W＞0
氣體內能U增加△U＞0
絕熱過程 （Q=0）
活塞機械能E減少△E＜0
W=△U=-△E
滿足能量守恒定律
氣體對外界做功
W＜0
氣體內能U減少△U＜0
其它形式能E增加△E＞0
思考：系統對外做功，其內能是增加還是減少呢？
其他形式能
內能

演示實驗（二）
氣體膨脹對外做功 系統溫度降低
思考：瓶中為什么會出現白霧呢？
乙醇氣體液化成小液滴
系統的內能如果發生了改變，是否一定要伴隨著做功呢？
夫近水則寒，近火則溫，遠之漸微。何則？氣之所加，遠近有差也。
——東漢·王充《論衡·寒溫篇》
傳熱也可以改變系統熱力學狀態
任務三：熱與內能的改變
熱水
冷牛奶
T
T
熱
量
Q
類比做功，傳熱對系統內能變化有什么影響呢？
生活場景
傳熱條件：物體的溫度不同
熱量是在單純的傳熱過程中系統內能變化的量度
系統從狀態1 經過單純的傳熱達到狀態2時，內能的變化量ΔU＝U2－U1
等于外界向系統傳遞的熱量Q，
即ΔU＝Q
思考：熱量Q是狀態量還是過程量？
過程量
傳熱過程中熱量一定會從內能大的物體向內能
小的物體上傳遞嗎？
與溫度有關，與內能無關
做功和傳熱在改變物體內能上有什么相同點和不同點呢？
效果上是相同的，改變的方式不同
①做功是內能與其他形式的能（如機械能、電能等）發生轉化
②傳熱只是不同物體（或一個物體的不同部分）之間內能的轉移
傳熱
做功
改變內能 影響生活
資料來源https://xsj.699pic.com/tupian/29kjnr.html
課堂小結
例．關于做功、傳熱和內能的說法中，正確的是（　　）
A．外界對系統做功100J，系統內能一定增大100J
B．在汽油機的壓縮沖程中，機械能轉化為內能
C．用鋸條鋸木板，鋸條從木板吸收了熱量，鋸條的溫度升高
D．人們不敢大口喝熱氣騰騰的湯，是因為湯含有的熱量較多
解析：只有絕熱過程ΔU＝W＝100 J才成立，故A錯誤；汽油機在壓縮沖程中把機械能轉化為內能，使汽油和空氣混合物的內能增加，溫度升高，故B正確；用鋸條鋸木板，摩擦生熱，機械能轉化成內能，鋸條的溫度升高，是通過做功的方式增加了鋸條和木板的內能，故C錯誤；熱量是過程量，只能說吸收或放出多少熱量，不能說含有多少熱量，故D錯誤。
答案：B
課上練習
謝謝大家！下課！

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