（課改地區(qū)專用）2018-2019學年高考物理總復習 2.1-2.2 功和內能 熱和內能課件.ppt

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2.1功和內能2.2熱和內能,一、功和內能1.焦耳的實驗(1)絕熱過程：系統(tǒng)只由于外界對它做功而與外界交換________，它不從外界_______，也不向外界_______的過程。(2)代表性實驗①重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫_______。②通過電流的__________給水加熱。(3)實驗結論：要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的數量只由過程始末兩個狀態(tài)決定，而與做功的_______無關。,能量,吸熱,放熱,上升,熱效應,方式,2.功和內能(1)內能：依賴于一個熱力學系統(tǒng)_____________的物理量，是熱力學系統(tǒng)的一種能量。(2)功和內能：在絕熱過程中，外界對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)內能的增加量，即____________。①ΔU＝W適用條件是絕熱過程。②在絕熱過程中：外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內能增加；系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)的內能減少。,自身狀態(tài),ΔU＝W,思維拓展如圖1：在有機玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，壓下活塞，觀察棉花的變化。,(1)你能看到什么現象？實驗現象說明了什么問題？(2)圖中用力按壓活塞時為什么一定要迅速？答案(1)可以看到棉花燃燒。實驗現象說明壓縮空氣做功，使空氣內能增大，達到棉花的燃點后引起棉花燃燒。(2)迅速按下活塞是為了減少熱傳遞，創(chuàng)造一個絕熱條件。,圖1,二、熱和內能1.熱傳遞(1)條件：物體的________不同。(2)過程：溫度不同的物體發(fā)生熱傳遞，溫度高的物體要降溫，溫度低的物體要升溫，_______從高溫物體傳到低溫物體。(3)熱傳遞的三種方式：_________、_________、_________。,溫度,熱量,熱傳導,熱對流,熱輻射,2.熱和內能(1)單純地對系統(tǒng)傳熱也能改變系統(tǒng)的______________，即熱傳遞能改變物體的________。(2)熱量：在單純的傳熱過程中系統(tǒng)________________的量度。(3)單純的傳熱過程中內能的變化。①公式：________________。②物體________，Q為正；物體________，Q為負。,熱力學狀態(tài),內能,內能變化,ΔU＝Q,吸熱,放熱,思維拓展(1)熱傳遞的實質是什么？(2)在單純的熱傳遞過程中，怎樣計算內能的增量？(3)根據Q＝ΔU，能否說熱量就是內能？答案(1)熱傳遞的實質是物體間內能的轉移。(2)當系統(tǒng)從狀態(tài)1經過單純的熱傳遞達到狀態(tài)2時，內能的增加量ΔU等于外界對系統(tǒng)傳遞的熱量Q，即ΔU＝Q。(3)不能。熱量是過程量，只在發(fā)生熱傳遞時體現，可以測量；而內能是狀態(tài)量，不可測量。,做功與內能變化的關系,[要點歸納]1.做功與內能的變化(1)做功改變物體內能的過程是其他形式的能(如機械能)與內能相互轉化的過程。(2)在絕熱過程中，外界對物體做多少功，就有多少其他形式的能轉化為內能，物體的內能就增加多少。,2.功與內能的區(qū)別(1)功是過程量，內能是狀態(tài)量。(2)在絕熱過程中，做功一定能引起內能的變化。(3)物體的內能大，并不意味著做功多。在絕熱過程中，只有內能變化越大時，相應地做功才越多。,[精典示例][例1]如圖2所示，一定質量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中，容器內裝有一可以活動的絕熱活塞。今對活塞施加一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體(),圖2,A.溫度升高，壓強增大，內能減少B.溫度降低，壓強增大，內能減少C.溫度升高，壓強增大，內能增加D.溫度降低，壓強減小，內能增加解析向下壓活塞，活塞對氣體做功，氣體的內能增加，溫度升高，氣體的體積減小，可得出氣體的壓強增大，故選項C正確。答案C,分析絕熱過程的方法(1)在絕熱的情況下，若外界對系統(tǒng)做正功，系統(tǒng)內能增加，ΔU為正值；若系統(tǒng)對外界做正功，系統(tǒng)內能減少，ΔU為負值。此過程做功的多少為內能轉化的量度。(2)在絕熱過程中，氣體的初、末狀態(tài)確定了，即在初、末狀態(tài)的內能也相應地確定了，內能的變化ΔU也確定了。而功是能量轉化的量度，所以ΔU＝W，即W為恒量，這也是判斷絕熱過程的一種方法。,,[針對訓練1]如圖3所示，一個質量為20kg的絕熱汽缸豎直放置，絕熱活塞的質量為5kg，面積為0.1m2，處于靜止狀態(tài)時被封閉氣體的高度為50cm，現在活塞上方加一15kg的物體，待穩(wěn)定后，被封閉氣體的高度變?yōu)?0cm。求在這一過程中氣體的內能增加了多少？(p0＝1.01105Pa，g取10m/s2),圖3,解析由于汽缸及活塞均絕熱，故外界對氣體所做的功全部轉化為氣體的內能，即ΔU＝W外＝(m活塞＋m物體)gΔh＋p0SΔh＝(5＋15)100.1J＋1.011050.10.1J＝1030J。答案1030J,功、內能、熱量和溫度的區(qū)別與聯系,[要點歸納]1.內能與溫度：從宏觀上看，溫度表示的是物體的冷熱程度；從微觀上看，溫度反映了分子熱運動的劇烈程度，是分子平均動能的標志。物體的溫度升高，其內能一定增加。但向物體傳遞熱量，物體的內能卻不一定增加(可能同時對外做功)。,2.熱量和內能(1)內能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，狀態(tài)確定，系統(tǒng)的內能也隨之確定。要使系統(tǒng)的內能發(fā)生變化，可以通過熱傳遞和做功兩種方式來完成。(2)熱量是熱傳遞過程中的特征物理量，熱量只是反映物體在狀態(tài)變化過程中所轉移的能量，是用來衡量物體內能變化的，有過程，才有變化，離開過程，毫無意義。(3)對某一狀態(tài)而言，只有“內能”，根本不存在“熱量”和“功”。不能說一個系統(tǒng)中含有多少熱量。,3.熱量與溫度：熱量是系統(tǒng)的內能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內大量分子做無規(guī)則運動劇烈程度的標志。熱傳遞的前提條件是兩個系統(tǒng)之間要有溫度差，傳遞的是熱量而不是溫度。4.熱量與功：熱量和功都是系統(tǒng)內能變化的量度，都是過程量，一定量的熱量與一定量的功相當，但它們之間有著本質的區(qū)別。,5.改變內能的兩種方式的比較,[精典示例][例2]一個氣泡從恒溫水槽的底部緩慢向上浮起(若不計氣泡內空氣分子勢能的變化)，則()A.氣泡對外做功，內能不變，同時放熱B.氣泡對外做功，內能不變，同時吸熱C.氣泡內能減少，同時放熱D.氣泡內能不變，不吸熱也不放熱,解析在氣泡緩慢上升的過程中，氣泡外部的壓強逐漸減小，氣泡膨脹，對外做功，故氣泡中空氣分子的內能減少，溫度降低。但由于外部恒溫，且氣泡緩慢上升，故可以認為上升過程中氣泡內空氣的溫度始終等于外界溫度，內能不變，故需從外界吸收熱量，且吸收的熱量等于對外界所做的功。答案B,熱傳遞、做功和內能改變的認知誤區(qū)(1)誤認為有熱傳遞或做功時，內能一定變化。如果只是做功或只是進行熱量傳遞都會改變物體的內能，但是如果做功的同時還有熱量的傳遞，則內能不一定會發(fā)生變化。(2)對做功與內能變化關系認識不清。在判斷內能增加或減少時，一定要搞清是對內做功還是對外做功，是從外界吸收熱量還是向外界放出熱量。,,[針對訓練2]下列說法正確的是()A.熱水的內能比冷水的內能多B.溫度高的物體其熱量必定多，內能必定大C.物體從外界吸收熱量，其內能不一定增加D.物體對外界做功，其內能一定減少解析物體的內能由溫度、體積及物質的量決定，不是只由溫度決定，故A、B錯誤；物體從外界吸收熱量，有可能同時對外做功，其內能不一定增加，同時，物體對外做功，有可能同時從外界吸收熱量，其內能不一定減少，故C正確，D錯誤。答案C,