功与内能.ppt

第十章第十章热力学定律热力学定律1 1、功和内能功和内能安吉县高级中学安吉县高级中学 周超庆周超庆在寒冷的冬天，如何让冰凉的手升温？在寒冷的冬天，如何让冰凉的手升温？回顾回顾总结：做功和热传递是升温的两种方式总结：做功和热传递是升温的两种方式没有点火器，如何让棉花点燃？没有点火器，如何让棉花点燃？小实验小实验说明对系说明对系统做机械统做机械功或电功功或电功都可以使都可以使其升温即其升温即状态发生状态发生变化。变化。绝热过程绝热过程系统只由于外界对它做功而与外界交换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，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。这样的过程叫绝热过程。做功和系统状态变化间更深层次的关系？做功和系统状态变化间更深层次的关系？如何如何只只研究研究做功做功和和系统状态系统状态变化间的关系？变化间的关系？1 1焦耳焦耳焦耳焦耳的代表性的代表性的代表性的代表性实验实验实验实验代表性代表性代表性代表性实验实验实验实验:重物下落带动叶片搅拌水重物下落带动叶片搅拌水重物下落带动叶片搅拌水重物下落带动叶片搅拌水焦耳实验焦耳实验重物重物重物重物P P 2 2代表性代表性代表性代表性实验实验实验实验重物重物重物重物P P装水的容器装水的容器内部结构内部结构内部结构内部结构叶片叶片轴轴轴轴绝绝热热材材料料 实验装置实验装置实验装置实验装置 实验过程实验过程实验过程实验过程重物下落重物下落重物下落重物下落带动叶片转动带动叶片转动带动叶片转动带动叶片转动对水做功对水做功对水做功对水做功 实验结论实验结论实验结论实验结论尽管各次悬挂重物的重量不同，下落高度也不一尽管各次悬挂重物的重量不同，下落高度也不一尽管各次悬挂重物的重量不同，下落高度也不一尽管各次悬挂重物的重量不同，下落高度也不一样，但只要做功相同，容器内水温上升的数值都样，但只要做功相同，容器内水温上升的数值都样，但只要做功相同，容器内水温上升的数值都样，但只要做功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统的状态变化是相同的是相同的，即系统的状态变化是相同的是相同的，即系统的状态变化是相同的是相同的，即系统的状态变化是相同的代表性实验代表性实验2：对系统做电功：对系统做电功现象：电流通现象：电流通过电热丝使绝过电热丝使绝热容器内的液热容器内的液体温度升高。体温度升高。实验结论：实验结论：对同一系统，在绝热过程中只要所对同一系统，在绝热过程中只要所做做的电功相同的电功相同，系统温度上升的数值就相同，即系，系统温度上升的数值就相同，即系统的状态变化相同。即对水做功可以改变统的状态变化相同。即对水做功可以改变内能内能。从焦耳的实验中可以得出什么结论？从焦耳的实验中可以得出什么结论？1.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做做功方式功方式无关，仅与无关，仅与做功数量做功数量有关。有关。2.各种不同绝热过程中如果使系统从状态各种不同绝热过程中如果使系统从状态1变到状态变到状态2所需要外界做功的数量是相同的。所需要外界做功的数量是相同的。实验结论实验结论在热力学系统的绝热过程中，外界对系在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的统所做的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决决定，不依赖于做功的定，不依赖于做功的具体过程和方式具体过程和方式。重力做功重力做功 电场力做功电场力做功 重力势能的变化重力势能的变化电势能的变化电势能的变化外力对外力对绝热绝热系统做功系统做功状态的变化状态的变化？回顾哪些力做功仅由物体的起点和终点两个回顾哪些力做功仅由物体的起点和终点两个位置决定与物体的运动路径无关？位置决定与物体的运动路径无关？在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的功仅由过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于做功的决定，不依赖于做功的具具体过程和方式体过程和方式。功是能量转化的量度功是能量转化的量度内能内能U：只依赖于系统自身状态的物理量：只依赖于系统自身状态的物理量内能与状态参量温度、体积有关，即由它的状态决定内能与状态参量温度、体积有关，即由它的状态决定内能的增加量内能的增加量UU2U1等于外界对系统所等于外界对系统所做的功做的功 UW内能内能1 1、微观定义（分子动理论对内能的定义）：、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。做物体的内能。2 2、宏观定义（热力学对内能的定义）：、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。身状态的一种能量，这种能量叫做系统的内能。这两种定义矛盾吗？这两种定义矛盾吗？前者为后者提供了微观解释前者为后者提供了微观解释实验演示实验演示：系统对外做功时，自身的内能会怎么变化？系统对外做功时，自身的内能会怎么变化？小结小结1、绝热过程、绝热过程2、焦耳热功当量实验、焦耳热功当量实验3、物体内能的宏观描述、物体内能的宏观描述4、绝热过程中作功和内能的关系、绝热过程中作功和内能的关系1.下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A 分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能B 物体的分子势能由物体的温度和体积决定物体的分子势能由物体的温度和体积决定C 物体的速度增大时，物体的内能增大物体的速度增大时，物体的内能增大D 物体的内能减小时，物体的温度可能增加物体的内能减小时，物体的温度可能增加D练习巩固练习巩固2.一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能和内能一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能和内能的变化，下列判断中正确的是（的变化，下列判断中正确的是（）A 物体的机械能和内能都不变物体的机械能和内能都不变B 物体的机械能减少，内能不变物体的机械能减少，内能不变 C 物体的机械能增加，内能增加物体的机械能增加，内能增加D 物体的机械能减少，内能增加物体的机械能减少，内能增加D练习巩固练习巩固