1、功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能第1頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一引入：冬天搓手可使雙手變暖；向手吹氣也可使雙手變暖，是什么原因使溫度發(fā)生了變化呢？第2頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一實(shí)驗(yàn)錄像：壓縮空氣引火演示:在有機(jī)玻璃筒底放置少量的易燃物,例如蓬松的棉花,迅速壓下筒中的活塞,觀察筒底物品的變化。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？第3頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一實(shí)驗(yàn)一：對(duì)系統(tǒng)做機(jī)械功 重物下落帶動(dòng)輪葉旋轉(zhuǎn)，通過(guò)攪拌對(duì)絕熱容器內(nèi)的液體做功，使液體升溫，即狀態(tài)發(fā)生變化。結(jié)論：只要重力所做的功相同，容器內(nèi)水溫上升的數(shù)值就相同，即系統(tǒng)狀態(tài)的變化

2、是相同的。第4頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一實(shí)驗(yàn)二：對(duì)系統(tǒng)做電功 電流通過(guò)電熱絲使絕熱容器內(nèi)的液體溫度升高。結(jié)論：對(duì)同一系統(tǒng)，在絕熱過(guò)程中只要所做的電功相同，系統(tǒng)溫度上升的數(shù)值就相同，即系統(tǒng)的狀態(tài)變化相同。第5頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一焦耳的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明什么問(wèn)題？ 在各種不同的絕熱過(guò)程中，如果使系統(tǒng)從狀態(tài)1變?yōu)闋顟B(tài)2，所需外界做功的數(shù)量是相同的。 也就是說(shuō)，在各種不同的絕熱過(guò)程中，要使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化，做功的數(shù)量只由始末兩個(gè)狀態(tài)決定，與做功方式無(wú)關(guān)。第6頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一一、焦耳的實(shí)驗(yàn)(Joule

3、experiment) 焦耳實(shí)驗(yàn)揭示了熱量與功之間確定的當(dāng)量關(guān)系（卡4.186焦耳），表明機(jī)械運(yùn)動(dòng)或電磁運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)之間是可以相互轉(zhuǎn)化的它啟迪人們繼續(xù)發(fā)現(xiàn)了各種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，為能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的建立奠定了基礎(chǔ) 焦耳在做熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)第7頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一 回顧哪些力做功僅由物體的起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)位置決定與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)？第8頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一 二、內(nèi)能 1、任何一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)都必定存在一個(gè)只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，這個(gè)物理量在兩個(gè)狀態(tài)間的差別與外界在絕熱過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)所做的功相聯(lián)系。我們把這個(gè)物理

4、量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能。思考：在第七章中我們?cè)?jīng)學(xué)習(xí)過(guò)內(nèi)能的概念是什么呢？當(dāng)時(shí)講的內(nèi)能的變化與什么有關(guān)？而這一致嗎？有何關(guān)系？第9頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一拓展思考：在絕熱過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能怎么變？數(shù)量上有什么關(guān)系？若系統(tǒng)對(duì)外界做功呢？2、當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過(guò)絕熱過(guò)程達(dá)到狀態(tài)2時(shí)，內(nèi)能的增加量U=U2-U1就等于外界對(duì)系統(tǒng)所做的功W，即U=W。第10頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一實(shí)驗(yàn)錄像：鉆木取火第11頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一實(shí)驗(yàn)錄像：氣體膨脹演示：在燒瓶里加入水，水的上方有水蒸氣。用帶孔橡皮

5、塞把瓶口塞住，向瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，觀察瓶?jī)?nèi)的變化。第12頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一由此可知：1外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加 2物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能減少 第13頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一三、熱傳遞演示實(shí)驗(yàn)：第14頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一動(dòng)畫(huà)：熱傳遞第15頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一3、熱傳遞有三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射。2、發(fā)生條件：物體之間或物體的不同部分之間存在溫度差。1、兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí)溫度高的物體要降溫，溫度低的物體要升溫，我們說(shuō)

6、熱量從高溫物體傳到了低溫物體。這樣的過(guò)程叫做熱傳遞。第16頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一四、熱和內(nèi)能 1、熱量是在單純的傳熱過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過(guò)單純的傳熱達(dá)到狀態(tài)2，內(nèi)能的增量U=U2-U1就等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q，即U=Q。 2、像做功一樣，熱量的概念也只有在涉及能量的傳遞時(shí)才有意義。所以不能說(shuō)物體具有多少熱量，只能說(shuō)物體吸收或放出了多少熱量。 外界沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)（水）做功，只對(duì)系統(tǒng)傳熱，同樣能改變系統(tǒng)的狀態(tài)。拓展思考：在單純傳熱過(guò)程中，系統(tǒng)從外界吸熱，系統(tǒng)的內(nèi)能怎么變？數(shù)量上有什么關(guān)系？若系統(tǒng)對(duì)外界放熱呢？第17頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，

7、5月20日，14點(diǎn)34分，星期一1、物體從外界吸熱，物體內(nèi)能增加。2、物體對(duì)外界放熱，物體內(nèi)能減少。第18頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一五、做功和熱傳遞的區(qū)別 1、做功使物體內(nèi)能發(fā)生改變的時(shí)候，內(nèi)能的改變就用功數(shù)值來(lái)量度外界對(duì)物體做多少功，物體的內(nèi)能就增加多少；物體對(duì)外界做多少功，物體的內(nèi)能就減少多少 熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的時(shí)候，內(nèi)能的改變用熱量來(lái)量度的物體吸收多少熱量，物體的內(nèi)能就增加多少；物體放出多少熱量，物體的內(nèi)能就減少多少 第19頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一2做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的 3做功和熱傳遞在本質(zhì)上是

8、不同的： 做功使物體的內(nèi)能改變，是其他形式的能量和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化（不同形式能量間的轉(zhuǎn)化） 熱傳遞使物體的內(nèi)能改變，是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移（同種形式能量的轉(zhuǎn)移） 第20頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一實(shí)驗(yàn)：如圖所示，在薄壁金屬圓筒內(nèi)注入少量乙醚，塞上塞子，用一根繩子在金屬圓筒外壁纏繞12圈。然后按圖中箭頭所指的方向來(lái)回拉動(dòng)繩子。（1）猜測(cè)可能會(huì)發(fā)生的現(xiàn)象；（2）解釋發(fā)生上述現(xiàn)象的原因。第21頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一實(shí)驗(yàn)錄像：乙醚頂塞第22頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)34分，星期一問(wèn)題討論： “做功”和“熱傳遞”都是能量交換的

9、方式，并在改變系統(tǒng)狀態(tài)上等效，二者在本質(zhì)上有什么區(qū)別？ 對(duì)于系統(tǒng)做機(jī)械功（摩擦功或體積功）是與物體的宏觀位移相聯(lián)系的（如輪葉在液體中旋轉(zhuǎn)，活塞移動(dòng)等）。從微觀上看，物體發(fā)生宏觀位移時(shí)，其中所有分子將在無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)上附加一個(gè)共同的有規(guī)則運(yùn)動(dòng)。在做功過(guò)程中，通過(guò)分子間的碰撞將有規(guī)則運(yùn)動(dòng)能量（宏觀上表現(xiàn)為機(jī)械能）轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿訜o(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)能量。分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)能量的總和在宏觀上表現(xiàn)為系統(tǒng)的內(nèi)能。因此，做機(jī)械功的過(guò)程是通過(guò)分子間的碰撞發(fā)生的宏觀機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)換和傳遞過(guò)程。 向系統(tǒng)傳遞熱量是以系統(tǒng)和外界的溫度不同為條件的。溫度不同（分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能不同）的物體相互接觸的，通過(guò)分子的碰撞，相互摻和，平均動(dòng)能大的分子將把能量傳給平均能量小的分子，結(jié)果在宏觀上就引起低溫物體系