1、 3.1.1 功、热和内能的改变功、热和内能的改变问题思考问题思考在有机玻璃筒底放置少量易燃物，例如硝化棉，或浸过乙醚的棉花、火柴头等。迅速压下筒中的活塞，观察筒底物品的变化。这个实验说明了什么？做功使得物体（密闭气体）温做功使得物体（密闭气体）温度升高度升高汉武帝汉武帝一、一、焦耳的实验焦耳的实验焦耳焦耳测量了热与机械功之间的当量关系热功当量，为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。1818年12月24日生于英国曼彻斯特，起初研究电学和磁学。1840年在英国皇家学会上宣布了电流通过导体产生热量的定律，即焦耳定律。新知探究新知探究绝热过程系统只通过对外界做功或外界对它做功而与外界交
2、换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫做绝热过程。焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置机械功重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升实验结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是相同的，即系统状态的变化是相同的。焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置电功实验结论：对同一个系统，如果过程是绝热的，只要所做的电功相等，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态变化是相同的。讨论：由讨论：由焦耳的这些实验焦耳的这些实验，你能得出什么结论？，你能得出什么结论？要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定，
3、而与做功的方式无关。热量以卡为单位时与功的单位焦耳之间的数量关系，相当于单位热量的功的数量，叫做热功当量，即1卡=4.1840焦耳。重力电场力重力做功对应重力势能电场力做功对应电势能（电能）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始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。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？径无关？汉武帝汉武帝内能内能宏观定义（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身状态的一种能量，这种能量叫做系统的内能。汉武帝汉武帝内能内能微观定义（分子动
4、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，叫做物体的内能。U微观：分子热运动的激烈程度、分子间距、分子数宏观：温度、体积、物质的量（状态）对绝热系统做功：国际单位制中，内能和功的单位都是焦耳( J )二、二、功与内能的改变功与内能的改变绝热压缩它就等于外界对系统所做的功W，即在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量UU2U1UW做功可以改变系统的内能： 功是能量转化的量度功是能量转化的量度在热力学系统的绝热过程中若外界对系统做功，系统的内能增加若系统对外界做功，系统的内能减少实质:其他形式的能与内能的相互转化一般来说，如果一个热学过程
5、的状态变化发生得极快、经历时间很短，系统与外界交换的热量就很少，即系统与外界来不及交换热量，这样的过程若不计传递的热，可以看成绝热过程。取一个透明塑料瓶，向瓶内注入少量的水。将橡取一个透明塑料瓶，向瓶内注入少量的水。将橡胶塞打孔，安装上气门嘴，再用橡胶塞把瓶口塞胶塞打孔，安装上气门嘴，再用橡胶塞把瓶口塞紧，并向瓶内打气，观察橡胶塞跳出时瓶内的变紧，并向瓶内打气，观察橡胶塞跳出时瓶内的变化化。当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。以瓶内气体为研究对象，橡胶塞跳出后，瓶内的气体迅速膨胀，系统对外做功，因此，气体的内能迅速减少，瓶内气体温度迅速下降，瓶内水蒸气液化，就会出现大量的雾状小水滴。讨论：讨论：给你
6、一根钢丝，给你一根钢丝，除了做功，除了做功，如何才能改变它的内能呢？如何才能改变它的内能呢？热传递：“烧”“晒”“烤”“烫”“冻”或者“冰”三、三、热与内能的改变热与内能的改变经过一段时间两个温度不同的物体相互接触时，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，我们说，热从高温物体传到了低温物体。外界没有对系统（水）做功，只对系统传热，同样能改变系统的状态。当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量：UU2U1它就等于外界向系统传递的热量Q，即UQ热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度UQ有正负Q为正时，系统内能增加，即系统从外界吸收多少热量，其内能就增加多少Q为负时，系统内能减少，即系统向外界放出多少热量，其内能就减少多少思考：思考：做功和热传递这两种改变物体内能的方式有何区别和联系？做功和热传递这两种改变物体内能的方式有何区别和联系？做功时，内能与其他形式的能（如内能与机械能、内能与电能等）发生转化，而传热只是不同物体（或一个物体的不同部分）之间内能的转移。UW（绝热过程）UQ（外界对系统不做功）课堂小结课堂小结功、热和内能的改变焦耳的实验功与内能的改变热与内能的改变再见再见
