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§3.1 功、热和内能的改变
高二物理（人教版2019）
选择性必修 第三册
第三章 热力学定律
情景：如果有一天你流落荒岛
如何才能生火？
钻木生火
任务一：探究钻木生火
问题2：钻木过程要注意什么才能成功点火？
绝热过程：系统不从外界吸热，也不向外界放热。
问题1：钻木为什么可以点火？
问题3：如何做到绝热？
一个热学过程的状态变化发生得极快、经历时间很短
问题4：钻木生火的本质是什么呢？
温度升高
内能增加
平均动能增大
外界对物体做功
生火
结论：
外力对物体做功可以使得物体的内能增加
1818年12月24日生于英国曼彻斯特 ，起初研究电学和磁学,从1840年开始，英国物理学家焦耳进行了多种多样的实验，以求精确测定外界对系统做功和传热对于系统状态的影响，以及功与热的相互关系（热功当量）。这项研究工作为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了坚实的实验基础。
焦耳在做热功当量实验
焦耳的实验
追述历史的痕迹
焦耳的实验
在焦耳研究功与热等效性的许多实验中，有两个最具代表性。一个是让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升；另一个是通过电流的热效应给水加热。
焦耳的实验1
绝热过程
问题2：相同质量物体下落的不同高度，重力做功会有什么关系？水的温度升高相同吗？
问题1：相同质量物体下落相同的高度,重力做功会有什么关系？水的温度升高相同吗？
问题3：不同物体下落不同高度，但重力做功相同，水的温度升高相同吗？
焦耳的实验1
焦耳的多次实验测量表明：
WG相同
t相同
内能的改变相同
焦耳的实验2
问题：如果不同的电流，经过不同的时间，但电流做功相同，水的温度升高相同吗？
多次实验结果表明（如果过程是绝热的）：
W电相同
t相同
内能的改变相同
焦耳的实验
始末状态，是不是似曾相识
结论：在各种不同的绝热过程中，
只与始末两个状态决定
内能的变化与做功的过程和方式无关
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？
重力
电场力
重力做功引起重力势能的变化
电场力做功引起电势能的变化
类比思考：
外界对系统做功
系统内能的变化
功与内能的改变
①系统的内能：
系统中所有分子热运动的动能和分子间的相互作用势能的总和
②绝热过程中：
内能的变化量：
ΔU＝U2 － U1
ΔU＝W
外界对系统做功，
系统对外做功，
？？？
系统的内能增加
系统的内能减少
任务二、点火后烧水
问题1：手接触锅柄有什么感觉？为什么？
热从高温物体传到了低温物体
问题3：在单纯的传热过程中，用什么来表示系统内能变化的量度？
热量
问题2：什么情况下会发生热传递？
温度差
ΔU＝Q
吸收热量，系统的内能增加
放出热量，系统的内能减少
像做功一样，热量的概念只有在涉及能量的转移时才有意义。我们不能说物体具有多少热量，只能说某一过程中物体吸收或放出了多少热量。
问题4：在单纯的传热过程中，热量和内能的改变有什么关系？
注意：
烤火取暖
开火烧水
太阳辐射
火钳变红
生活中常见的一些热现象
比较项目 做功 热传递
不同 内能变化的方式
物理本质
相同 做功
吸热或放热
其他形式的能（机械能、电能等）与内能之间的转化（不同形式能量间的转化）
不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移（同种形式能量的转移）
在改变内能的效果上是等效的
任务三、做功和热传递的异同
改变内能的两种方式
总结：
做功
热传递
外界对物体做功
物体对外界做功
内能增加
内能减少
吸热
放热
内能增加
内能减少
1(多选)、下列关于热量的说法，正确的是（ ）
A.温度高的物体含有的热量多
B.内能多的物体含有的热量多
C.热量、功和内能的单位相同
D.热量和功都是过程量，而内能是一个状态量
CD
小试牛刀
2(多选)、关于物体的内能，下列说法正确的是（　 ）
A.相同质量的两种物体，升高相同的温度，内能增量一定相同
B.一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少
C.一定量气体体积增大，但既不吸热也不放热，内能一定减少
D.一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能一定减少
BC
小试牛刀
3．(多选)如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞，今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则对被密封的气体，下列说法不正确的是(　 　)
A．温度升高，压强增大，内能减少
B．温度降低，压强增大，内能减少
C．分子的平均动能增加，分子对器壁的
单位面积碰撞的冲力增大
D．分子的平均动能减小，分子对器壁的
单位面积碰撞的冲力增大
小试牛刀
ABD

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