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第三章 热力学定律
第1节 功、热和内能的改变
快速压缩活塞，观察硝化棉的燃烧。为什么桶底的硝化棉会被点燃？你能解释这个现象呢？
改变热力学状态的两种方式
1.对它传热
2.对它做功
一、焦耳的实验
实验一
让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升
绝热过程：在这个过程中，系统不从外界吸热，也不向外界放热。
实验结论：重要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值都是相同的。
实验设计：改变每次悬挂重物的质量，改变下落的高度，测量水温上升的数值。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
悬挂重物质量m
下落高度h
水温上升度数
1
2
3
4
5
焦耳的实验
实验二
让重物下落带动发电机发电，电流通过浸在液体中的电阻丝，由电流的热效应给液体加热，使液体温度上升
实验结论：如果过程是绝热的，不管通过电阻丝的电流或大或小，通电时间或长或短，只要所做的电功相等，容器内水温上升的数值都是相同的。
实验设计：改变每次悬挂重物的质量，改变下落的高度，测量水温上升的数值。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
悬挂重物质量m
下落高度h
电流大小I
通电时间t
水温上升度数
1
2
3
4
5
内能：任何一个热力学系统必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统做的功相联系。
焦耳的实验表明：
在各种不同的绝热过程中，如果使从状态1变为状态2，所需外界做功的数量是相同的。
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1、2决定。

在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统内能减少。
二、功与内能的改变
ΔU＝U2－U1
ΔU＝ W
迅速压下活塞，外界对气体做功，内能增加，温度升高，达到热点，易燃物发生自燃。
向瓶内打气，观察橡胶塞跳出时瓶内的变化。
橡胶塞跳出时瓶内出现白雾。
系统对外做功，气体内能迅速减少，瓶内气体温度迅速下降，瓶内水蒸汽液化。
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
ΔU＝U2－U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q.
三、热与内能的改变
传热与做功在改变系统内能上的异同.
①做功和传热都能引起系统内能的改变.
②做功时，内能与其他形式的能发生转化；
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.
例题1
多选）关于系统的内能，下列说法中正确的是（　　）
A．物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
B．当一个物体的机械能发生变化时，其内能不一定发生变化
C．外界对系统做了多少功W，系统的内能就增加多少，即
D．系统从外界吸收了多少热量Q，系统的内能就增加多少，即
AB
例题2
一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则（　　）
A．从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量
B．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量
C．在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量
D．达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低
AC
如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器口后（ ）
例题3
A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少
B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加
C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少
D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
C

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