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3.1 功、热和内能的改变
人教版（2019）选择性必修三
2024
制作
高二物理备课组
课标引领
课程标准
1.了解焦耳的两个实验。掌握从热力学角度认识内能的概念。
2.知道做功与内能改变的关系,知道传递的热量与内能变化的关系。
3.知道做功和传热是改变内能的两种方式，且对改变系统内能是等效的。
4.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系。
1.定义：
物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和。
注意：任何物体都具有内能。
因为一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子所组成。
2.决定内能的因素：
宏观上看：
微观上看：
物体的摩尔数、温度和体积
组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间距
一、物体的内能
焦耳实验
焦耳测量了热与机械功之间的当量关系——热功当量。
焦耳实验
1.重物连着绳子，
绳子连着隔热杯里的叶片
2.重物上下移动，
叶片转动，水温升高
焦耳实验
焦耳实验确定了热量与功之间的当量关系
测量重物做功、水的热量
实验表明机械运动或电磁运动与热运动之间是可以相互转化的。
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。
焦耳实验
1.研究对象—热力学系统：
容器中的水（封闭系统）
与外界没有物质交换，
可以有能量交换。
2.状态变化过程：
绝热过程
只有外界对系统做功，
与外界无交换能量。
3.实验结论：
实验1：对系统做机械功
只要重力做功相同，容器内水温上升的数值就相同，即系统状态变化相同。
焦耳实验
1.研究对象—热力学系统：
容器中的水（封闭系统）与外界没有物质交换，
可以有能量交换。
2.状态变化过程：
绝热过程
只有外界对系统做功,与外界无交换能量。
3.实验结论：
实验2：对系统做电功
只要电流做功相同，容器内水温上升的数值就相同，即系统状态变化相同。
焦耳实验
实验2：对系统做电功
在绝热过程中，
外界对系统做的功仅由过程的始末状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。
热功当量：
做功和热传递对改变物体内能是等效的。
1.做功可以改变物体内能：
在绝热过程中，外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外界做功，系统的内能减少。
绝热压缩
2.气体膨胀压缩时做功的特点：
①压缩气体：
外界对系统做正功，
系统的内能增加。
（系统对外界做负功）
②气体膨胀：
外界对系统做负功，
系统的内能减少。
（系统对外界做正功）
二、功与内能变化
1.功和内能变化的关系：
①气体体积增大，表明气体对外界做功，W<0。
②气体体积减小，表明外界对气体做功，W>0。
做功可以改变系统的内能。功是系统内能转化的量度。
适用于绝热过程。
注意：
2.判断气体是否做功方法：
二、功与内能变化
生活中常见的热传递现象
三、热与内能变化
三种方式：
条件：物体之间存在温度差。
热传递
系统吸热
绝功
U增加
系统放热
（热量是内能转移的量度）
1.热量：
在单纯传热过程中系统内能变化的量度。
2.热量与内能变化：
系统经过单纯的传热，内能变化量等于外界向系统传递的热量。
绝功
U减小
三、热与内能变化
1.内能是状态量，
一个物体在不同的状态下有不同的内能；
注意：热量是过程量，内能是变化量，表示传热引起的内能变化所转移的能量。
2.没有传热，就没有热量，但此时物体仍具有一定内能。
例：不能说“某物体在某温度时具有多少热量”。
热能是内能通俗而不确切的说法，热量是物体在传热过程中内能转移的多少。
内能和热量(热能)的区别
两种方式都可以改变物体的内能。
②做功改变物体内能的时候，
内能变化用功的来量度( U＝W)
1.联系：
做功和热传递在改变物体内能上是等效的。
2.区别：
①做功：其他形式的能和内能之间的转化。
热传递：同种形式能量的转移。
热传递改变物体内能的时候，
内能的变化就用热量来量度( U＝Q)
做功和热传递
做功 热传递
内能 变化 外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，物体内能减少。 物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少。
物理 实质 其他形式的能 与内能之间的转化 （不同形式能量间的转化） 物体内能的转移
（同种形式能量的转移）
相互 联系 做一定量的功或传递一定量的热量 在改变内能的效果上是相同的 （做功和热传递在改变物体的内能上是等效的）
(绝热过程)
(绝功)
做功和热传递
1.热传递过程能量一定是由内能大的物体传到内能小的物体上吗？
明确：只要存在温度差，热传递过程就会进行，从高温物体传到低温物体，与原来物体内能的多少大小无关。
2.物体温度升高，其内能是否一定增加？向物体传递能量，其内能是否一定增加？
内能一定增加。
3.物体内能增加，其温度是否一定增加？
不一定。晶体熔化时，内能增加，温度不变。
思考与交流
1.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.今对活塞施加一竖直向下的压力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，则被密封的气体
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.温度升高，压强增大，内能增加
D.温度降低，压强减小，内能增加
√
2.下列关于热传递的说法正确的是(　　)
A.热量是从含热量较多的物体传到含热量较少的物体
B.热量是从温度较高的物体传到温度较低的物体
C.热量是从内能较多的物体传到内能较少的物体
D.热量是热传递过程中物体内能变化的量度。
BD
3.关于温度、热量、功和内能，以下说法正确的是
A.同一物体温度高时，含有的热量多
B.物体的内能越大，含有的热量就越多，温度也越高
C.外界对系统做功W，内能必定增加
D.两物体之间发生热传递的条件是存在温度差
√

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