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(共66张PPT)
功、热和内能的改变
温度急剧增加
内能增加
热量交换
热量交换
热量交换
热量交换
活塞
系统
活塞
系统
做功
机械能
转化
系统
内能
外界对系统做功改变系统的内能。
外界对系统做功改变系统的内能。
外界对系统做功
具体是如何改变系统状态的？
如何去定量地分析他们之间的关系？
热
传
递
水温升高
内能增加
外界与系统之间进行热传递改变了系统的内能。
外界与系统之间进行热传递改变了系统的内能。
如何定量去分析热传递与内能之间的关系？
功
内能改变
热
内能改变的两种方式
内能改变的两种方式：做功和热传递。
观察实验
对实验结果进行大量分析、归纳、概括
做功与内能的关系
热传递与内能的关系
以求精确测定外界对系统做功和热传递对于系统状态的影响，以及功与热的相互关系。
英国物理学家焦耳
热功当量
热力学第一定律和能量守恒定律的建立
功和内能的关系
实验一：焦耳桨叶轮实验
实验一：焦耳桨叶轮实验
重物P’
重物P
实验一：焦耳桨叶轮实验
重物P’
重物P
实验一：焦耳桨叶轮实验
绝热容器是指容器内外不会发生热量交换的容器。
实验一：焦耳桨叶轮实验
焦耳多次实验测量结论：尽管各次悬挂重物的质量不同，下落的高度也不一样，但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。
实验二：焦耳的磁电机实验
发电机
重物
实验二：焦耳的磁电机实验
发电机
重物
实验二：焦耳的磁电机实验
发电机
重物
实验二：焦耳的磁电机实验
多次实验测量结论：对于同一系统，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，则系统温度上升的数值是相同的，即系统的状态就发生了同样的变化。
实验一：焦耳桨叶轮实验
1、系统状态通过绝热过程发生变化
实验二：焦耳的磁电机实验
实验一：焦耳桨叶轮实验
T1
T2
T1
T2
重物下落重力做功
系统状态1
水与叶片摩擦温度升高
系统状态2
重物下落重力做功
系统状态1
电热丝对水加热水温度升高
系统状态2
2、做功的数量只由过程始末两个状态所决定，而与做功的方式无关
实验二：焦耳的磁电机实验
实验一：焦耳桨叶轮实验
实验二：焦耳的磁电机实验
T1
T2
T1
T2
重物下落重力做功
系统状态1
水与叶片摩擦温度升高
系统状态2
重物下落重力做功
系统状态1
电热丝对水加热水温度升高
系统状态2
在各种不同的绝热过程中，要使系统状态发生变化，做功的数量只由始末状态1、2决定，而与做功的方式无关，那么必定存在一个描述系统状态的物理量，这个物理量的变化与做功相关。
所需做功的数量是相同的。
始末状态
找到一个描述系统状态的物理量
做功
功和内能的关系
哪些力做功仅由物体的初末两个位置决定，
而与物体运动路径无关呢？
功和内能的关系
哪些力做功仅由物体的初末两个位置决定，
而与物体运动路径无关呢？
重力做功
功和内能的关系
h1
h2
功和内能的关系
WG=mgh1-mgh2
h1
h2
物体具有重力势能
功和内能的关系
热力学系统中的绝热过程中，外界对系统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。
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。
功和内能的关系
T1
T2
物理量
系统
系统
功和内能的关系
T1
T2
物理量
系统
系统
做
功
能量变化的量度
系统的一种能量
内能（U）
功和内能的关系
绝热过程:Q=0
功和内能的关系
绝热过程:Q=0
系统
T2
ΔU=U2-U1
ΔU=W
做
功
功和内能的关系
系统
外界对系统做功，系统的内能增加；
绝热过程:Q=0
ΔU=U2-U1
ΔU=W
功和内能的关系
系统
系统对外做功，系统内能减少。
绝热过程:Q=0
ΔU=U2-U1
ΔU=W
功和内能的关系
绝热过程
外界对系统做功：W>0, ΔU>0
系统对外界做功：W<0, ΔU<0
功和内能的关系
绝热过程:
如果一个热力学过程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，可以看作绝热过程。
绝热过程:
绝热过程:
内能增加
温度升高
绝热过程
外界对系统做功：W>0, ΔU>0
系统对外界做功：W<0, ΔU<0
功和内能的关系
热能和内能的关系
温度高
温度低
热
温度高
温度低
热
热从高温物体传给了低温物体。
外界对系统做功可以改变系统的内能。
单纯地对系统传热也可以改变系统的内能。
热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
热能和内能的关系
传
热
热能和内能的关系
系统
T2
ΔU=U2-U1
传
热
W=0
ΔU=Q
热能和内能的关系
系统吸热：Q>0, ΔU>0
系统放热：Q<0, ΔU<0
外界与系统不做功
热能和内能的关系
功、热和内能的改变
区别
改变内能的本质不同：
做功是内能与其它形式的能发生转化，例如内能与机械能、内能与电能等；
传热是不同物体（或一个物体不同部分）之间内能的转移。
联系
做功和热传递改变内能的效果是等效的。
功、热和内能的改变
课堂检测
1、（多选）如图为焦耳实验装置图,用绝热性能良好的材料将容器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高。关于这个实验,下列说法正确的是(　　)
A.这个装置可测定重物机械能的改变与水的内能改变的比值
B.做功增加了水的热量
C.做功增加了水的内能
D.功和热量是完全等价的，无区别
AC
课堂检测
1、（多选）如图为焦耳实验装置图,用绝热性能良好的材料将容器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高。关于这个实验,下列说法正确的是(　　)
A.这个装置可测定重物机械能的改变与水的内能改变的比值
B.做功增加了水的热量
C.做功增加了水的内能
D.功和热量是完全等价的，无区别
AC
计算重力做功的大小
温度计
课堂检测
1、（多选）如图为焦耳实验装置图,用绝热性能良好的材料将容器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高。关于这个实验,下列说法正确的是(　　)
A.这个装置可测定重物机械能的改变与水的内能改变的比值
B.做功增加了水的热量
C.做功增加了水的内能
D.功和热量是完全等价的，无区别
AC
只有涉及能量的转移时才有意义
课堂检测
2、（多选）对于热量、功和内能三者的关系,下列说法中正确的是(　 )
A.三者单位相同,物理意义相同
B.热量和功是内能的量度
C.热量和功由过程决定,而内能由物体状态决定
D.系统内能增加了100 J,可能是外界采用绝热方式对系统做功100 J,也可能是外界单纯地对系统传递100 J的热量
课堂检测
2、（多选）对于热量、功和内能三者的关系,下列说法中正确的是(　 )
A.三者单位相同,物理意义相同
B.热量和功是内能的量度
C.热量和功由过程决定,而内能由物体状态决定
D.系统内能增加了100 J,可能是外界采用绝热方式对系统做功100 J,也可能是外界单纯地对系统传递100 J的热量
CD
考察做功、热量和内能的概念和物理意义
做功和热量：改变内能的方式
内能
（状态量）
功
（过程量）
热量
（过程量）
课堂小结
内能改变的两种方式：做功和热传递。
内能的概念：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。
课堂小结
在绝热过程中内能的变化量等于系统对外界做的功，或者外界对系统做的功Q=0, ΔU=W。
绝热过程
外界对系统做功：W>0, ΔU>0
系统对外界做功：W<0, ΔU<0
功与内能改变的关系
课堂小结
当系统从一个状态单纯传热达到另一个状态时，内能的变化量等于外界向系统传递的热量W=0, ΔU=Q。
系统吸热：Q>0, ΔU>0
系统放热：Q<0, ΔU<0
外界与系统不做功
热量与内能改变的关系
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