3.1 功、热和内能的改变 学习目标 1.通过任务1及其活动,了解什么是绝热过程,知道焦耳的两个实验的原理,知道做功改变系统状态的实质,理解做功与内能变化的关系,从热力学的角度认识内能。(物理观念、科学探究) 2.通过任务2及其活动,知道功与内能变化量的关系。(物理观念、科学思维) 3.通过任务3及其活动,知道热与内能变化量的关系。(物理观念、科学思维) 【自主预习·悟新知】 思考并回答问题。 思考1:围炉过程中,热量能够从炉子传递到人的手与身体的原因是什么 思考2:围炉、搓手都可以改变手的内能,二者本质有何区别 思考3:在热力学系统的绝热过程中,外界对物体做的功有何特征 正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)功和内能都是能量转化的量度。 ( ) (2)温度高的物体含有的热量多。 ( ) (3)内能多的物体含有的热量多。 ( ) (4)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。 ( ) (5)两个物体能够发生热传递的条件是它们的温度不同。 ( ) 【合作探究·提素养】 任务1 焦耳的实验 内能 实验1:如图1,用绝热性能良好的材料制作容器,容器中安装着叶片组成的搅拌器。重物下落时带动叶片转动,搅拌容器中的水,水由于摩擦而温度上升。 实验2:如图2,让正在下降的重物带动发电机发电,电流通过浸在绝热容器内液体中的电阻丝,利用电流的热效应给液体加热,使液体温度上升。 1.什么是“绝热过程” 两个实验为什么都要强调“绝热过程” 2.两个实验中做功的方式相同吗 两个实验可以得出什么结论 3.实验表明,在各种不同的绝热过程中,如果使系统从状态1 变为状态2,所需外界做功的多少是相同的,而与做功的方式无关。我们用内能来表示系统这种与做功多少有关的状态。在第一章我们是怎样定义内能的 这两个内能的概念相同吗 1.焦耳的实验 (1)绝热过程:系统在对外界做功或外界对系统做功的过程中,它既不从外界① ,也不向外界② 的过程,叫作绝热过程。 (2)代表实验 a.重物下落带动叶片搅拌容器中的水,引起水温③ 。 b.通过电流的④ 给水加热。 (3)实验结论:在各种不同的绝热过程中,系统状态的改变与⑤ 无关,仅与做功⑥ 有关。 2.内能 内能是一个只依赖于系统⑦ 的物理量,其在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统做的功⑧ 。 应用 对焦耳的实验的理解 焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验如图所示,那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是 ( ) A.热量可由高温物体传给低温物体 B.机械能守恒 C.在各种不同的绝热过程中,系统状态的改变与做功方式无关,仅与做功多少有关 D.在各种不同的绝热过程中,系统状态的改变不仅与做功方式有关,还与做功多少有关 任务2 功与内能的改变 演示实验1: 如图1,在空气压缩引火仪底部放置少量的硝化棉,迅速压下筒中的活塞,观察硝化棉是否会被点燃。 演示实验2:如图2,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紧,并向瓶内打气,观察橡胶塞跳出时瓶内的变化。 1.实验1中,为什么筒底的硝化棉会被点燃呢 2.实验2中,当橡胶塞跳出时,瓶内出现什么现象 你能解释这个现象吗 3.以上两个实验是否可以看作绝热过程 在绝热过程中,系统内能的变化与外界对系统做功有何关系 功与内能的改变 (1)做功可以改变系统的⑨ ,功是系统内能转化的⑩ ,在国际单位制中,内能和功的单位都是 。 (2)内能变化与做功的关系:在绝热过程中,外界对系统做功,系统的内能 ,内能的 就等于 所做的功。在绝热过程中,系统对外界做功,系统的内能 ,内能的 就等于 所做的功。即ΔU=U2-U1= 。 应用 现象解释 飞机在万米高空飞行时,舱外气温往往在-50 ℃以下。在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体作为研究对象,叫作气团。 ... ...
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