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1、1 1 功和内能功和内能 18181818年年1212月月2424日生于英国曼彻斯特，日生于英国曼彻斯特，起初研究电学和磁学。起初研究电学和磁学。 18401840年在英国年在英国皇家学会上宣布了电流通过导体产生热皇家学会上宣布了电流通过导体产生热量的定律，即焦耳定律。焦耳测量了热量的定律，即焦耳定律。焦耳测量了热与机械功之间的当量关系与机械功之间的当量关系热功当量，热功当量，为热力学第一定律和能量守恒定律的建为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。立奠定了实验基础。 焦耳焦耳 焦耳的实验焦耳的实验 系统只由于外界对它做功而与外界交换能量它不从外系统只由于外界对它做功而与外界交换能
2、量它不从外 界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫绝热过程界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫绝热过程 绝热过程：绝热过程： 焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验 焦耳热功当量实验二焦耳热功当量实验二电功电功 焦耳的实验中的结论焦耳的实验中的结论 1.1.在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式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，仅与做功数量有关。无关，仅与做功数量有关。 2.2.在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的过程的始末两个状态始末两个状态决定，不依赖于做
3、功的决定，不依赖于做功的具体过程和方具体过程和方式式。 重力做功重力做功 电场力做功电场力做功 重力势能的变化重力势能的变化 电势能的变化电势能的变化 外力对系统做功外力对系统做功 状态的变化状态的变化 ？ 内能内能 2 2、微观定义（分子动理论对内能的定义）：、微观定义（分子动理论对内能的定义）： 物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和，叫物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。做物体的内能。 1 1、宏观定义（热力学对内能的定义）：、宏观定义（热力学对内能的定义）： 任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自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
4、一种能量，这种能量叫做系统的内能。身状态的一种能量，这种能量叫做系统的内能。 微观：分子热运动的激烈程度、分子间距、分子数。微观：分子热运动的激烈程度、分子间距、分子数。 U U 宏观：温度、体积、物质的量（状态）。宏观：温度、体积、物质的量（状态）。 3 3、对绝热系统做功：、对绝热系统做功： U=W 当系统状态改变时，按照热力学对内能的定义，则物体当系统状态改变时，按照热力学对内能的定义，则物体的内能改变；而按分子动理论，系统状态改变时，描述的内能改变；而按分子动理论，系统状态改变时，描述系统状态的参量发生了变化，例如温度和体积改变，而系统状态的参量发生了变化，例如温度和体积改变，而分子的
5、平均动能与温度有关，分子的势能与体积有关，分子的平均动能与温度有关，分子的势能与体积有关，所以系统的内能就要改变。因此内能的两种定义是一致所以系统的内能就要改变。因此内能的两种定义是一致的。的。 做功与气体体积变化的关系做功与气体体积变化的关系 压缩气体压缩气体 V减小减小 外界对气体做功外界对气体做功 绝热绝热 U增加增加 气体不自气体不自 由膨胀由膨胀 V增加增加 气体对外界做功气体对外界做功 绝热绝热 U减小减小 气体自气体自 由膨胀由膨胀 V增加增加 气体对外界不做功气体对外界不做功 绝热绝热 U不变不变 K 气体气体A K 气体气体A 真空真空B K 气体气体A 真空真空B 热传递热传递 1 热对流热对流 热辐射热辐射 热传导热传导 热传递的三种方式热传递的三种方式 热和内能热和内能 系统吸热系统吸热 绝功绝功 U增加增加 系统放热系统放热 U减小减小 绝功绝功 U=Q 热量：热量： 在单纯的热传递过程中系统内能变化的量度，在单纯的热传递过程中系统内能变化的量度， 离开热传递的过程讲热量没有意义，过程量。离开热传递的过程讲热量没有意义，过程量。 做功和热传递的区别做功和热传递的区别 1 1、内能改变多少的度量方式不同内能改变多少的度量方式不同。 2、改变内能的本质不同。、改变内能的本质不同。 3、改变内能的效果是等效的。、改变内能的效果是等效的。
高中物理 第十章 热力学定律 专题10.1 功和内能课件 新人教选修33
