高中物理 第十章 热力学定律 第一节 功和内能 第二节 热和内能课堂探究学案(新人教版)选修3-3

1、第一节 功和内能 第二节 热和内能课堂探究探究一功和内能问题导引如图所示，大口玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气，向瓶内打气，在瓶塞跳出的过程中，会观察到什么现象？这个过程是外界对系统做功还是系统对外界做功？该过程系统的内能如何变化？提示：当瓶塞跳出时，我们会发现瓶内的瓶口处有“白雾”产生。我们所选的研究对象是瓶内水面上方的水蒸气，在瓶塞跳出的过程中，是系统膨胀对外界做功，在这个过程中系统的内能减少，温度降低。瓶内和瓶口处的“白雾”实际上是瓶内的水蒸气遇冷液化形成的小液滴。名师精讲1内能与内能的变化(1)物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能之和。因此物体的内能是一个状态量。(2)当物体温度

2、变化时，分子的平均动能变化；物体的体积变化时，分子势能发生变化，因此物体的内能变化只由初末状态决定，与中间过程及方式无关。2做功与内能变化的关系(1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程。(2)在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少，即：UW。3功和内能的区别(1)功是能量转化的量度，是过程量，而内能是状态量。(2)做功过程中，能量一定会发生转化，而内能不一定变化，只有在绝热过程中，做功才一定能引起内能的变化。(3)物体的内能大，并不意味着做功多。在绝热过程中，只有内能变化较大时，才对应着做功较多。4判断绝热过程中

3、内能变化的方法判断气体绝热过程的内能变化一般情况下只需看气体体积变化就可决定：若体积增大，气体对外界做功，W0，即U0，即U0，即内能增加。温馨提示气体自由膨胀时，气体与外界相互不做功，因此这种情况下气体体积增大没有外界阻力，也就不需要对外界做功。【例题1】 一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程。设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中()A外界对气体做功，气体分子的平均动能增大B外界对气体做功，气体分子的平均动能减小C气体对外界做功，气体分子的平均动能增大D气体对外界做功，气体分子的平均动能减小解析：绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递，膨胀过程气体体积增大，外界对气体做的功W0，由

4、UU2U1W可知，气体内能减少。由于气体分子间的势能忽略，故气体分子的平均动能减小。故D项正确。答案：D题后反思在应用UW判断系统内能的变化情况时，应先判断系统是否处于绝热过程，若处于绝热过程，再依据系统对外界做功还是外界对系统做功来判断系统内能的变化情况。触类旁通若本题中气体是在真空中发生绝热膨胀，不考虑分子势能，气体的内能如何变化？答案：不变(因气体在真空中绝热膨胀，无法对外做功，故内能不变)。探究二热和内能问题导引1热传递的条件是什么？能否发生热传递与物体内能的多少是否有关？提示：热传递的条件是两个物体(或一个物体的两部分)间存在温度差，与物体内能的多少无关。只要它们存在温度差，热量就会

5、从高温物体传到低温物体(或从物体的高温部分传到低温部分)，与原来物体内能的多少无关。热传递过程中能量可以由内能大的物体传到内能小的物体上，也可以由内能小的物体传到内能大的物体上。2在单纯的热传递过程中，怎样计算内能的增量？提示：当系统从状态1经过单纯的热传递达到状态2时，内能的增加量UU2U1等于外界对系统传递的热量Q，即UQ。3做功和热传递都能改变物体的内能。做功和热传递在改变物体内能上的本质是否相同？提示：不相同。热传递是物体间内能的转移，即内能从物体一部分传到另一部分，或从一个物体传递给另一物体。做功是物体的内能与其他形式能量的转化，如内能与机械能、内能与电能间的转化等。名师精讲【例题2】 关于温度、热量、内能，以下说法中正确的是()A一个铁块的温度升高，其内能增大B物体吸收热量，其温度一定升高 C温度高的物体比温度低的物体含有的热量多D温度总是从物体热的部分传递至冷的部分解析：B选项中，物体吸收热量，温度不一定就升高，例如晶体熔化、液体沸腾这些过程。C选项中热量是在热传递过程中传递能量的多少，是过程量，因此不能说物体含有热量。D选项中