高中物理-內(nèi)能課件-新人教版選修3-3

高中物理---內(nèi)能課件-新人教版選修3-3REPORTING目錄內(nèi)能基本概念與性質(zhì)理想氣體狀態(tài)方程與內(nèi)能計算熱力學(xué)第二定律與熵增加原理固體、液體和氣體熱傳導(dǎo)機(jī)制及特點相變過程中內(nèi)能變化規(guī)律探究內(nèi)能在生活、生產(chǎn)和科技領(lǐng)域應(yīng)用PART01內(nèi)能基本概念與性質(zhì)REPORTING物體內(nèi)部所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和，稱為物體的內(nèi)能。內(nèi)能定義內(nèi)能是物體熱力學(xué)狀態(tài)的函數(shù)，反映了物體內(nèi)部微觀粒子熱運動的劇烈程度以及粒子間的相互作用。物理意義內(nèi)能定義及物理意義溫度是物體分子熱運動平均動能的標(biāo)志，溫度升高，物體分子的平均動能增大，內(nèi)能也隨之增加。物體內(nèi)能的變化會導(dǎo)致溫度的變化。當(dāng)物體吸收熱量時，內(nèi)能增加，溫度升高；當(dāng)物體放出熱量時，內(nèi)能減少，溫度降低。溫度與內(nèi)能關(guān)系內(nèi)能對溫度的影響溫度對內(nèi)能的影響熱量傳遞方式熱量傳遞有三種方式，即熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射。這些方式都可以改變物體的內(nèi)能。內(nèi)能變化與熱量傳遞的關(guān)系當(dāng)熱量從高溫物體傳遞給低溫物體時，高溫物體的內(nèi)能減少，低溫物體的內(nèi)能增加。這種內(nèi)能的變化與熱量傳遞的方向和數(shù)量有關(guān)。熱量傳遞與內(nèi)能變化熱力學(xué)第一定律指出，熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機(jī)械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值保持不變。熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容根據(jù)熱力學(xué)第一定律，物體內(nèi)能的變化等于物體吸收的熱量與對外做功之和。當(dāng)物體吸收熱量時，內(nèi)能增加；當(dāng)物體對外做功時，內(nèi)能減少。同時，熱力學(xué)第一定律也揭示了能量守恒的原理，即能量不能憑空產(chǎn)生或消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式。熱力學(xué)第一定律對內(nèi)能的影響熱力學(xué)第一定律PART02理想氣體狀態(tài)方程與內(nèi)能計算REPORTING

理想氣體狀態(tài)方程介紹理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT，其中p為壓強(qiáng)，V為體積，n為物質(zhì)的量，R為氣體常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。理想氣體假設(shè)分子本身不占體積，分子間無相互作用力，分子運動遵循牛頓運動定律。適用范圍在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的情況下，實際氣體可近似看作理想氣體。溫度保持不變的情況下，氣體的壓強(qiáng)和體積發(fā)生變化的過程。等溫變化定義等溫變化特點等溫變化曲線在等溫變化過程中，氣體的內(nèi)能不變，吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為對外做功。在p-V圖上，等溫線是一條雙曲線，離坐標(biāo)原點越遠(yuǎn)，溫度越高。030201理想氣體等溫變化過程分析系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的情況下，氣體的壓強(qiáng)和體積發(fā)生變化的過程。絕熱變化定義在絕熱變化過程中，氣體的內(nèi)能發(fā)生變化，但吸收的熱量為零。絕熱變化特點在p-V圖上，絕熱線是一條陡峭的曲線，表示在絕熱過程中，氣體的壓強(qiáng)和體積變化較大。絕熱變化曲線理想氣體絕熱變化過程分析不同種類的氣體混合在一起的過程。混合過程定義在混合過程中，各種氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度都發(fā)生變化，但總的內(nèi)能保持不變?；旌线^程特點根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程和混合前后的狀態(tài)參量，可以計算出混合后各種氣體的分壓、分體積和溫度等參量?；旌线^程計算理想氣體混合過程分析PART03熱力學(xué)第二定律與熵增加原理REPORTING熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體；不可能從單一熱源吸收熱量并全部用來做功，而不引起其他變化。熱力學(xué)第二定律的兩種表述揭示了自然界中與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程具有方向性，是不可逆的。熱力學(xué)第二定律的意義熱力學(xué)第二定律表述和意義熵增加原理在一個孤立系統(tǒng)中，如果過程是可逆的，則熵不變；如果過程是不可逆的，則熵增加。應(yīng)用舉例解釋為什么熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體；解釋為什么自然界中的宏觀過程總是向著無序性增大的方向進(jìn)行。熵增加原理介紹和應(yīng)用舉例不可逆過程不能用任何方法把系統(tǒng)和環(huán)境完全恢復(fù)到原來狀態(tài)的過程稱為不可逆過程?？赡孢^程系統(tǒng)經(jīng)過某一過程從狀態(tài)1變到狀態(tài)2后，如果能使系統(tǒng)和環(huán)境都完全復(fù)原（即系統(tǒng)回到原來的狀態(tài)1，同時消除了原來過程對環(huán)境所產(chǎn)生的一切影響），則這樣的過程稱為可逆過程。比較可逆過程是理想化的抽象概念，嚴(yán)格來講現(xiàn)實中并不存在；而不可逆過程是客觀存在的，它反映了自然界中宏觀過程的方向性?？赡孢^程和不可逆過程比較熱機(jī)效率及提高途徑熱機(jī)效率熱機(jī)所做有用功與燃料完全燃燒釋放的熱量之比稱為熱機(jī)效率。提高熱機(jī)效率的途徑使燃料充分燃燒；盡量減少各種熱量損失；在設(shè)計和制造上采用先進(jìn)技術(shù)。例如，提高熱機(jī)的機(jī)械效率、采用先進(jìn)的燃燒技術(shù)、優(yōu)化熱機(jī)結(jié)構(gòu)等。PART04固體、液體和氣體熱傳導(dǎo)機(jī)制及特點REPORTING熱傳導(dǎo)機(jī)制在固體中，熱傳導(dǎo)主要是通過晶格振動的形式來實現(xiàn)的，即熱量通過晶體內(nèi)部原子或分子的振動傳遞。特點固體的熱傳導(dǎo)率通常較高，因為固體中的原子或分子排列緊密，振動傳遞熱量的效率高。此外，固體的熱傳導(dǎo)率還受到其晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和溫度等因素的影響。固體中熱傳導(dǎo)機(jī)制及特點VS在液體中，熱傳導(dǎo)主要是通過分子間的碰撞來傳遞熱量的。液體分子在不斷地進(jìn)行無規(guī)則運動，當(dāng)它們相互碰撞時，就會傳遞能量。特點液體的熱傳導(dǎo)率通常比固體低，因為液體中的分子間距離較大，相互碰撞傳遞熱量的效率相對較低。此外，液體的熱傳導(dǎo)率還受到其粘度、密度和溫度等因素的影響。熱傳導(dǎo)機(jī)制液體中熱傳導(dǎo)機(jī)制及特點在氣體中，熱傳導(dǎo)主要是通過分子間的碰撞以及分子內(nèi)部的能級躍遷來傳遞熱量的。氣體分子間的距離較大，相互碰撞的頻率較低，因此氣體的熱傳導(dǎo)率通常較低。氣體的熱傳導(dǎo)率通常比固體和液體都低，因為氣體分子間的距離大，相互碰撞傳遞熱量的效率低。此外，氣體的熱傳導(dǎo)率還受到其壓力、密度和溫度等因素的影響。熱傳導(dǎo)機(jī)制特點氣體中熱傳導(dǎo)機(jī)制及特點固體、液體和氣體之間的熱傳導(dǎo)率存在顯著的差異。一般來說，固體的熱傳導(dǎo)率最高，液體次之，氣體最低。不同物質(zhì)之間的熱傳導(dǎo)率差異主要源于它們內(nèi)部原子或分子的排列方式和相互作用力的不同。例如，金屬通常具有較高的熱傳導(dǎo)率，因為金屬晶體中的自由電子可以高效地傳遞熱量；而絕緣體的熱傳導(dǎo)率則很低，因為它們內(nèi)部的原子或分子振動受到限制，難以傳遞熱量。不同物質(zhì)間熱傳導(dǎo)比較PART05相變過程中內(nèi)能變化規(guī)律探究REPORTING物質(zhì)三態(tài)間相互轉(zhuǎn)化條件物質(zhì)從固態(tài)到液態(tài)需要達(dá)到熔點，從液態(tài)到氣態(tài)需要達(dá)到沸點。溫度條件某些物質(zhì)在特定壓力下才能實現(xiàn)固液氣三態(tài)的轉(zhuǎn)化，如高壓下的冰直接升華為水蒸氣。壓力條件熔化過程物質(zhì)從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度保持不變。要點一要點二凝固過程物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，放出熱量，內(nèi)能減少，溫度保持不變。熔化、凝固過程中內(nèi)能變化規(guī)律汽化過程物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度可能升高也可能保持不變（沸騰）。液化過程物質(zhì)從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，放出熱量，內(nèi)能減少，溫度降低。汽化、液化過程中內(nèi)能變化規(guī)律升華過程物質(zhì)從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)，吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度可能升高也可能保持不變。凝華過程物質(zhì)從氣態(tài)直接變?yōu)楣虘B(tài)，放出熱量，內(nèi)能減少，溫度降低。升華、凝華過程中內(nèi)能變化規(guī)律PART06內(nèi)能在生活、生產(chǎn)和科技領(lǐng)域應(yīng)用REPORTING利用內(nèi)能加熱水，提供洗澡、洗滌等生活用熱水。熱水器利用內(nèi)能加熱食物，進(jìn)行烹飪。燃?xì)庠罾脙?nèi)能加熱空氣或水，為室內(nèi)供暖。暖氣內(nèi)能在生活領(lǐng)域應(yīng)用舉例冶金利用內(nèi)能加熱礦石，使其達(dá)到熔融狀態(tài)，從而提取金屬?；だ脙?nèi)能驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)，合成各種化工產(chǎn)品。熱力發(fā)電利用燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能加熱工質(zhì)，驅(qū)動渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。內(nèi)能在生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用舉例內(nèi)燃機(jī)利用內(nèi)能推動活塞運動，進(jìn)而驅(qū)動機(jī)械運轉(zhuǎn)，如汽車、飛機(jī)等交通工具的動力系統(tǒng)。熱電偶利用兩種不同金屬的內(nèi)能差異產(chǎn)生電勢差，用于測量溫度。熱管技術(shù)利用內(nèi)能傳遞熱量的原理，制造高效傳熱元件，應(yīng)用于航天