高中物理-內能課件-新人教版選修3-3

高中物理---內能課件-新人教版選修3-3REPORTING目錄內能基本概念與性質理想氣體狀態(tài)方程與內能計算熱力學第二定律與熵增加原理固體、液體和氣體熱傳導機制及特點相變過程中內能變化規(guī)律探究內能在生活、生產和科技領域應用PART01內能基本概念與性質REPORTING物體內部所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和，稱為物體的內能。內能定義內能是物體熱力學狀態(tài)的函數，反映了物體內部微觀粒子熱運動的劇烈程度以及粒子間的相互作用。物理意義內能定義及物理意義溫度是物體分子熱運動平均動能的標志，溫度升高，物體分子的平均動能增大，內能也隨之增加。物體內能的變化會導致溫度的變化。當物體吸收熱量時，內能增加，溫度升高；當物體放出熱量時，內能減少，溫度降低。溫度與內能關系內能對溫度的影響溫度對內能的影響熱量傳遞方式熱量傳遞有三種方式，即熱傳導、熱對流和熱輻射。這些方式都可以改變物體的內能。內能變化與熱量傳遞的關系當熱量從高溫物體傳遞給低溫物體時，高溫物體的內能減少，低溫物體的內能增加。這種內能的變化與熱量傳遞的方向和數量有關。熱量傳遞與內能變化熱力學第一定律指出，熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能量互相轉換，但是在轉換過程中，能量的總值保持不變。熱力學第一定律的內容根據熱力學第一定律，物體內能的變化等于物體吸收的熱量與對外做功之和。當物體吸收熱量時，內能增加；當物體對外做功時，內能減少。同時，熱力學第一定律也揭示了能量守恒的原理，即能量不能憑空產生或消失，只能從一種形式轉換為另一種形式。熱力學第一定律對內能的影響熱力學第一定律PART02理想氣體狀態(tài)方程與內能計算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，V為體積，n為物質的量，R為氣體常數，T為熱力學溫度。理想氣體假設分子本身不占體積，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，氣體的內能不變，吸收的熱量全部轉化為對外做功。在p-V圖上，等溫線是一條雙曲線，離坐標原點越遠，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?；旌线^程定義在混合過程中，各種氣體的壓強、體積和溫度都發(fā)生變化，但總的內能保持不變?；旌线^程特點根據理想氣體狀態(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。熱力學第二定律的兩種表述揭示了自然界中與熱現象有關的宏觀過程具有方向性，是不可逆的。熱力學第二定律的意義熱力學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行。熵增加原理介紹和應用舉例不可逆過程不能用任何方法把系統(tǒng)和環(huán)境完全恢復到原來狀態(tài)的過程稱為不可逆過程。可逆過程系統(tǒng)經過某一過程從狀態(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，嚴格來講現實中并不存在；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效率及提高途徑熱機效率熱機所做有用功與燃料完全燃燒釋放的熱量之比稱為熱機效率。提高熱機效率的途徑使燃料充分燃燒；盡量減少各種熱量損失；在設計和制造上采用先進技術。例如，提高熱機的機械效率、采用先進的燃燒技術、優(yōu)化熱機結構等。PART04固體、液體和氣體熱傳導機制及特點REPORTING熱傳導機制在固體中，熱傳導主要是通過晶格振動的形式來實現的，即熱量通過晶體內部原子或分子的振動傳遞。特點固體的熱傳導率通常較高，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，固體的熱傳導率還受到其晶體結構、化學成分和溫度等因素的影響。固體中熱傳導機制及特點VS在液體中，熱傳導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行無規(guī)則運動，當它們相互碰撞時，就會傳遞能量。特點液體的熱傳導率通常比固體低，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，液體的熱傳導率還受到其粘度、密度和溫度等因素的影響。熱傳導機制液體中熱傳導機制及特點在氣體中，熱傳導主要是通過分子間的碰撞以及分子內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，因此氣體的熱傳導率通常較低。氣體的熱傳導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，氣體的熱傳導率還受到其壓力、密度和溫度等因素的影響。熱傳導機制特點氣體中熱傳導機制及特點固體、液體和氣體之間的熱傳導率存在顯著的差異。一般來說，固體的熱傳導率最高，液體次之，氣體最低。不同物質之間的熱傳導率差異主要源于它們內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；而絕緣體的熱傳導率則很低，因為它們內部的原子或分子振動受到限制，難以傳遞熱量。不同物質間熱傳導比較PART05相變過程中內能變化規(guī)律探究REPORTING物質三態(tài)間相互轉化條件物質從固態(tài)到液態(tài)需要達到熔點，從液態(tài)到氣態(tài)需要達到沸點。溫度條件某些物質在特定壓力下才能實現固液氣三態(tài)的轉化，如高壓下的冰直接升華為水蒸氣。壓力條件熔化過程物質從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，吸收熱量，內能增加，溫度保持不變。要點一要點二凝固過程物質從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，放出熱量，內能減少，溫度保持不變。熔化、凝固過程中內能變化規(guī)律汽化過程物質從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，吸收熱量，內能增加，溫度可能升高也可能保持不變（沸騰）。液化過程物質從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，放出熱量，內能減少，溫度降低。汽化、液化過程中內能變化規(guī)律升華過程物質從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)，吸收熱量，內能增加，溫度可能升高也可能保持不變。凝華過程物質從氣態(tài)直接變?yōu)楣虘B(tài)，放出熱量，內能減少，溫度降低。升華、凝華過程中內能變化規(guī)律PART06內能在生活、生產和科技領域應用REPORTING利用內能加熱水，提供洗澡、洗滌等生活用熱水。熱水器利用內能加熱食物，進行烹飪。燃氣灶利用內能加熱空氣或水，為室內供暖。暖氣內能在生活領域應用舉例冶金利用內能加熱礦石，使其達到熔融狀態(tài)，從而提取金屬?；だ脙饶茯寗踊瘜W反應，合成各種化工產品。熱力發(fā)電利用燃料燃燒產生的內能加熱工質，驅動渦輪機轉動，進而帶動發(fā)電機發(fā)電。內能在生產領域應用舉例內燃機利用內能推動活塞運動，進而驅動機械運轉，如汽車、飛機等交通工具的動力系統(tǒng)。熱電偶利用兩種不同金屬的內能差異產生電勢差，用于測量溫度。熱管技術利用內能傳遞熱量的原理，制造高效傳熱元件，應用于航天