1104229高二物理课堂学习点拨.DOC

110425-29高二物理 1．做功和热传递改变物体的内能，这两种方式是等效的。 系统在单纯的做功过程中，内能的增量等于外界对系统做的功△U=W。 系统在单纯的热传递过程中，内能的增量等于系统吸收的热量△U=Q。 要使得物体改变同样的内能，通过做功或热传递都可以实现，若不知道过程，无法分辨出是做功还是热传递实现的这种改变。 2．做功改变内能的实质是能量的转化，热传递改变内能的实质是能量的转移。 做功是内能和其他形式能的转化，如机械能和内能的转化。热传递是不同物体或同一物体的不同部位内能的转移。 3．功W、热量Q都是过程量，而内能U是状态量。 功和热是能量的交换形式，但不是能量的存在形式，只有出现能量转化和转移的过程时才会有功和热。离开过程谈热量是没有意义的。就某一状态而言，只有“内能”，不存在什么“热量”和“功”，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”。物体的内能大，并不意味着物体一定会对外做功或向外传递热量，或者做的功多，传递热量多；只有当物体内能变化大时，该过程中做功或传递的热量多。 4．内能的理解 ①从微观角度看，由于分子的平均动能与分子热运动的激烈程度有关，分子势能与分子距离有关，所以物体的内能与分子热运动的激烈程度和距离有关。物体的内能不是指单个分子的动能和势能之和，因此物体的内能还与物体内的分子数有关，分子数目越多，物体的内能越大。 ②从宏观角度看，由于分子的平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关，所以物体的内能与物体的温度和体积有关。另外，物体内的分子数取决于物质的摩尔数，所以物体的内能还跟摩尔数有关。 ③内能与机械能的区别：内能与机械能是两种不同形式的能量。内能是由物体内大量分子的热运动和分子间的相对位置决定的能量，这与物体的温度、体积等因素有关；机械能是由物体做机械运动和物体的形变决定的能量，它是对宏观物体整体来说的，物体具有内能的同时又可以具有机械能。内能和机械能在一定的条件下可以相互转化。 二、热力学第一定律 1．系统与外界同时发生做功和热传递时，其内能的增量为(U=W+Q 2．热力学第一定律：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和，其表达式为△U=W+Q。 3．热力学第一定律中各量的正、负号含义 物理量 符号 意义 符号 意义 W + 外界对系统做功 － 外界对系统做功 Q + 系统吸收热量 － 系统放出热量 ΔU + 系统内能增加 － 系统内能减少 4．应用：四个理想热学过程 5．热力学第一定律中的功是指能够转化为内能的那一部分功。 例如，汽车在牵引力作用下前进，这个牵引力做的功不影响汽车的内能，它只能改变汽车动能的大小，而汽车克服摩擦力所做的功才使得汽车的内能增大。 6．热力学第一定律的另一种理解：Q=△U+W。 Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做功，△U表示系统内能的增加。 可以理解为：系统吸收的热量用于增加系统的内能和对外做功。 可以用来解释：气体在等压下的比热容CP大于等容下的比热容CV。因为等容下气体吸收的热量全部用来增加内能（不对外做功），而等压下气体吸收的热量除了增加内能外，还要对外做功。 三、热力学第二定律 1．热的方向性 过程可以自发地由高温物体向低温物体进行，但相反方向却不能自发地进行，即具有方向性，是一个不可逆过程。②开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。 4．热机 热机是把内能转化为机械能的装置。其原理是热机从热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后向冷凝器释放热量Q2。由能量守恒定律可得：Q1=W+Q2 热机做的功和它从热源吸收的热量的比值叫做热机效率，即η=W/Q1。 热机不能把得到的内能全部转化为机械能，必须有热源和冷凝器，热机工作时，总要向冷凝器散热，不可避免的要由工作物质带走一部分热量Q2，所以有：Q1W。 5．第二类永动机 第二类永动机：没有冷凝器，只有单一热源，能将单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机。 第二类永动机不可能制成，表示机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化；机械能和内能的转化过程具有方向性。 6．热力学第二定律的意义 热力学第二定律揭示了自然界中热现象宏观过程的方向性，一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。 四、热力学第二定律的微观解释 一、有序和无序 只要确定了某种规则，符合这个规则的叫有序。不符合某种确定规则的叫无序。无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反。有序和无序是相对的。 在热力学中，“序”即“区分度”。 二、宏观态和微观态 符合某种规定、规则的状态，叫做热力学系统的宏观态。在宏观状态下，符合另外的规定、规则的状态叫做这个宏观态的微观态。 系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序