功、热和内能的改变

功和内能

1、焦耳的实验

(1)绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热。

(2)代表性实验

①重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升；

②通过电流的热效应给水加热。

(3)实验结论：要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定，而与做功的方式无关。

2、功和内能

(1)内能：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物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系。鉴于功是能量变化的量度，所以这个物理量必定是系统的一种能量，我们把它称为系统的内能

(2)功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的变化量，即ΔU＝W。

说明：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始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。

功与内能的区别

1、功是过程量,内能是状态量

2、在绝热过程中,做功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，只有内能变化越大时，相应地做功才越多。

说明：外界对某一系统做功时系统的内能不一定增加，还要看该系统有没有向外放热，以及向外放热的多少。在绝热过程中，系统内能的增加量等于外界对系统所做的功。

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。

热和内能

1．热传递

(1)条件：物体的温度不同。

(2)定义：两个温度不同的物体相互接触时，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，热量从高温物体传到了低温物体。

2．热和内能

(1)热量：它是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。

(2)表达式：ΔU＝Q

(3)热传递与做功在改变系统内能上的异同：①做功和热传递都能引起系统内能的改变。②做功时是内能与其他形式能的转化；热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移。

注意：我们不能说物体具有多少热量，只能说某一过程中物体吸收或放出了多少热量。

功、内能、热量和温度的区别与联系

1.内能与温度:从宏观上看,温度表示的是物体的冷热程度;从微观上看,温度反映了分子热运动的剧烈程度,是分子平均动能的标志。物体的温度升高,其内能一定增加。但向物体传递热量,物体的内能却不一定增加(可能同时对外做功)。

2.热量和内能

(1)内能是由系统的状态决定的,状态确定,系统的内能也随之确定。要使系统的内能发生变化,可以通过传热和做功两种方式来完成。

(2)热量是传热过程中的特征物理量,热量只是反映物体在状态变化过程中所转移的能量,是用来衡量物体内能变化的,有过程,才有变化,离开过程,毫无意义。

(3)对某一状态而言,只有“内能”,根本不存在“热量”和“功”。不能说一个系统中含有多少热量。

3.热量与温度:热量是系统的内能变化的量度,而温度是系统内大量分子做无规则运动剧烈程度的标志。传热的前提条件是两个系统之间要有温度差,传递的是热量而不是温度。

4.热量与功:热量和功都是系统内能变化的量度,都是过程量,一定量的热量与一定量的功相当,热量可以通过系统转化为功,功也可以通过系统转化为热量,但它们之间有着本质的区别。

5.改变内能的两种方式的比较

说明：内能与热量的区别:内能是状态量,由系统的状态决定;热量是过程量,由传热过程决定。内能的改变与热量的联系:在单纯的传热过程中,系统内能的增加量等于外界向系统传的热量。