第七章 分子动理论

C.外界可能对铁丝做功 D.外界一定对铁丝做功

解析：做功和热传递对改变物体的内能是等效的，温度升高可能是做功，也可能是热传递。故C正确。

答案：C

友情提示：铁丝的温度升高从结果我们无法判断是哪种方式改变了内能，因为做功和热传递对改变物体的内能是等效的。

例2 下列关于热量的说法，正确的是 （ ） A.温度高的物体含有的热量多 B.内能多的物体含有的热量多 C.热量、功和内能的单位相同 D.热量和功都是过程量，而内能是一个状态量

解析：热量和功都是过程量，而内能是一个状态量，所以不能说温度高的物体含有的热量多，内能多的物体含有的热量多；热量、功和内能的单位相同都是焦耳。选C、D

答案：C、D

友情提示：注意区分状态量与过程量的不同特点 课后练习1、（1）内能增加（2）内能减少 课后练习2、铅的比热是0.13×10J/kg℃ 设增加的内能为ΔU ΔEk=

3

12

mv-0 ① 2 ΔU= ΔEk×80℅＝c m Δt ② ①②联立并代入数值得：Δt=123℃ （四）反思总结、当堂检测 （五）发导学案、布置作业 九、板书设计 1．热传递

（1）热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，叫做热传递。

（2）热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。 （3）热传递的实质：能量的转移 2．热和内能

- 37 -

（1）热量表征物体间内能转移的多少。只有在改变物体内能的过程中，说热量才有意义。所以，不能说物体含有多少热量。

（2）传递的热量与内能改变的关系ΔU= Q

①在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少。 ②在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少。

（3）热传递，是物体间内能的转移。即内能从物体的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。 十、教学反思

本节还需加强学生的能量的观点，使学生能从不同的角度认识物理现象，解感受能量的转移，增强我们学习物理、探索自然的兴趣。

10.3 热力学第一定律 能量守恒定律

三维教学目标 1、知识与技能

（1）认识物质的运动形式有多种，对应不同运动形式的运动有不同形式的能，各种形式的能在一定条件下可以相互转化；

（2）进一步掌握能的转化和守恒定律，并了解能的转化和守恒定律的意义； （3）运用公式△U＝W＋Q分析有关问题并具体进行计算。 2、过程与方法：

3、情感、态度与价值观： 教学重点：热力第一定律 教学难点：能量守恒 教学教具：多媒体课件 教学过程：

第三节 热力学第一定律 能量守恒定律

（一）复习提问

物体做什么样的运动具有机械能？机械能转化和守恒定律的内容是什么？

（二）新课教学 1、热力学第一定律

分析下列特殊情况：

（1）如果物体只与外只有热交换，没有做功，外界传给物体4J热量物体的内能增加了多少？物体若向外界传出了4J热量，物体内能如何变化？

结论：在没有做功情况下，物体与外界间传递热量Q，物体内能变化为△U，则△U＝Q，为了在此表达式中能反映物体对外界是吸热不是放热，作出规定：吸热Q取正值，放热Q取负值，由此可知：物体吸热，内能增加，放热，内能减少。

- 38 -

（2）如果物体和外界不发生热交换，当外界对物体做了10J功，物体内能增加了多少？当物体对外做了10J功，物体内能又如何变化？

结论：在无热交换情况下，△U＝W（对外做功时，W取负值）

（3）如果物体内能在改变的过程中，既有热传递又有做功，例如外界对物体做了10J的功，同时物体吸收4J热量，物体的内能如何变化？

（4）又如，外界对物体做10J功，物体放热4J物体内能又如何变化？又物体对外界做了10J功，物体吸热4J，物体放热4J物体内能又如何变化？

综上所述：在能的转化转移过程中，一个物体，如果没有吸收热量也没有放出热量，那么外界对它做多少功它的内能就增加多少；如果它既没有对外做功，外界也没有对其做功，则它从外界吸收多少热量，它的内能就增加多少。用△U表示物体内能的增量，用Q表示吸收的热量，用W表示外界对物体所做的功，那么：△U＝Q＋W上式就是热力学第一定律。

例1：一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了4.2×105J，外界对物体做了多少功？

解：根据热力学第一定律得，W＝△U－Q＝4.2×105J－2.6×105J＝1.6×105J

2、能的转化

物体的每一种运动形式都有一种对应的能 机械运动――机械能 热运动――内能 电荷运动――电能 化学运动――化学能

生物运动――生物能 原子核内部的运动――原子能 各种形式的能可以相互转化：

机械能中的动能和势能可互相转化（自由落体运动），机械能可以与内能相互转化（摩擦生热，消耗了机械能通过做功的形式转化为内能；热机中的气体推动活塞做功把气体内能转化为机械能），其它形式有能也可以转化为内能，如电流通过导体时，把电能转化为内能；炽热的灯丝发光，又把内能转化成光能；燃烧时，把化学能转化成内能）

3、能量守恒定律

（1）内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能众一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移的过程中其总量不变。

4、永动机不可能制成

讨论：第一类永动机是否真的能永远运动下去？（它不可能持续运动的原因：虽然右边每个球的力矩大，但球的个数少，左边的每个球产生的力矩虽然小，但是球的个数多，于是轮子不会持续转动下去对外做功，只会摆动几下便停在图中所画的位置上），不消耗能量的机器从来没有制成功过。能量不能创生，工程技术的任务在于设法找出合理利用能源途径和减少能量损耗，而不是去研制永动机。

10.4热力学第二定律

三维教学目标 1、知识与技能

（1）了解热力学第二定律的发展简史；

（2）了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可以制成； （3）了解热传导的方向性；

（4）了解热力学第二定律的两种表述方法，以及这两种表述的物理实质； （5）了解什么是能量耗散。

- 39 -

2、过程与方法：

3、情感、态度与价值观：

教学重点：热力学第二定律及所反映出的热现象的宏观过程的方向性。 教学难点：热力学第二定律中所描述的 \不发生其他变化\。 教学方法：多媒体辅助教学，分析讨论讲解相结合。 教学器材：多媒体演示系统、自制电脑教学软件。 教学过程：

第四节 热力学第二定律

（一）引入新课

提问：热力学第一定律的内容是什么？第一类永动机为什么没有制成？能量守恒定律是怎样表述的？

在能量守恒定律中，存在着能量的 \转移\和 \转化\，具体到热力学第二定律，内能和内能之间存在着\转移\以及内能和机械能之间也存在着\转化\的过程，引入课题：热力学第二定律。

（二）新课教学

1、内能的转移:内能转移实质就是热传递。

例1：冰箱中的冰激凌在停电时的融化过程，引导学生分析融化的原因。（热量可以从高温物体传递给低温物体）

冰箱里的冰激凌在冰箱正常工作时并没有融化。进一步引导学生思考热量只能从高温物体传递给低温物体这种说法是否妥当。如果不妥当应该怎样说。从而得出所谓的热量从高温物体向低温物体传递是一个自发的过程，热量从低温物体向高温物体转移需要其他的物理过程参与。（以模拟动画说明内能转移过程的方向性）

（1）热力学第二定律克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他变化。内能转移过程的方向性

说明: 不产生其他变化是指没有其他物理过程参与。

2、内能和机械能之间的转化 （1）第二类永动机

瓦特蒸汽机的发明说明人们开始了热机理论的研究，（\热机\就是一种把内能转化为机械能的机械）

1824年，卡诺在《论火的动力》中指出 \凡是有温度差的地方就能够发生动力\ 1834年，克拉珀龙把卡诺这一思想几何化为\卡诺循环\

热机从高温热源吸收热量Q，其中一部分对外做功W，另一部分被释放给低温热源，根据能量守恒定律Q1 = Q2 + W η=W/ Q1 = (Q1- Q2) /Q1 =1 - Q2/ Q1，可以知道Q2 越少，η越高，于是人们就考虑能否让Q2不存在，这样就可以产生一个η=100％的热机，就可以产生另一种永动机，可以看到这种机械并不违反能量守恒定律，这一类永动机叫第二类永动机。

第二类永动机：能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化的机械。

如果这一类永动机能够制成，它就可以从外界诸如空气、海洋、土壤等单一热源中不断地吸取能量，而对外做功。众所周知在空气和海洋中内能是取之不尽的，这样的话飞机不用带油箱，轮船不用带燃料。人们为此做出了许多努力，做了大量的尝试，但是第二类永动机始终还是没能制成。伴随着一次次的失败，终于认识到第二类永动机是不可能制成的。 这个结论是开尔文首先提出来的。

- 40 -