滬科版物理高二上7-a物體的內(nèi)能教學(xué)設(shè)計(jì)課堂練習(xí)反思(參考版)
2024-11-23 22:21本頁(yè)面
【正文】 （ 5）熱能的相關(guān)時(shí)間是我們考察它的那個(gè)時(shí)刻，而熱量的相關(guān)時(shí)間是完成一個(gè)熱傳遞過(guò)程的那段時(shí)間。 （ 4）熱能的相關(guān)物只有一個(gè)，而熱量的相關(guān)物在一般情況下至少要涉及兩個(gè)。 （ 3）物體只要在絕對(duì)零度以上就存在分子熱運(yùn)動(dòng)，就有熱能和內(nèi)能，而熱量只是在不同物體（或物體的不同部位）之間傳遞著的能量。 概括以上的討論，我們可以得出下面的結(jié)論： （ 1）熱能是內(nèi)能中的一部分，它表達(dá)、描述的是物體（系統(tǒng)）所處的某一熱力學(xué)狀態(tài)，是一個(gè)狀態(tài)量，而熱量反映的是一個(gè)熱傳遞過(guò)程，它是一個(gè)過(guò)程量。有些物理參考書(shū)上把 作為定義熱量的依據(jù)，實(shí)際上， 依據(jù)此式定義熱量也有不妥之處。事實(shí)上，持有這種熱量觀的人已不知不覺(jué)地陷入了歷史上的“熱質(zhì)論”，而“熱質(zhì)論”早已被歷史判處“死刑”。 有人認(rèn)為物體本身就含有熱量，高溫物體含有的熱量多于低溫物體含有的熱量。離開(kāi)物體（系統(tǒng)）狀態(tài)的變化，即物體（系統(tǒng)）內(nèi)能的改變，去談?wù)撌裁礋崃渴呛翢o(wú)意義的?？梢?jiàn)，熱量并不是物體的內(nèi)能，更不是物體的熱能，而是物體（系統(tǒng)）在熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能改變量的量度。故熱傳遞結(jié)果又必然是高溫物體 的內(nèi)能減少，低溫物體的內(nèi)能增加。能量的這種傳遞方式在熱學(xué)中就稱(chēng)作熱傳遞。后者的物理本質(zhì)是：當(dāng)?shù)蜏匚矬w與高溫物體接觸在一起后，兩物體的分子在邊界上互相碰撞，交換動(dòng)量和能量，交換的結(jié)果就使得兩個(gè)物體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)劇烈程度趨于一致，平均平動(dòng)能當(dāng)然亦相等，這時(shí)兩物體的溫度自 然地趨于一致。一是直接對(duì)物體作宏觀機(jī)械功。 由此可見(jiàn)，熱傳導(dǎo)與熱傳遞是兩個(gè)從屬關(guān)系概念，熱傳遞概念的外延明顯寬于熱傳導(dǎo)概念的外延，故熱傳遞是一個(gè)屬概念，而熱傳導(dǎo)是一個(gè)種概念。因電磁波的傳播不需要任何媒質(zhì)，所以熱輻射是真空中唯一 的熱傳遞方式。與熱傳導(dǎo)、對(duì)流不同，熱輻射能把熱能以光的速度穿過(guò)真空，從一個(gè)物體傳給另一個(gè)物體。 至于熱輻射，它是指受熱物體以電磁輻射的形式向外界發(fā)射并傳送能量的過(guò)程。它是指流體中較熱部分和較冷部分在流體本身的有序的循環(huán) 流動(dòng)下的相互攙和，使溫度趨于均勻從而達(dá)到熱能（內(nèi)能）傳遞的過(guò)程。各種物質(zhì)的熱傳導(dǎo)性能不同，熱傳導(dǎo)過(guò)程的基本定律是博里葉定律。 熱傳導(dǎo)的實(shí)質(zhì)是由大量分子、原子或電子的相互碰撞，而使熱能（內(nèi)能）從物體溫度較高部分傳到溫度較低部分的過(guò)程。為了幫助大家能把熱傳遞與熱傳導(dǎo)更好地加以區(qū)別，下面我們有必要對(duì)熱傳導(dǎo)、對(duì) 流和總輻射分別作論述。所以，熱傳遞和作功是能量轉(zhuǎn)移的兩種方式，除此之外沒(méi)有其他方式。實(shí)際熱傳遞過(guò)程中，這三種方式常常是相伴進(jìn)行的，重要的是看哪一種方式占主要地位。更確切地講，所 謂熱傳遞就是沒(méi)有作宏觀機(jī)械功而使內(nèi)能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分的過(guò)程。 由內(nèi)能與熱能一節(jié)以及熱、熱運(yùn)動(dòng)與熱現(xiàn)象的闡述可知，物體的內(nèi)能就是組成物體全部分子、原子的動(dòng)能、勢(shì)能和內(nèi)部電子能等總和，物體內(nèi)能的改變可以通過(guò)分子、原子有規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量交換來(lái)達(dá)成，也可以通過(guò)分子、原子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能量交換來(lái)達(dá)成（或者是兩者兼有）。從概念間的關(guān)系看，內(nèi)能和熱能亦是一種從屬關(guān)系，其中內(nèi)能是屬概念，熱能 是種概念。 （ 3）內(nèi)能既然泛指物體內(nèi)的一切能量，那它的外延明顯就寬于熱能。然而，在一般情況下，內(nèi)能與溫度卻沒(méi)有確定的關(guān)系，只有理想氣體的內(nèi)能才僅是溫度的函數(shù)，這個(gè)結(jié)果叫做焦耳定律。 （ 1）內(nèi)能和熱能表達(dá)的 對(duì)象都是物體所處的某一熱力學(xué)狀態(tài)，兩者都屬于能的范疇，是兩個(gè)狀態(tài)函數(shù)。因?yàn)榉肿拥臒徇\(yùn)動(dòng)動(dòng)能是隨著溫度而變化的，所以，物體的熱能也隨著溫度的變化而變化。而熱能是物體內(nèi)部所有分子（包括原子）作無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能之和。因分子運(yùn)動(dòng)論只考慮到物質(zhì)分子和原子這個(gè)層次，所以，物體的內(nèi)能僅指分子和原子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和相互 作用的勢(shì)能之和。從微觀角度看，物體的內(nèi)能是物體內(nèi)一切能量之和。它的增加、減少并不引起物體在空間速度的改變，也并不代表物體在空間的宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)。因?yàn)樵诮^熱過(guò)程中，外界對(duì)物體（系統(tǒng)）所作的功與中間經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)，而只與物體（系統(tǒng)）的初始狀態(tài)和終了狀態(tài)有關(guān)，所以，這個(gè)功值必等于一個(gè)狀態(tài)函數(shù)在終態(tài)與初態(tài)的函數(shù)值之差。做功使其他形式的能如機(jī)械能等轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，熱傳遞使物體間的內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)移 [作業(yè) ] 練習(xí)部分 3 頁(yè)第 1 至 11 題 [教學(xué)反思 ] 【附錄】 用統(tǒng)計(jì)方法研究物體的溫度 物體由大量分子組成，每一個(gè)分子都在作永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．宏觀上反映物體冷熱程度的溫度在微觀領(lǐng)域則反映了分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度．由于分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)中，分子間頻繁地發(fā)生碰撞，每個(gè)分子都在作無(wú)規(guī)律的變速運(yùn)動(dòng)，研究某一個(gè)分子的速率是毫無(wú)意義的．因此，需要用大量分子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律即用物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng) 能作為物體溫度的標(biāo)志．需要注意的是，物體的溫度與物體分子的平均動(dòng)能是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，不能說(shuō)物體的溫度等于物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能，因?yàn)闇囟扰c分子動(dòng)能是兩個(gè)完全不同性質(zhì)的物理量． 物體的內(nèi)能是狀態(tài)的函數(shù) 早在 19世紀(jì)，
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