滬科版物理高二上7-a物體的內(nèi)能教學(xué)設(shè)計課堂練習(xí)反思(參考版)
2024-11-23 22:21本頁面
【正文】 （ 5）熱能的相關(guān)時間是我們考察它的那個時刻，而熱量的相關(guān)時間是完成一個熱傳遞過程的那段時間。 （ 4）熱能的相關(guān)物只有一個，而熱量的相關(guān)物在一般情況下至少要涉及兩個。 （ 3）物體只要在絕對零度以上就存在分子熱運動，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、描述的是物體（系統(tǒng)）所處的某一熱力學(xué)狀態(tài)，是一個狀態(tài)量，而熱量反映的是一個熱傳遞過程，它是一個過程量。有些物理參考書上把 作為定義熱量的依據(jù)，實際上， 依據(jù)此式定義熱量也有不妥之處。事實上，持有這種熱量觀的人已不知不覺地陷入了歷史上的“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意義的?？梢?，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)中就稱作熱傳遞。后者的物理本質(zhì)是：當?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，交換動量和能量，交換的結(jié)果就使得兩個物體分子無規(guī)則運動劇烈程度趨于一致，平均平動能當然亦相等，這時兩物體的溫度自 然地趨于一致。一是直接對物體作宏觀機械功。 由此可見，熱傳導(dǎo)與熱傳遞是兩個從屬關(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，故熱傳遞是一個屬概念，而熱傳導(dǎo)是一個種概念。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)、對流不同，熱輻射能把熱能以光的速度穿過真空，從一個物體傳給另一個物體。 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) 流動下的相互攙和，使溫度趨于均勻從而達到熱能（內(nèi)能）傳遞的過程。各種物質(zhì)的熱傳導(dǎo)性能不同，熱傳導(dǎo)過程的基本定律是博里葉定律。 熱傳導(dǎo)的實質(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，下面我們有必要對熱傳導(dǎo)、對 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，除此之外沒有其他方式。實際熱傳遞過程中，這三種方式常常是相伴進行的，重要的是看哪一種方式占主要地位。更確切地講，所 謂熱傳遞就是沒有作宏觀機械功而使內(nèi)能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分的過程。 由內(nèi)能與熱能一節(jié)以及熱、熱運動與熱現(xiàn)象的闡述可知，物體的內(nèi)能就是組成物體全部分子、原子的動能、勢能和內(nèi)部電子能等總和，物體內(nèi)能的改變可以通過分子、原子有規(guī)則運動的能量交換來達成，也可以通過分子、原子的無規(guī)則運動的能量交換來達成（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)，這個結(jié)果叫做焦耳定律。 （ 1）內(nèi)能和熱能表達的 對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，是兩個狀態(tài)函數(shù)。因為分子的熱運動動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）作無規(guī)則熱運動的動能之和。因分子運動論只考慮到物質(zhì)分子和原子這個層次，所以，物體的內(nèi)能僅指分子和原子的無規(guī)則運動動能和相互 作用的勢能之和。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械運動。因為在絕熱過程中，外界對物體（系統(tǒng)）所作的功與中間經(jīng)過的路徑無關(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，這個功值必等于一個狀態(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 頁第 1 至 11 題 [教學(xué)反思 ] 【附錄】 用統(tǒng)計方法研究物體的溫度 物體由大量分子組成，每一個分子都在作永不停息的無規(guī)則運動．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動的激烈程度．由于分子無規(guī)則運動中，分子間頻繁地發(fā)生碰撞，每個分子都在作無規(guī)律的變速運動，研究某一個分子的速率是毫無意義的．因此，需要用大量分子的統(tǒng)計規(guī)律即用物體分子熱運動的平均動 能作為物體溫度的標志．需要注意的是，物體的溫度與物體分子的平均動能是一一對應(yīng)的關(guān)系，不能說物體的溫度等于物體分子熱運動的平均動能，因為溫度與分子動能是兩個完全不同性質(zhì)的物理量． 物體的內(nèi)能是狀態(tài)的函數(shù) 早在 19世紀，
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