預習導航
| 情境導入 | 課程目标 |
| 冬天由于溫度太低，很難啟動摩托車(在
農村啟動 195 型拖拉機也會遇到類似情況)。 這時駕駛者往往先關閉油門，連續踏下啟動 搖杆若幹次，然後再打開油門，踏下啟動搖 杆即可啟動，你知道這是運用了什麼原理 嗎？ 提示： 連續踏下啟動搖杆，活塞不斷壓 縮汽缸裡的氣體做功，增加氣體的内能，使 氣體的溫度升高，當達到汽油的燃點後，即 可啟動。 | 1.了解焦耳的兩個實驗的原理，通過焦耳
實驗的探究，培養學生的科學探索精神；理 解内能的概念，掌握絕熱過程中做功與内能 變化的關系。 2．知道什麼是熱傳遞，會區分熱量與内 能的概念；掌握單純的傳熱過程中熱量與内 能變化的關系；知道做功和熱傳遞是改變系 統内能的兩種方式，并且在改變系統内能上 是等效的，知道這兩種方式在改變系統内能
上的區别。 |
一、焦耳的實驗
1． 實驗條件
絕熱過程：系統隻通過對外界做功或外界對它做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，
也不向外界放熱。
2． 代表性實驗
(1)讓重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫上升。
(2)通過電流的熱效應給水加熱。
3． 實驗結論
在各種不同的絕熱過程中，如果使系統從狀态 1 變為狀态 2，所需外界做功的數量是相
同的。即：要使系統狀态通過絕熱過程發生變化，做功的數量隻由過程始末兩個狀态 1、 2
決定，而與做功的方式無關。
二、功和内能
1． 内能的定義
任何一個熱力學系統都必定存在一個隻依賴于系統自身狀态的物理量，這個物理量在兩
個狀态間的差别與外界在絕熱過程中對系統做的功相聯系，是系統的一種能量，我們把它稱
為系統的内能。
2． 絕熱過程中做功與系統内能變化的關系
當系統從某一狀态經過絕熱過程達到另一狀态時，内能的增加量 ΔU 就等于外界對系統
所做的功 W，即： ΔU＝W。
思考打氣筒是日常生活中的一種工具，當我們用打氣筒給自行車打氣的時候， 就是在克
服氣體壓力和摩擦力做功。打氣的過程中你有沒有試着去摸一下打氣筒的外殼，有什麼感
覺？這是怎麼回事？
提示： 打氣筒的溫度升高了，這是由于給自行車打氣時，壓縮空氣做功使得系統的内能
增加，所以溫度升高。
三、熱和内能
1． 熱傳遞
(1)熱傳遞的條件：不同物體(或一個物體的不同部分)存在溫度差。
(2)熱傳遞的方向：熱量從高溫物體傳向低溫物體。
(3)熱傳遞的結果：最終溫度相同。
(4)熱傳遞的實質：不同物體(或一個物體的不同部分)之間内能的轉移。
(5)熱傳遞的三種方式：熱傳導、熱對流和熱輻射。
2． 熱量
是用來衡量熱傳遞過程中内能變化多少的一個物理量，是一個過程量，不能說物體具有
多少熱量，隻能說物體吸收或放出了多少熱量。
3． 熱傳遞與系統内能變化的關系
系統在單純的傳熱過程中内能的增量 ΔU 等于外界向系統傳遞的熱量 Q，即 ΔU＝Q。
思考物體内能增加是否一定是從外界吸收了熱量？
提示： 不一定，這是因為做功和熱傳遞都可以改變物體的内能。
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