【原】《功、热和内能的改变》教学

本章内容是“热力学定律”，通俗点说，是关于热学（与温度有关科学）的基本定律。

定律是无法通过理论来证明的，是大量实验的一种总结。

一．使物体的内能发生变化的事实

冬天手冷了，有火时一般采取烤火的方式，有暖气片可以摸暖气片，若没有比两只冻手更高温度的物体，一般情况是使劲搓一搓手。烤、摸、搓，用专业、科学的术语描述一下。烤是热辐射，摸是热传导，搓是做功。再概括一下，前两种是热传递。

做饭时，用天然气灶，是热传导；用电磁炉，是电流做功。

可以列举其他物体温度发生变化的事例，发生变化的方式可以概括为两种：热传递和做功。

二．做功与物体内能变化的关系

做功和热传递这两种方式都能使物体的温度发生变化，仅是手段的不同。

焦耳的实验：通过一些类定量的实验，为做功和热传递对系统状态变化的影响给出了结论，进一步为能量转化和守恒定律奠定了基础。

先说左边这套设备，装置的构思，不知老人家是怎想到的！装水的容器是绝热的，当然，完全绝热是办不到的。没做过这个实验，精度不知道有多高。思路是挺绝的，用不同的重物下落来带动搅拌器搅拌液体，只要重物下落做功相同，绝热容器内水的温度变化就相同。温度与热力学状态有关，这个实验说明，对一个系统单纯做相同的功，系统的热力学状态改变是相同的。实验的细节无从得知，若能有原始的数据，或许能说明更多的问题。

右边这套装置更绝，左边仅是重力势能变化与系统状态变化的定量关系。右边有点能量转化和守恒的影子了，直接使绝热容器中水的温度变化的原因是电阻丝上产生焦耳热

，焦耳热是电能转化过来的，电能是重力势能转化过来的。实验的结论：电功相同，绝热容器中水的温度变化相同。

两个实验想说明一个什么问题呢？重物下落带动搅拌器对水做功，电流通过电阻丝所做的电功，对水的状态变化会产生同样的效果。

绝热过程中，外界对系统做的功，对改变热力学系统的状态是等价的，无关功的形式，做功的多少可由系统的热力学状态变化来定量描述，由于功的能量转化的量度，此次热力学系统的状态可由能量来描述，命名为系统的内能。

定量描述绝热系统内能变化与外界对系统做功的关系：U末-U初=W。

应用事例：快速用气筒给自行车打起，打完后气筒会有点烫的原因。

三.热传递与物体内能变化的关系

除做功外，单纯使温度不同的两系统之间接触，会发现温度高的系统会降温，温度低的物体会升温。也会导致热力学系统的状态发生变化，与做功导致系统内能变化类似，单纯的热传递也可使系统内能发生变化，若系统单纯因为热传递而内能发生变化，内能的变化也可用来量度热量传递的多少。U末-U初=Q,Q为单纯进行热传递时外界对系统所做的功。

两种方式，都能使系统的内能发生变化，但手段是不同的，做功是能量的转化，而热传递是能量的转移。功和热量都是过程量，内能是状态量，状态量变化的多少用功或热量来描述。

本节的难点：焦耳的实验，新教材没提热功当量。因单纯做功而导致描述热力学系统的状态物理量发生变化，这个地方挺拗口的。

读教材的感觉，对知识的理解是重点，若通了大学普物、理论物理的知识，再来看高中的内容，觉得所谓的教法就不太重要了，决定教法的根本因素还是对知识的理解，高中的物理大家是通大学物理的。有点像练武，在力量面前，技巧不值一提。我不通，今天看分析力学感觉到的。