1、1 功和内能功和内能 2 热和内能热和内能 学科素养与目标要求 物理观念：1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和热传递的实质.2.知道做功和热传递是 改变内能的两种方式，理解做功和热传递对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别 科学思维：明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系 一、焦耳的实验 1绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放 热 2代表性实验 (1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升 (2)通过电流的热效应给水加热 3 实验结论： 要使系统状态通过绝热过程发生变化， 做功的数量只由过程始末两个状态决定， 而与做功的方式无关
2、二、功和内能 1内能 微观：所有分子热运动的动能和分子势能之和 宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量 2功和内能：在绝热过程中，系统内能的增加量等于外界对系统做的功，即 UW. 3(1)UW 的适用条件是绝热过程 (2)在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外界做功，系统的内能减少 三、热和内能 1热传递 (1)条件：物体的温度不同 (2)热传递：热量总是从高温物体向低温物体传递 2热和内能 (1)热量：它是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度 (2)表达式：UQ. (3)热传递与做功在改变系统内能上的异同 做功和热传递都能引起系统内能的改变 做功时是内能与其他形式能的转化；
3、热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内 能的转移 1判断下列说法的正误 (1)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体( ) (2)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的( ) (3)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量( ) (4)热传递只能发生在两个物体间，同一物体不能发生热传递( ) 2各种方法使物体的内能发生改变：a.电炉通电后发热；b.一杯开水放在桌面上冷却；c.阳 光照射下冰块融化；d.锯木头时，锯片发烫；e.人坐在火炉旁取暖；f.用打气筒给自行车打气 后，打气筒变热其中属于做功使物体内能改变的是_；属于热传递使物体内能改变 的是_ 答案 adf
4、bce 一、功和内能 (1)在焦耳的许多实验中，有两个最具有代表性：一个实验是让重物下落带动叶片搅拌容器中 的水，引起水温上升；另一个实验是通过电流的热效应给水加热焦耳的这两个实验说明了 什么问题？ (2)如图甲，在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，压下活塞，观察棉花的变化 你能看到什么现象？实验现象说明了什么？ 图中用力按压活塞时为什么一定要迅速？ (3)如图乙，小孩沿滑梯下滑时屁股通常会感到发热，这是为什么？ 答案 (1)做功和热传递对改变物体的内能是等效的 (2)可以看到棉花燃烧实验现象说明压缩空气做功，使空气内能增大，达到棉花的燃点后 引起棉花燃烧 迅速按下活塞是为了减少热传递，尽量创
5、造一个绝热条件 (3)小孩沿滑梯下滑时克服摩擦力做功，内能增加 1做功与内能变化的关系 (1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程 (2)在绝热过程中，外界对物体做功，则 W0，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能 转化为内能，物体的内能就增加多少；物体对外界做功，则 W0.物体对外界做多少功，就有 多少内能转化为其他形式的能，物体的内能就减少多少 2功与内能的区别 (1)功是过程量，内能是状态量 (2)在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化 (3)物体的内能大，并不意味着做功多在绝热过程中，只有内能变化越大时，相应地做功才 越多 特别提醒 (1)外界对某一
6、系统做功时系统的内能不一定增加，还要看该系统有没有向外放热， 以及向外放热的多少 (2)在绝热过程中，系统内能的增加量等于外界对系统所做的功 例 1 如图 1 所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不 漏气 以 E甲、 E乙分别表示甲、 乙两气室中气体的内能， 则在将拉杆缓慢向外拉的过程中( ) 图 1 AE甲不变，E乙减小 BE甲不变，E乙增大 CE甲增大，E乙不变 DE甲增大，E乙减小 答案 D 解析 本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决于做功的 情况对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室内 的气
7、体做功，其内能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，乙室内的气体对外界 做功，内能应减小 在绝热过程中，压缩气体，外界对气体做功，内能增大，温度升高，柴油机就是利用这个原 理点火的 二、热和内能 (1)用铁锤反复敲击铁棒，铁棒的温度会升高，把铁棒放在炭火上烧，铁棒的温度也会升高， 这说明了什么问题？ (2)如图所示是热传递的三种方式传导、对流和辐射 这三种方式在传递能量时有什么共同点？ 热传递和做功都可以改变物体的内能，这两种方式在改变物体内能时本质上又有什么不 同？ 答案 (1)说明做功和热传递都能改变物体的内能 (2)三种方式都是热量从一个物体传递到另一个物体 热传递是内能在物体间(
8、或一个物体的不同部分之间)转移，做功是其他形式的能和内能之 间的转化 1在单纯传热中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少；系统向外界放出多少 热量，系统的内能就减少多少即 UU2U1Q. 2传热改变物体内能的过程是不同物体之间(或同一物体不同部分之间)内能转移的过程 3热传递与物体的内能的多少无关，只与两个物体(或一个物体的两部分)的温度差有关，热 量总是从高温物体自发地传递到低温物体 例 2 关于热传递，下列说法正确的是( ) A热传递的实质是温度的传递 B物体间存在温度差，才能发生热传递 C热传递可以在任何情况下进行 D物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量 答案 B 解析 热
9、传递的实质是物体间能量的转移， 故A错误； 热传递的条件是物体间存在着温度差， 高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不会发生热传递， 故 B 正确，C 错误；物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是热传递引 起的，也可能是做功引起的，故 D 错误 三、内能和相关概念的辨析 1热量和内能 (1)内能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定要使系统的内能发生变 化，可以通过热传递和做功两种方式来完成 (2)热量是热传递过程中的特征物理量，热量只是反映物体在状态变化过程中所转移的能量， 是用来衡量物体内能变化的，有过程，才有变化，离开过程，毫无意
10、义 (3)对某一状态而言，只有“内能”，不存在“热量”和“功”不能说一个系统中含有多少 热量 2热量与温度：热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内大量分子做无规则运动剧烈 程度的标志 热传递的前提条件是两个系统之间要有温度差，传递的是热量而不是温度 3热量与功：热量和功都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量与一定量的功 相当，热量可以通过系统转化为功，功也可以通过系统转化为热量，但它们之间有着本质的 区别 4改变内能的两种方式的比较 比较项目 做功 热传递 内能变化 外界对物体做功，物体的内能增加； 物体对外界做功，物体的内能减少 物体吸收热量，内能增加；物体放出 热量，内能减少
11、 物理实质 其他形式的能与内能之间的转化 不同物体间或同一物体不同部分之间 内能的转移 相互联系 做一定量的功和传递相同量的热量在改变内能的效果上是相同的 例 3 (2019 长沙市模拟)下列说法正确的是( ) A热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的 B外界对物体做功，物体的内能一定增大 C物体吸收热量，温度一定升高 D热量总是由内能大的物体流向内能小的物体 答案 A 解析 热量和功是过程量，内能是状态量，故 A 选项正确；引起物体内能的变化有做功和热 传递两种途径，单就一个方面不足以断定其内能的变化，故 B 选项错误；在晶体熔化和液体 沸腾过程中，物体要不断地吸收热量，但物体的温
12、度不变，这时内能的增加主要表现在内部 分子势能的增加，C 选项错误；两物体之间热量的流向只与它们的温度有关，与它们内能的 大小无关，D 选项错误 例 4 关于物体的内能和热量，下列说法中正确的是( ) A热水的内能比冷水的内能多 B温度高的物体其热量必定多，内能必定大 C在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物 体的内能相等 D热量是热传递过程中内能转移的量度 答案 D 解析 物体的内能由温度、体积、物质的量及物态决定，不是只由温度决定，故选项 A、B 错误；在热传递过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所以完 全有可能是内能大的物体内
13、能继续增大，内能小的物体内能继续减小，故选项 C 错误；关于 热量的论述，选项 D 是正确的 1(功与内能的关系)(多选)通过做功改变物体内能的是( ) A古人钻木取火 B用火炉把水烧开 C用打气筒打气，筒壁变热 D瓶内的高压气体将瓶塞冲开，瓶内气体的温度降低 答案 ACD 2(热和内能的关系)下列例子中通过热传递改变物体内能的是( ) A用砂轮磨刀具的时候，刀具的温度升高 B灼热的火炉使周围物体的温度升高 C手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些 D擦火柴时，火柴头上的易燃物质燃烧起来 答案 B 3(温度、热量、功和内能的关系)关于温度、热量、功和内能，以下说法正确的是( ) A同一物体温度高时，含有的热量多 B物体的内能越大，含有的热量就越多，温度也越高 C外界对系统做功 W，内能必定增加 D发生热传递的条件是两物体之间存在温度差 答案 D 解析 热量是物体间进行热传递时内能的转移，不能说物体含有多少热量，故 A、B 错；由 于做功和热传递都可引起物体内能的变化，只根据做功无法准确判断物体内能的变化，故 C 错；物体间发生热传递的条件是存在温度差，故 D 对
