1、12.功和內(nèi)能熱和內(nèi)能,一、功和內(nèi)能 1焦耳的實(shí)驗(yàn) (1)絕熱過程：系統(tǒng)不從外界 熱量，也不向外界 熱量的過程 (2)代表實(shí)驗(yàn) 重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器中的水，引起水溫 通過電流的熱效應(yīng)給水加熱 (3)結(jié)論：在各種不同的絕熱過程中，系統(tǒng)狀態(tài)變化相同，則外力所做的功相同，與做功的方式 關(guān),吸收,放出,上升,無,2內(nèi)能 (1)內(nèi)能的概念 內(nèi)能是描述熱力學(xué)系統(tǒng) 的物理量 在絕熱過程中 可以改變熱力學(xué)系統(tǒng)所處的狀態(tài) (2)內(nèi)能的變化 絕熱過程中做功與內(nèi)能的變化關(guān)系：U W. 外界對(duì)系統(tǒng)做功，W為 ，系統(tǒng)對(duì)外界做功，W為 ,自身狀態(tài),做功,正,負(fù),二、熱和內(nèi)能 1熱傳遞 熱量總是自發(fā)地由 物體向 物體傳

2、遞 2熱量和內(nèi)能的變化 (1)關(guān)系描述：熱量是在單純的熱傳遞過程中 變化的量度 (2)公式表達(dá)： .,高溫,低溫,系統(tǒng)內(nèi)能,UQ,一、功和內(nèi)能的關(guān)系 1內(nèi)能與內(nèi)能變化 (1)物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能之和 (2)當(dāng)物體溫度變化時(shí)，分子平均動(dòng)能變化物體體積變化時(shí)，分子勢(shì)能發(fā)生變化，即物體的內(nèi)能是由它的狀態(tài)決定的，且物體的內(nèi)能變化只由初、末狀態(tài)決定，與中間過程及方式無關(guān),2做功與內(nèi)能變化的關(guān)系 (1)做功改變物體內(nèi)能的過程是其他形式的能(如機(jī)械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程 (2)在絕熱過程中，外界對(duì)物體做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，物體的內(nèi)能就增加多少 3功和內(nèi)能的

3、區(qū)別 (1)功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量 (2)在絕熱過程中，做功一定能引起內(nèi)能的變化 (3)物體的內(nèi)能大，并不意味著做功多在絕熱過程中，只有內(nèi)能變化越大時(shí)，對(duì)應(yīng)著做功越多,用下列方法改變物體的內(nèi)能，屬于做功方式的是() A搓搓手會(huì)感到手暖和些 B汽油機(jī)汽缸內(nèi)被壓縮的氣體 C車刀切下的熾熱鐵屑 D物體在陽(yáng)光下被曬熱,解析：搓手時(shí)克服摩擦力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A正確；汽缸壓縮氣體，對(duì)氣體做功，B正確；車刀切削鋼件，克服摩擦力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使切下的鐵屑溫度升高，也是通過做功使內(nèi)能發(fā)生改變，C正確；物體在陽(yáng)光下被曬熱，不是外力做功改變物體內(nèi)能，D錯(cuò)誤 答案：ABC,二、熱和內(nèi)能的關(guān)系 1熱

4、傳遞 (1)熱傳遞的三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射 (2)熱傳遞的條件：存在溫度差 2熱傳遞改變物體的內(nèi)能的實(shí)質(zhì) 內(nèi)能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體或者從一個(gè)物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分，在這個(gè)過程中，吸收熱量的物體內(nèi)能增加；放出熱量的物體內(nèi)能減少，內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少由熱量來量度，即UQ.,3做功和傳熱在改變物體內(nèi)能上的區(qū)別與聯(lián)系,下列關(guān)于做功和熱傳遞的說法中正確的是() A做功和熱傳遞的實(shí)質(zhì)是相同的 B做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的 C做功和熱傳遞是對(duì)同一過程中的兩種說法 D做功和熱傳遞是不可能同時(shí)發(fā)生的 解析：做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，但本質(zhì)不同做功是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

5、或?qū)?nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量；熱傳遞是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移且做功和熱傳遞可以同時(shí)進(jìn)行，故B選項(xiàng)正確 答案：B,三、“溫度”“熱量”“功”“內(nèi)能”四個(gè)量之間的區(qū)別與聯(lián)系,關(guān)于溫度、熱量、功、內(nèi)能，以下說法正確的是() A同一物體溫度高時(shí)，含有的熱量多 B物體的內(nèi)能越大，含有的熱量就越多，溫度也越高 C外界對(duì)系統(tǒng)做功W，內(nèi)能必定增加W D熱量總是自發(fā)地從溫度高的物體傳給溫度低的物體,解析：同一物體溫度高時(shí)，內(nèi)能大，只有熱傳遞過程轉(zhuǎn)移的內(nèi)能才能稱為熱量，A錯(cuò)B錯(cuò)；在熱傳遞過程中，熱量從溫度高的物體傳給溫度低的物體，D對(duì)；只有在絕熱過程中UW，C錯(cuò) 答案：D, 教材資料分析 演示教材P50 壓下活塞，觀察筒底物

6、品的變化,在有機(jī)玻璃筒底放置少量易燃物，例如硝化棉，或浸過乙醚的棉花、火柴頭等迅速壓下筒中的活塞，觀察筒底物品的變化 這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？ 【點(diǎn)撥】這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？ 解析：這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了活塞對(duì)氣體做了功，氣體內(nèi)能增加活塞對(duì)氣體做功，氣體溫度增加，浸過乙醚的棉花著火點(diǎn)很低，因此燃燒起來,做一做教材P51 如圖所示，大口玻璃瓶?jī)?nèi)有一些水，水的上方有水蒸氣，向瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，觀察瓶?jī)?nèi)的變化 觀察瓶塞跳出時(shí)瓶?jī)?nèi)的變化,我們研究的是瓶塞跳出的過程，而研究的對(duì)象，即“系統(tǒng)”是什么？在瓶塞跳出的過程中，是外界在對(duì)系統(tǒng)做功還是系統(tǒng)在對(duì)外界做功？這個(gè)過程中系統(tǒng)的內(nèi)能有什么變化？你從什么現(xiàn)象推斷出它的

7、內(nèi)能發(fā)生了變化？ 【點(diǎn)撥】當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)瓶?jī)?nèi)的瓶口處有“白霧”產(chǎn)生我們所選的研究對(duì)象是瓶?jī)?nèi)水面上方的水蒸汽，在瓶塞跳出的過程中，是系統(tǒng)膨脹對(duì)外界做功，在這個(gè)過程中系統(tǒng)的內(nèi)能減少，瓶?jī)?nèi)的瓶口處的“白霧”實(shí)際上是瓶?jī)?nèi)的水蒸汽液化形成的無數(shù)小液滴，水蒸汽液化過程中內(nèi)能減少.,關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說法正確的是() A物體的內(nèi)能和物體的機(jī)械能是一回事 B當(dāng)物體的機(jī)械能為零時(shí)，其內(nèi)能一定不為零 C溫度是物體內(nèi)能的標(biāo)志 D內(nèi)能指某個(gè)分子的動(dòng)能和勢(shì)能之和,解析：物體內(nèi)能是所有分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)所具有的分子總動(dòng)能和分子相互作用所具有的分子總勢(shì)能之和，內(nèi)能和物體有無機(jī)械能沒有關(guān)系因此A項(xiàng)不正確溫度是分子平

8、均動(dòng)能的標(biāo)志所以C項(xiàng)不正確內(nèi)能是物體所有分子動(dòng)能和勢(shì)能之和，所以D項(xiàng)不正確答案為B. 答案：B 【反思總結(jié)】物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能與分子勢(shì)能之和，在微觀上與分子數(shù)、分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度和分子間距離有關(guān)，宏觀上與質(zhì)量、溫度和體積有關(guān)，是一個(gè)狀態(tài)量,【跟蹤發(fā)散】11：關(guān)于系統(tǒng)內(nèi)能的下列說法中正確的是() A物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和叫物體的內(nèi)能 B一個(gè)物體當(dāng)它的機(jī)械能發(fā)生變化時(shí)，其內(nèi)能也一定發(fā)生變化 C外界對(duì)系統(tǒng)做了多少功W，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少，即UW D系統(tǒng)從外界吸收了多少熱量Q，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少，即UQ,解析：在分子動(dòng)理論中，我們把物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和

9、定義為物體的內(nèi)能，A對(duì)物體的內(nèi)能與機(jī)械能是兩個(gè)不同的物理概念，兩者沒有什么關(guān)系，如物體的速度增加了，機(jī)械能可能增加，但如果物體的溫度不變，物體的內(nèi)能就可能不變，故B錯(cuò)只有當(dāng)系統(tǒng)與外界絕熱時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)做的功才等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量，同理，只有在單純的熱傳遞過程中，系統(tǒng)吸收(或放出)的熱量才等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量(或減量)，故C、D錯(cuò) 答案：A,如圖所示，活塞將汽缸分成甲、乙兩氣室，汽缸、活塞(連同拉桿)是絕熱的，且不漏氣以E甲、E乙分別表示甲、乙兩氣室中氣體的內(nèi)能，則在將拉桿緩慢向外拉的過程中() AE甲不變，E乙減小 BE甲不變，E乙增大 CE甲增大，E乙不變 DE甲增大，E乙減小,思路點(diǎn)撥：絕熱過

10、程只有做功改變物體的內(nèi)能，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加；氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少 解析：接觸面是絕熱面，拉動(dòng)拉桿，對(duì)乙部分氣體來講，氣體推動(dòng)活塞對(duì)活塞做功，內(nèi)能減小，溫度降低；對(duì)甲部分氣體來講，活塞壓縮氣體做功，內(nèi)能增加答案為D. 答案：D,【反思總結(jié)】分析絕熱過程的方法 (1)在絕熱的情況下，若外界對(duì)系統(tǒng)做正功，系統(tǒng)內(nèi)能增加，U為正；若系統(tǒng)對(duì)外界做正功，系統(tǒng)內(nèi)能減少，U為負(fù)值，此過程做功的多少為轉(zhuǎn)化為內(nèi)能多少的量度 (2)在絕熱過程中，內(nèi)能和其他形式的能一樣也是狀態(tài)量，氣體的初、末狀態(tài)確定了，即在初、末狀態(tài)的內(nèi)能也相應(yīng)地確定了，內(nèi)能的變化U也確定了，而功是能量轉(zhuǎn)化的量度，所以UW，即W為恒量，這

11、也是判斷絕熱過程的一種方法,【跟蹤發(fā)散】21：一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程設(shè)氣體分子間的勢(shì)能可忽略，則在此過程中() A外界對(duì)氣體做功，氣體分子的平均動(dòng)能增加 B外界對(duì)氣體做功，氣體分子的平均動(dòng)能減少 C氣體對(duì)外界做功，氣體分子的平均動(dòng)能增加 D氣體對(duì)外界做功，氣體分子的平均動(dòng)能減少,解析：絕熱過程是指氣體膨脹過程未發(fā)生熱傳遞，膨脹過程氣體體積增大，外界對(duì)氣體做的功W0，由UU2U1W可知，氣體內(nèi)能減小由于氣體分子間的勢(shì)能忽略，故氣體分子的平均動(dòng)能減小故D正確 答案：D,關(guān)于物體的內(nèi)能和熱量，下列說法中正確的是() A熱水的內(nèi)能比冷水的內(nèi)能多 B溫度高的物體其熱量必定多，內(nèi)能必定大

12、C在熱傳遞過程中，內(nèi)能大的物體其內(nèi)能將減小，內(nèi)能小的物體其內(nèi)能將增大，直到兩物體的內(nèi)能相等 D熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量度,解析：物體的內(nèi)能由溫度、體積、及物體的質(zhì)量決定，不只由溫度決定，故A、B錯(cuò)；在熱傳遞過程中，熱量由高溫物體傳給低溫物體，而與物體的內(nèi)能大小無關(guān)，所以完全有可能內(nèi)能大的物體的內(nèi)能繼續(xù)增大，內(nèi)能小的物體的內(nèi)能繼續(xù)減小，故C項(xiàng)錯(cuò)；關(guān)于熱量的論述，D項(xiàng)是正確的 答案：D 【反思總結(jié)】做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，功和熱量是內(nèi)能變化的量度，注意它們之間的聯(lián)系和區(qū)別,【跟蹤發(fā)散】31：關(guān)于熱量和物體內(nèi)能變化的關(guān)系下列說法正確的是() A物體吸收熱量?jī)?nèi)能一定增大 B物體的內(nèi)

13、能增大一定是吸收了熱量 C熱量可以從內(nèi)能小的物體向內(nèi)能大的物體傳遞 D熱量只能從內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體傳遞,解析：改變物體的內(nèi)能有兩種方式，做功和熱傳遞，物體吸收熱量的同時(shí)如果物體對(duì)外做了功，內(nèi)能不一定增大，故A錯(cuò)，同理物體內(nèi)能增大也可能是外界對(duì)物體做功引起的故B選項(xiàng)錯(cuò)物體間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，而物體內(nèi)能的大小不僅與溫度有關(guān)，還與物質(zhì)的量和體積有關(guān)，內(nèi)能小的物體溫度如果比內(nèi)能大的物體溫度高，熱量就會(huì)從內(nèi)能小的物體向內(nèi)能大的物體傳遞故C選項(xiàng)正確D選項(xiàng)錯(cuò)誤 答案：C,1關(guān)于物體間的傳熱，下列說法正確的是() A傳熱的實(shí)質(zhì)是溫度的傳遞 B物體間存在著溫度差，才能發(fā)生傳熱 C傳熱可以在任

14、何情況下進(jìn)行 D物體內(nèi)能發(fā)生改變，一定是吸收或放出了熱量,解析： 答案：B,2關(guān)于物體內(nèi)能的變化，以下說法正確的是() A物體的溫度改變時(shí)，其內(nèi)能一定改變 B對(duì)物體做功，其內(nèi)能一定改變；物體向外傳出熱量，其內(nèi)能一定改變 C物體對(duì)外做功，其內(nèi)能不一定改變；向物體傳遞熱量，其內(nèi)能也不一定改變 D若物體與外界不發(fā)生熱交換，則物體的內(nèi)能一定不改變,解析： 答案：C,3(2010福建高考)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱(即與外界不發(fā)生熱交換)容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動(dòng)的絕熱活塞今對(duì)活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動(dòng)一段距離后，氣體的體積減小若忽略活塞與容器壁間的摩擦，則被密封的氣體

15、() A溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少 B溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少 C溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加 D溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加,解析：由F對(duì)密閉的氣體做正功，容器及活塞絕熱，則Q0，由功和內(nèi)能的關(guān)系知理想氣體內(nèi)能增大，T升高，再根據(jù)pV/TC，V減小，p增大，故選C. 答案：C,4絕熱過程中，外界壓縮氣體做功20 J，下列說法中正確的是() A氣體內(nèi)能一定增加20 J B氣體內(nèi)能增加必定小于20 J C氣體內(nèi)能增加可能小于20 J D氣體內(nèi)能可能不變 解析：絕熱過程中，做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，做了多少功，就有多少內(nèi)能發(fā)生變化 答案：A,5如圖所示為焦耳實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，用絕熱性能良好的材料將容器包好，重物下落帶動(dòng)葉片攪拌容器里的水，使水溫升高關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是() A這個(gè)裝置可測(cè)定熱功當(dāng)量 B傳熱增加了水的內(nèi)能 C做功增加了水的內(nèi)能 D功和熱量是完全等價(jià)的，無區(qū)別,解析： 該實(shí)驗(yàn)測(cè)定做功和內(nèi)能變化的關(guān)系，可以測(cè)定熱功當(dāng)量，A正確；該實(shí)驗(yàn)過程是絕熱過程，沒有傳熱，內(nèi)能的改變是由做功引起的，B錯(cuò)誤，C正確，做功表示能量的轉(zhuǎn)化，而熱量表示傳熱過程中內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，二者有區(qū)別，D錯(cuò)誤 答