第十章1 功和內(nèi)能 2 熱和內(nèi)能學(xué)習(xí)目標1.了解焦耳的兩個實驗的原理，知道做功和熱傳遞的實質(zhì).2.知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，理解做功和熱傳遞對改變系統(tǒng)內(nèi)能是等效的，明確兩種方式的區(qū)別.3.明確內(nèi)能、功、熱量、溫度四個物理量的區(qū)別和聯(lián)系.內(nèi)容索引知識探究題型探究達標檢測知識探究一、功和內(nèi)能一、功和內(nèi)能導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究(1)在焦耳的許多實驗中，有兩個最具有代表性：一個實驗是讓重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫上升；另一個實驗是通過電流的熱效應(yīng)給水加熱.焦耳的這兩個實驗說明了什么問題？答案答案答案做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的.(2)如圖1，在有機玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，壓下活塞，觀察棉花的變化.答案答案可以看到棉花燃燒.實驗現(xiàn)象說明壓縮空氣做功，使空氣內(nèi)能增大，達到棉花的燃點后引起棉花燃燒.答案你能看到什么現(xiàn)象？實驗現(xiàn)象說明了什么？圖1圖中用力按壓活塞時為什么一定要迅速？答案答案迅速按下活塞是為了減少甚至杜絕熱傳遞，創(chuàng)造一個絕熱條件.(3)如圖2，小孩沿滑梯下滑時屁股通常會感到發(fā)熱，這是為什么？答案答案小孩沿滑梯下滑時克服摩擦力做功，內(nèi)能增加.答案圖2(1)焦耳的實驗絕熱過程：系統(tǒng)只由于外界對它做功而與外界交換 ，它不從外界吸熱，也不向外界 .代表性實驗重物下落帶動葉片攪拌容器中的水，引起水溫 .通過電流的 給水加熱.實驗結(jié)論：要使系統(tǒng)狀態(tài)通過絕熱過程發(fā)生變化，做功的量只由過程始末兩個狀態(tài)決定，而與做功的方式 (填“有關(guān)”或“無關(guān)”).知識梳理知識梳理能量放熱上升熱效應(yīng)無關(guān)(2)功和內(nèi)能內(nèi)能微觀：所有分子的動能和勢能之和.宏觀：只依賴于熱力學(xué)系統(tǒng) 的物理量.功和內(nèi)能：在絕熱過程中，外界對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量，即 .UW適用條件是 過程.在絕熱過程中：外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能 ；系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)的內(nèi)能 .自身狀態(tài)UW增加減少絕熱二、熱和內(nèi)能二、熱和內(nèi)能導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究(1)用鐵錘反復(fù)敲擊鐵棒，鐵棒的溫度會升高，把鐵棒放在碳火上燒，鐵棒的溫度也會升高，這說明了什么問題？答案答案說明做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能.答案(2)如圖3所示是熱傳遞的三種方式傳導(dǎo)、對流和輻射.答案答案 三種方式都是熱量從一個物體傳遞到另外一個物體.熱傳遞和做功都可以改變物體的內(nèi)能，這兩種方式在改變物體內(nèi)能時本質(zhì)上又有什么不同？答案答案熱傳遞是內(nèi)能在物體間轉(zhuǎn)移，做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化.這三種方式在傳遞能量時有什么共同點？答案圖31.熱傳遞(1)條件：物體的 不同.(2)熱傳遞：熱量總是從 物體向 物體傳遞.2.熱和內(nèi)能(1)熱量：它是在單純的傳熱過程中系統(tǒng) 變化的量度.(2)表達式：.(3)熱傳遞與做功在改變系統(tǒng)內(nèi)能上的異同.做功和熱傳遞都能引起系統(tǒng) 的改變.做功時是內(nèi)能與其他形式能的 ；熱傳遞只是不同物體(或一個物體的不同部分)之間內(nèi)能的 .知識梳理知識梳理溫度高溫低溫UQ內(nèi)能內(nèi)能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移題型探究1.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(如機械能)與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程.(2)在絕熱過程中，外界對物體做多少功，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.2.功與內(nèi)能的區(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，相應(yīng)地做功才越多.一、對功和內(nèi)能的理解A.E甲不變，E乙減小 B.E甲不變，E乙增大C.E甲增大，E乙不變 D.E甲增大，E乙減小例例1如圖4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答案解析圖4解析解析本題解題的關(guān)鍵是明確甲、乙兩氣室氣體都經(jīng)歷絕熱過程，內(nèi)能的改變?nèi)Q于做功的情況.對甲室內(nèi)的氣體，在拉桿緩慢向外拉的過程中，活塞左移，壓縮氣體，外界對甲室內(nèi)的氣體做功，其內(nèi)能應(yīng)增大；對乙室內(nèi)的氣體，活塞左移，氣體膨脹，乙室內(nèi)的氣體對外界做功，內(nèi)能應(yīng)減小.歸納總結(jié)歸納總結(jié)(1)壓縮氣體，外界對氣體做功，內(nèi)能增大，溫度升高，柴油機就是利用這個原理點火的.(2)在絕熱過程中，末態(tài)內(nèi)能大于初態(tài)內(nèi)能時，U為正，W為正，外界對系統(tǒng)做功.末態(tài)內(nèi)能小于初態(tài)內(nèi)能時，U為負，W為負，系統(tǒng)對外界做功.二、對熱和內(nèi)能的理解1.在單純傳熱中，系統(tǒng)從外界吸收多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少；系統(tǒng)向外界放出多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少.即UU2U1Q.2.傳熱改變物體內(nèi)能的過程是物體間(或一個物體的不同部分)內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程.例例2關(guān)于熱傳遞，下列說法正確的是A.熱傳遞中，熱量一定從含熱量多的物體傳向含熱量少的物體B.兩個物體間發(fā)生熱傳遞的條件是它們之間有溫度差C.在熱傳遞中熱量一定從內(nèi)能多的物體傳向內(nèi)能少的物體D.內(nèi)能相等的兩個物體相互接觸時，也可能發(fā)生熱傳遞解析解析熱量的概念只有在涉及能量傳遞時才有意義，所以不能說物體含有多少熱量，A錯誤；物體間發(fā)生熱傳遞的條件是物體間存在溫度差，B正確；在熱傳遞中，熱量一定從溫度高的物體傳向溫度低的物體，溫度高的物體內(nèi)能不一定多，故C錯誤，D正確.解析答案歸納總結(jié)歸納總結(jié)(1)熱傳遞與物體的內(nèi)能的多少無關(guān)，只與兩個物體(或一個物體的兩部分)的溫度差有關(guān)，熱量總是從高溫物體自發(fā)地傳遞到低溫物體.(2)熱傳遞過程中，能量可以由內(nèi)能大的物體傳遞到內(nèi)能小的物體上，也可以由內(nèi)能小的物體傳遞到內(nèi)能大的物體上.三、內(nèi)能和相關(guān)概念的辨析1.能與熱量：內(nèi)能是狀態(tài)量，可以說系統(tǒng)具有多少內(nèi)能而不能說傳遞多少內(nèi)能；熱量是過程量，不能說系統(tǒng)具有多少熱量，只能說傳遞了多少熱量.2.熱量與溫度熱量是系統(tǒng)的內(nèi)能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內(nèi)部大量分子做無規(guī)則運動的激烈程度的標志.雖然熱傳遞的前提是兩個系統(tǒng)之間要有溫度差，但是傳遞的是熱量，不是溫度.3.熱量與功熱量和功，都是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，都是過程量，一定量的熱量與一定量的功相當(dāng)，功是能量變化的量度，但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別.例例3關(guān)于溫度、熱量、功和內(nèi)能，以下說法正確的是A.同一物體溫度高時，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.外界對系統(tǒng)做功W，內(nèi)能必定增加D.發(fā)生熱傳遞的條件是兩物體之間存在溫度差答案解析解析解析熱量是物體間進行熱傳遞時內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，不能說物體含有多少熱量，故A錯；物體的吸熱或放熱對應(yīng)物體的內(nèi)能變化，并不對應(yīng)物體內(nèi)能的大小，故B錯；由于做功和熱傳遞都可引起物體內(nèi)能的變化，只根據(jù)做功無法準確判斷物體內(nèi)能的變化，故C錯；物體間發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，故D對.物理量之間進行比較時，關(guān)鍵是弄清物理量的概念及其意義，特別是容易混淆的一些概念，它們一定有不同之處，如內(nèi)能、功和熱量的區(qū)別關(guān)鍵之處是狀態(tài)量與過程量.歸納總結(jié)歸納總結(jié)達標檢測1.(功和內(nèi)能)在下述各種現(xiàn)象中，不是由做功引起系統(tǒng)溫度變化的是A.在陽光照射下，水的溫度升高B.用鐵錘不斷錘打鉛塊，鉛塊溫度會升高C.在爐火上燒水，水的溫度升高D.電視機工作一段時間，其內(nèi)部元件溫度升高答案解析解析陽光照射下水溫升高是熱輻射使水的溫度升高，在爐火上燒水是熱傳導(dǎo)和對流使水的溫度升高，用鐵錘錘打鉛塊的過程，是做功的過程，鉛塊溫度升高，是由于外界做功引起的.電視機工作時，電流通過各元件，電流做功使其溫度升高.可見A、C不是由做功引起系統(tǒng)溫度變化的，故選A、C.1234解析2.(功和內(nèi)能)一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一緩慢的絕熱膨脹過程.設(shè)氣體分子間的勢能可忽略，則在此過程中A.外界對氣體做功，氣體分子的平均動能增加B.外界對氣體做功，氣體分子的平均動能減少C.氣體對外界做功，氣體分子的平均動能增加D.氣體對外界做功，氣體分子的平均動能減少答案解析解析解析絕熱膨脹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，氣體對外界做功W0.由UU2U1W可知，氣體內(nèi)能減少.由于氣體分子間的勢能可忽略，故氣體分子的平均動能減少.12343.(熱和內(nèi)能)下列說法正確的是A.若A、B兩物體接觸但沒有熱傳遞，則兩物體所包含的熱量相等B.做功和熱傳遞的共同點是都能使系統(tǒng)內(nèi)能改變C.一物體先后經(jīng)幾個不同的物理過程，其溫度均從t1升高到t2.則在這些過 程中物體一定從外界吸收相同的熱量D.高溫物體內(nèi)能多，低溫物體內(nèi)能少答案解析1234解析解析A、B兩物體沒有發(fā)生熱傳遞是因為兩物體溫度相等，A錯.做功和熱傳遞都是改變內(nèi)能的方式，B對.一物體溫度從t1升高到t2，內(nèi)能的改變可能是由于吸收了熱量，也可能是外界對物體做了功，C錯.高溫物體分子的平均動能大，內(nèi)能不一定大，D錯.12344.(內(nèi)能與相關(guān)概念的辨析)對于熱量、功、內(nèi)能三個量，下列說法中正確的是A.熱量、功、內(nèi)能三個量的物理意義是等同的B.熱量和功二者可作為物體內(nèi)能大小的量度C.熱量、功和內(nèi)能的國際單位都相同D.熱量和功是由過程決定的，而內(nèi)能是由物體的狀態(tài)決定的答案解析解析解析熱量、功和內(nèi)能的國際單位都是焦耳，但熱量、功、內(nèi)能三個量的物理意義是不同的，熱量和功是過程量，內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量和功二者可作為物體內(nèi)能改變的量度而不是內(nèi)能大小的量度.故A、B錯誤，C、D正確.1234本課結(jié)束