第二讲 内能.docx
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第二讲内能
第二讲内能
运动的物体,具有动能,运动的分子也同样具有动能,我们又知道,构成物质的分子不停地在做热运动,温度越高,分子热运动的速度越大,动能也就越大。
除此之外,由于分子之间存在类似弹簧形变时的相互作用力,也即是说它类似于弹性势能,我们把分子的这种势能称为分子势能。
一、内能的概念
1、定义:
定义
微观
宏观
量值
分子的动能
物质的分子永不停息地运动着,运动着的分子所具有的能量
分子永不停息地做无规则运动
与温度有关
永远不等于零
分子的势能
物质的分子由它们的相对位置所决定的能量
分子间存在的相互作用的引力和斥力
与物体的体积有关
可能等于零
物体的内能
物体内所有分子动能和势能的总和
分子永远在运动和分子间存存作用力
与分子数及温度、体积有关
永远不等于零
2、分子动能与分子势能
(1)分子动能:
物体内部由分子组成,且在永不停息地做无规则运动,所以分子具有动能。
由于运动永不停息,所以内能永不为零。
由于运动杂乱无章,速率有大有小,无法准确描述某一个分子运动速率,所以描述其运动快慢、动能大小时可用是否激烈等词语,比较科学的描述是平均速率、平均动能。
温度越高,反映了分子运动更激烈,平均动能越大。
温度是分子无规则运动激烈程度的体现,物体分子运动更激烈和物体温度更高,是同一个意思。
(2)分子势能:
分子势能是分子间相互作用而产生的能量,反映在分子间作用力大小和分子距离上。
当分子间作用力和分子距离发生变化时,宏观上会发生物体物态和体积的变化。
但体积变化并不显著,我们往往考虑不多,更多时候,还是从物态去判断分子势能。
(3)在物态变化时,分子势能的变化具有一个特点——突变。
例如,0℃的冰化成0℃的水,虽然温度没变,分子动能没变,但由于融化是一个吸热过程,吸收的能量用于增加分子势能,故此,我们说,分子势能是增加的,内能是增加的,而温度不变。
3、影响内能的因素:
(1)温度是影响物体内能最主要的因素,同一个物体,温度越高,它具有的内能就越大,物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。
(2)物体的内能跟质量有关。
在温度一定时,物体的质量越大,也就是分子的数量越多,物体的内能就越大。
(3)物体的内能还和物体的体积有关。
存质量一定时,物体的休积越大,分子间的势能越大,物体的内能就越大。
(4)同一物质,状态不同时所具有的内能也不同。
4、注意点:
(1)内能是指物体的内能,不是分子的内能,更不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。
内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和,所以,单纯考虑一个分子的动能和势能是没有现实意义的。
(2)任何物体在任何情况下都有内能。
(3)内能具有不可测性。
只能比较物体内能的大小,不能确定这个物体具有的内能究竟是多少,因为内能是物体的所有分子具有的总能量,宏观量度比较困难
(4)0℃的物体有无内能?
一切物体都具有内能.一个物体温度越高内能越大.我们易误认为“0℃”的物体没有内能。
二、温度、热量与内能的关系
1、区别:
(1)温度是用来表示物体冷热程度的物理量。
(2)内能是物体内部所包含的总能量,即所有分子动能和分子势能的和,物体的内能跟温度的高低、体积大小都有关系。
(3)热量指热传递过程中内能的改变量。
因此与内能是一个状态量不同,热量是一个过程量。
一个物体有内能,但不能说其具有热量或者含有热量。
在热传递过程中物体内能变化的多少只能用热量来表示;
2、联系:
(1)物体温度的变化可以改变一个物体的内能。
(2)传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。
(3)物体吸收或放出热量,它的内能将发生改变,但它的温度不一定改变。
如晶体熔化时,,内能增加,但温度却保持在0℃不变;同样,物体放出热量时,温度也不一定降低。
可以总结为一个物体温度改变了,其内能就一定改变,但内能改变时,其温度不一定改变。
3、概念辨析法区分温度、内能、热量三者的关系:
(1)一个物体温度升高了,不一定吸收了热量,也有可能是外界对物体做功,但它的内能一定增加。
(2)一个物体吸收了热量,温度不一定升高,但它的内能一定增加(物体不对外做功),如晶体熔化、液体沸腾等。
(3)一个物体内能增加了,它的温度不一定升高,如0℃的冰变成0℃的水;也不一定吸收了热量,有可能是外界对物体做了功。
(4)物体本身没有热量。
只有发生了热传递,有了内能的转移时,才能讨论热量问题。
(5)热量是在热传递过程中,传递内能的多少,是一个过程量,不能说“含有”或“具有”热量。
(6)热量的多少与物体内能的多少、物体温度的高低没有关系。
例1:
物体放出热量,它的温度( A )
A.不一定降低B.一定不降低C.一定降低D.一定不变
例2:
夏天小明为了凉快吃了一支冰棒,下列说法中错误的是( D )
A.冰棒在体内由固态变为液态
B.冰棒在体内分子运动加快
C.冰棒在体内分子的间隙变大了
D.冰棒在体内温度降低
A、冰棒在体内熔化,由固体变为液体,正确但不符合题意;
B、冰棒在体内温度升高,分子运动加快,正确但不符合题意;
C、冰棒在体内在体内熔化,由固体变为液体,分子的间隙变大了,正确但不符合题意;
D、人体温度高于冰棒温度,所以冰棒在体内会吸热,温度升高,符合题意;
故选D.
例3:
下列说法不正确的是( A )
A.温度越高的物体内能一定越大
B.温度越高,物体的分子运动得越快
C.温度越高,液体蒸发得越快
D.温度越高,物质扩散得越快
A、物体内能跟物体的温度、质量、状态有关,只有温度高低不能判断物体内能大小.说法错误,符合题意.
B、分子运动速度跟温度有关,温度越高,分子运动越快.说法正确,不符合题意.
C、蒸发快慢跟液体的温度、液体的表面积、液体表面上空气流动速度有关.液体温度越高,表面积越大,液体表面上空气流速越大,液体蒸发越快.说法正确,不符合题意.
D、扩散现象跟温度有关,温度越高,扩散越快.说法正确,不符合题意.
例4:
下列关于温度、热量和内能的说法正确的是( B )
A.0℃的冰可从0℃的水中吸热
B.物体的内能不会为零
C.水的温度越高,所含热量越多
D.100℃水的内能比0℃水的内能大
A、0℃的冰和0℃的水温度相同,不会发生热传递,不符合题意;
B、一切物体都具有内能,所以物体的内能不会为零,符合题意;
C、热量是一个过程量,要用“吸收”或“放出”来表达,而不能用“具有”或“含有”来修饰,不符合题意;
D、内能的大小跟质量、温度、状态有关,不能仅比较温度的大小来判断内能的大小,不符合题意;
例5:
下列关于温度、热量、热运动和内能的相互关系说法中正确的是(D )
A.温度高的物体具有的热量多
B.物体吸收了热量,内能一定增加,温度一定升高
C.物体放出了热量,内能一定减少,温度一定降低
D.物体温度升高,分子热运动加快,内能一定增加
A、热量是一个过程量,只有在热传递过程中,才有热量的吸收和放出.没有热传递过程,是无法谈热量的.不符合题意.
B、物体吸收了热量,内能一定增加,内能增加,可能表现在温度升高,也可以表现发生物态变化.不符合题意.
C、物体放出了热量,内能一定减少,内能减少,可能表现在温度降低,也可以表现发生物态变化.不符合题意.
D、物体在质量、状态一定时,物体温度升高,分子热运动加快,内能一定增加.符合题意.
故选D.
例6:
关于物体的内能,下列说法中正确的是( B )
A.甲物体的温度比乙物体的温度高,甲的内能一定比乙的内能大
B.两物体的温度相同,但它们的内能可能不同
C.1g、0℃的冰与1g、0℃的水的内能相同
D.一个物体的温度不变,它的内能一定不变
A、物体的内能除与温度有关外,还与物体的种类、物体的量、物体的体积有关,温度高的物体的内能可能比温度低的物体内能大,也可能与温度低的物体内能相等,也可能低于温度低的物体的内能,A说法错误;
B、两物体的温度相同,但它们的内能因质量不同可能不同,故B说法正确;
C、冰和水的温度、质量都相同,但他们的种类不同,所以内能也不相同,故C说法错误;
D、晶体熔化吸收热量,温度不变,但内能增大,故D说法错误.
故选B.
三、物体内能的改变方法(做功、热传递)
改变物体内能的两种方式:
1.热传递可以改变物体的内能
(1)热传递:
温度不同的物体互相接触,低温物体温度升高,高温物体温度降低的过程叫做热传递。
(2)热传递条件:
物体之间存在着温度差。
(3)热传递方向:
能量从高温物体传递到低温物体。
(4)热传递的结果:
高温物体内能减少,低温物体内能增加,持续到物体的温度相同为止。
注意:
(1)热传递传递的是内能,而不是传递温度,更不是传递某种热的物质。
(2)热传递是把内能由温度高的物体传给温度低的物体,不是由内能多的物体传递给内能少的物体。
2.做功可以改变物体的内能
(1)对物体做功,物体的内能会增加。
(2)物体对外做功,物体的内能会减少。
说明:
做功和热传递是改变物体内能的两种方式;做功是其他形式的能和内能的相互转化,热传递是内能的转移;两种方式对改变物体内能是等效的。
注意:
做功不一定都使物体的内能发生变化。
做功是否一定会引起物体内能的改变,这要看物体消耗的能量是否转化为物体的内能。
如举高物体时,做功所消耗的能量变成了物体的势能,并未转化为物体的内能,所以物体的内能就没有改变。
四、如何区别对物体做功和物体对外做功:
1、做功改变物体的内能的实质是能量的转化,即内能的变化是由于内能与机械能之间的相互转化引起的。
(1)对物体做功时机械能转化为内能,则内能增加。
(2)物体对外做功时内能转化为机械能,则物体内能减小。
如向下压活塞时,活塞压缩玻璃筒内空气,对筒内空气做了功(图甲)棉花燃烧表明筒内空气的温度升高了,也就是说,筒内空气的内能增加了,在这一过程中,机械能转化为内能。
将一根铁丝快速反复弯折数十次,铁丝弯折处就会发热(图乙),表明铁丝弯折处的温度升高.铁丝的内能增大,铁丝内能的增大是由于人对铁丝做了功。
例1:
从能量的转化观点来看,热传递的过程实际上是(C)
A、内能转化为机械能
B、机械能转化为内能
C、内能的转移过程
D、内能转化为其它形式的能
例2:
下列实例中属于通过做功改变物体内能的是(D )
A.做饭时铁锅热的烫手
B.太阳下,棉被被晒的暖乎乎的
C.冬天,人们围在火炉边取暖
D.小明从滑梯上滑下来,感到屁股很热
解析:
A、做饭时铁锅热的烫手,是铁锅从火吸收热量,内能增加、温度升高,属于热传递改变物体的内能,不符合题意.
B、太阳下,棉被从太阳吸热,使棉被的内能增加、温度升高,属于热传递改变物体的内能,不符合题意.
C、冬天,人们围在火炉边取暖,人从火炉吸收热量,内能增加、温度升高,属于热传递改变物体的内能,不符合题意.
D、小明从滑梯上滑下来,感到屁股很热,是因为克服摩擦做功,使屁股的内能增加、温度升高,属于做功改变物体的内能,符合题意.
故选D.
例3:
:
如图所示的实验中,体现了内能利用的两种途径,A是利用内能加热,B是利用内能______.其中A处是能量的______,而B处是能量的转化.
解析:
A处利用酒精燃烧的内能加热,使水的内能增加,温度升高,属于能量的转移;当B处管内的压强大于管外的压强时,塞子被弹出,气体对塞子做功,气体内能减少,温度降低,内能转化为机械能,属于能量的转移.
故答案为:
做功,转移.
例4:
下列说法中不正确的是( C )
A.因为物体间存在着扩散现象,所以可以断定物体分子是在运动着的
B.物体的温度越高,分子运动的越剧烈
C.物体内能增加,一定吸收了热量
D.分子间同时存在着引力和斥力
解析:
A、两物体彼此接触时分子能进入对方,这种现象叫扩散;扩散说明物体分子是在运动着的,故A正确;
B、物体分子运动与温度有关,温度越高分子越动越剧烈,故B正确;
C、做功和热传递都可以改变物体的内能,故外界对物体做功也可以改变物体的内能,故C错误;
D、分子间同时存在引力和斥力,当分子间距离小于平衡距离时表现为斥力,当分子间距离大于平衡距离时表现为引力,故D正确;
选择不正确的,故选C.
例5:
如图所示的实验过程中,下列说法正确的是(D )
A.加热前水分子是不运动的
B.水的内能增大是通过做功方式实现的
C.水蒸气对木塞做功把机械能转化为内能
D.水蒸气对木塞做功把内能转化为机械能
解析:
A、分子时刻都在不停的作无规则运动,故A错误;
B、酒精灯对水加热,是从火中吸热,使水的内能增大、温度升高,是通过热传递改变水的内能;故B错误;
CD、当木塞跳起时,水蒸气对塞子做功,将内能转化为机械能;故C错误,D正确.
故选D.
课后习题:
1.(2012达州)关于温度、热量、和内能,下列说法正确的是
A.温度高的物体内能一定大
B.物体的温度越高,所含的热量越多
C.内能少的物体也可能将能量传给内能多的物体
D.物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就一定不变
2.(2012宿迁)夏季,在高速公路服务区内,一些重型汽车停在有水的坑里,这是因为汽车在高速行驶过程中,通过方式增加轮胎的内能,使轮胎的温度;轮胎停在水中,通过方式减少内能,降低温度,以保行车安全.
3.(2012嘉兴)如图所示,在大口厚玻璃瓶内装入少量的水,并滴入几滴酒精.塞紧塞子后,用气筒往瓶内打气,当塞子跳出时,看到瓶口有白雾出现。
下列关于该实验的分析错误的是
A.往瓶内打气时,外界对瓶内气体做功B.往瓶内打气时,瓶内气体内能变小
C.瓶塞跳出时,瓶内气体温度降低D.瓶塞跳出时,瓶内气体对外做功
4.(2012苏州)“钻木”能“取火”,说明____________可以改变物体的内能;“烤火”能“取暖”,说明____________可以改变物体的内能.
5.(2012安顺)把手掌压着桌面往前推,在手掌沿桌面推移的过程中,压力越大,感觉越费劲,这是因为__________随压力增大而增大的缘故,同时感觉手掌发热,这是通过_________的方式使手掌的内能增加。
5.(2012烟台)如图所示实验或事例,属于内能转化为机械能的是
6.(2012南京)关于温度、内能和热量,下列说法正确的是()
A.物体内能增大,一定从外界吸收热量
B.汽油机在做功冲程中把机械能转化为内能
C.物体内能减小时,温度可能不变
D.锯条锯木板时,锯条的内能增加,木板的内能减少
7.(2012·龙东)爷爷给小明讲了他小时候的故事:
爷爷小时候家住在铁路附近,与村里的小朋友有时一起到火车道旁玩耍。
一天,一个小朋友把一根废旧的自行车辐条(是一根略粗点的钢丝)丢放在了铁轨上。
不久一列火车开过来,小朋友就跑散了。
当火车驶过之后,发现那根辐条仍留在铁轨上,并且变成了很薄的钢片,一个小朋友好奇地将它拾起,又马上扔掉了,嘴里还说“烫手”……
(1)请你分析那根车辐条“烫手”的原因。
(2)这种做法是非常危险的,不但危害公共安全,还极容易对自己造成伤害,请大家千万不要这样做。
当火车驶过时,如果人离车体较近时也可能发生事故。
请你分析这其中的原因。
8.(2012济宁)图4是某晶体熔化时温度随时间变化的图像,根据图像可以判断:
物体t2时的内能t3时的内能(填小于、等于或大于),理由是。
9.(2012襄阳)“神舟八号”飞船的返回舱下落到地面附近时,由于受到阻力而做减速运动,在减速下降的过程中,它具有能逐渐增加。
10.(2012山西)给汽车加油时,会闻到汽油味,这是_____________现象。
烈日下,操场上单杠的温度升高,是通过____________方式改变其内能。
11.(2012安徽)下列关于功、内能、热量的描述中正确的是()
A、物体的温度不变,内能一定不变
B、做功和热传递都能改变物体的内能
C、温度高的物体含有的热量比温度低的物体多
D、热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
12.(2012菏泽)关于“热机”,下列说法中错误的是:
()
A.通过技术改进,可以使热机的效率达到100%
B.减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行”。
C.用水而不用其它循环物质降低热机的温度,主要是利用水的比热容最大的特性
D.严寒的冬天,有人晚上把热机水箱中的水放出,是防止气温降低时,水凝固而胀坏水箱
13.(2012遵义)夏天的晚上,为了驱赶蚊虫,小明在房间里使用电热灭蚊器,过一会房间里便充满了蚊香的气味,这是现象。
第二天早上,小明拔掉插头取出用过的蚊香片时,发现蚊香片是热的,电热灭蚊器在工作过程中的能量转化是。