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。