2019-2020学年高中物理 第3章 热力学基础 第1节 内能 功 热量课件 粤教版选修3-3

第一节内能功热量1．印刷厂里为使纸张好用，主要应控制厂房内的()A．绝对湿度B．相对湿度C．温度D．大气压强【答案】B2．饱和汽压随温度变化的原因，正确的是()A．温度升高，单位时间里从液体表面飞出的分子数增多B．温度降低，单位时间里从液面飞出的分子数增多C．温度升高，单位时间里从液面飞出的分子数减少D．温度降低，单位时间里从液体表面飞出的分子数大于返回液体表面的分子数【答案】A3．饱和汽压是指()A．当时的大气压B．饱和蒸汽的分压强C．水蒸气的压强D．以上都不对【答案】B[饱和汽压是指液体和蒸汽达到动态平衡时蒸汽的压强，即饱和蒸汽的分压强，因为蒸汽中可能存在其他的气体，B选项正确；液体不一定是水，因此不一定是水蒸气的压强，C选项错误．]一、内能1．定义：物体内部所有分子做热运动的____________和___________的总和．2．影响因素：物体的内能由物体的_______、_______、__________共同决定．动能分子势能温度体积物质的量二、改变物体内能的两种方式1．做功在绝热过程中内能的改变用________来量度．外界对物体做多少功，物体的内能就________多少；物体对外界做多少功，物体的内能就________多少．功增加减少2．热传递(1)热传递：________物体总是自发地把它的内能传递给________物体，这种没有做功而使物体内能改变的现象称为热传递．(2)热量：热传递过程中________________的量度．(3)在系统与外界互不做功的条件下系统吸收了多少热量，系统的内能就________多少；系统放出了多少热量，系统的内能就________多少．高温低温物体内能变化增加减少“钻木取火”反映了怎样的能量转化过程？【答案】做功可以改变物体的内能，机械能转化为内能．1．内能与内能的变化的关系(1)物体的内能是指物体内所有分子的动能和分子势能之和．在微观上由分子数、分子热运动剧烈程度和相互作用力决定，宏观上体现为物体的温度和体积，因此物体的内能是一个状态量．功和内能(2)当物体温度变化时，分子热运动剧烈程度发生改变，分子平均动能变化．物体体积变化时，分子间距离变化，分子势能发生变化，因此物体的内能变化只由初、末状态决定，与中间过程及方式无关．2．做功与内能的变化的关系(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．(3)压缩气体，外界对气体做了功，气体的内能增加，气体内能的增加量等于外界对气体做的功；气体膨胀，是气体对外界做功，气体内能减少，气体内能的减少量等于气体膨胀对外做的功．3．功和内能的区别(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，只有内能变化较大时，对应着做功较多．4．内能与机械能物体的内能与机械能是两个不同的物理概念．内能是由大量分子热运动和分子间的相对位置所决定的能．机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能．物体具有内能的同时可具有机械能．物体的机械能在一定条件下可等于零，但物体的内能不可能等于零，因为分子永不停息地做无规则运动，它们之间有相互作用．内能和机械能在一定条件下可以相互转化，且总量保持不变．例1关于系统内能的下列说法正确的是()A．物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能B．一个物体当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化C．外界对系统做了多少功W，系统的内能就增加多少，即ΔU＝WD．系统从外界吸收了多少热量Q，系统的内能就增加多少，即ΔU＝Q解析：在分子动理论中，我们把物体内所有分子的动能与分子势能的总和定义为物体的内能，A对．物体的内能与机械能是两个不同的物理概念，两者没有什么关系，如物体的速度增加了，机械能可能增加，但如果物体的温度不变，物体的内能就可能不变，故B错．只有当系统与外界绝热时，外界对系统做的功才等于系统内能的增量，同理，只有在单纯的热传递过程中，系统吸收(或放出)的热量才等于系统内能的增量(或减量)，故C、D错误．答案：A【题后反思】1.内能是与系统状态相对应的热力学能，是由于物体分子的热运动而具有的能，做功与热传递均可以改变物体的内能．2．有关系统的内能，一般从两个角度考查，一是从微观角度：内能是与分子热运动相对应的一种能量形式，不可能为零，是状态量；二是从宏观角度：内能与其他形式能量一样，可以相互转化，功是能量转化的量度．3．物理量之间进行比较时，关键是弄清物理量的概念及其意义，特别是相近的物理概念，可以从以下几个方面区分：①状态量与过程量；②矢量与标量，只有在深刻理解概念的前提下，才能做到区分物理量．1．对于热量、功和内能三者的说法正确的是()A．热量、功、内能三者的物理意义相同B．热量、功都可以作为物体内能的量度C．热量、功、内能的单位不相同D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的【答案】D[物体的内能是指物体内所有分子的动能和分子势能的总和，而要改变物体的内能可以通过做功和热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A错误；热量是表示在热传递过程中物体内能变化的多少，而功是用做功的方式来量度物体内能的改变的，即热量、功都可以作为物体内能变化的量度，B错误；三者单位都是焦耳，C错误；热量和功是过程量，内能是状态量，D正确．]1．热传递(1)定义：两个温度不同的物体相互接触时，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，我们说，热量从高温物体传到低温物体，这样的过程叫做热传递．(2)热传递的条件：两物体温度不同．热传递和内能(3)热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射．(4)实质：用热传递来改变系统的内能，是通过热传导、热对流和热辐射来完成，它将分子的无规则运动，从一个系统转移到另一个系统，这种转移也就是系统间的内能转换的过程．功是在没有热传递的过程中，系统能量变化的量度；热量是在没有做功的过程中，系统能量变化的量度．2．热传递和物体内能改变的关系(1)热传递也可以改变物体的内能．只有在热传递情况下，吸热过程中物体吸收了热量，分子热运动变得剧烈或状态、体积发生变化，分子平均动能或分子势能增加，物体的内能增大，反之物体内能减少．在只有热传递的情况下，系统由状态1到达状态2，内能增量为ΔU＝U2－U1，吸收的热量即Q＝ΔU．(2)在只有热传递的情况下物体吸收热量，内能增加，物体放出热量，内能减少，并且内能的变化量等于物体吸收或放出的热量．特别提醒：(1)就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在什么“热量”和“功”，因此，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”．(2)一个物体内能的多少是无法测量的，但物体内能的变化是可以测量的．例2关于物体的内能和热量，下列说法正确的是()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解析：物体的内能由温度、体积及物体的质量决定，不只由温度决定，故A、B错；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，所以完全有可能内能大的物体的内能继续增大，内能小的物体的内能继续减小，故C项错；关于热量的论述，D项是正确的．答案：D【题后反思】明确温度是分子平均动能的标志，内能与分子的动能以及分子势能有关；热量是过程量，是内能转移的量度，内能是状态量，可以比较但不容易直接测量．2．给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体()A．从外界吸热B．对外界做负功C．分子平均动能减小D．内能增加【答案】A[胎内气体经历了一个温度不变，压强减小，体积增大的过程．温度不变，分子平均动能和内能不变．体积增大气体对外界做正功．从而要从外界吸热，A正确，B、C、D错．]1．区别与联系(在只有一种方式的情况下)做功和热传递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或传递一定量的热在改变物体内能的效果上是相同的2.内能、温度、功和热量之间的区别和联系(1)内能与温度从宏观看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观看，温度反映了分子热运动的剧烈程度，是分子平均动能的标志．物体的温度升高，其内能一定增加．但向物体传递热量，物体的内能却不一定增加(可能同时对外做功)．(2)内能与热量①热量的概念在涉及能量传递时才有意义．我们不能说一个物体具有多少热量，只能说在热传递过程中物体吸收或放出了多少热量．②在单纯热传递的过程中，物体吸收热量，内能增加，物体放出热量，内能减小．(3)热量与温度热量是热传递中内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规则运动的剧烈程度的标志．虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是能量，不是温度．(4)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．例3下列关于做功和热传递的说法正确的是()A．做功与热传递的实质是相同的B．做功与热传递在改变物体内能上是等效的C．做功与热传递是对同一物理过程的不同说法D．做功与热传递不可能同时进行解析：做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但本质不同．做功是将其他形式的能转化为内能或将内能转化为其他形式的能；热传递是内能在不同物体之间或同一物体的不同部分之间的转移，且做功与热传递可以同时进行，故正确选项为B．答案：B【题后反思】1.做功和热传递都改变物体的内能，当物体内能发生变化时，这两种可能性都有．2．两个物体间有温度差是热传递的前提，温度相同时即达到热平衡状态．例4金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外溢出，待筒内外压强相等时，立即关闭开关．在外界保持恒温的条件下，经过一段较长的时间后，再次打开开关，这时出现的现象是()A．筒外空气流向筒内B．筒内空气流向筒外C．筒内外有空气交换，处于动态平衡，筒内空气质量不变D．筒内外无空气交换解析：因高压空气急剧外溢时，气体来不及充分与外界发生热交换，可近似看成绝热膨胀过程，气体对外做功，内能减少，所以关闭开关时，筒内气体温度较外界偏低，再经过较长时间后，筒内外气体温度相同．筒内剩余气体属于等容升温过程，压强要升高，大于外界气压，所以再打开开关时，筒内气体要流向筒外．答案：B3．(2016年丰台二模)关于物体的内能，下列说法中正确的是()A．温度高的物体一定比温度低的物体内能大B．内能与物体的温度有关，所以0℃的物体内能为零C．物体的温度升高，则组成物体的每个分子的动能都增大D．做功和热传递都能改变物体的内能【答案】D[物体内能由物质的量、物体温度与物体体积决定，温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，故A错误；分子永不停息地做无规则运动，任何物体内能都不可能为零，故B错误；物体的温度升高，分子平均动能增大，但并不是每一个分子动能都增大，可能有的分子动能还减小，故C错误；做功和热传递都能改变物体的内能，故D正确．]