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二、 内能 热传递
第十二章 机械能和内能
①运动着的篮球具有动能
运动着的分子呢
想一想
结论:运动着的分子也具有动能。
我在动,……!
观察比较
我是地球,把你拉下来.
②石块和地球互相吸引具有势能
互相吸引的分子也有势能吗
结论:互相吸引的分子也具有势能
石块由于地球吸引而下落
③被压缩的弹簧的各部分互相排斥而具有势能。
讨论:互相排斥的分子之间有没有势能呢?
结论:互相排斥的分子也具有势能。
宏观上,动能和势能的总和称机械能。
微观上,物体内部所有分子无规则运动的分子动能和分子势能的总和叫内能。
运动的篮球具有动能。
无规则运动的分子也具有动能,叫做分子动能。
物体和地球因相互吸引、被压缩的弹簧因相互排斥而具有势能。
分子间的引力和斥力,使分子具有势能,叫做分子势能。
一、内能
在物理学中,我们把物体内所有分子动能和分子势能的总和叫做物体的内能
说明:
1、内能是指微观世界中的分子动能与分子势能的总和,与宏观世界中物体的机械能(动能、势能)是有区别的
问题1、静止在水平面上一块砖,没有动能,势能也为零,所以它也没有内能。这句话对吗?
2、一切物体都具有内能。(为什么?)
由于一切物体内分子的热运动永不停息,因此任何一个物体在任何情况下都具有分子动能,
分子之间的相互作用总是存在的,因此物体的分子势能不可能为零。
即内能不可能为零。
问题2、关于内能,下列说法中正确的是( )
A、温度低于0℃的物体不具有内能
B、物体具有内能,也可以同时具有机械能
C、具有机械能的物体不一定具有内能
D、内能与机械能是同一种形式的能
B
问题3、某物体具有的动能为aJ,分子动能为bJ,重力势能为cJ,弹性势能为dJ ,内能为eJ , 则它的机械能为 J,分子势能为 J
分析:
aJ
cJ
dJ
J
bJ
J
eJ
a+c+d
e-b
1、物体的内能有大小吗?
2、不同物体之间的内能的大小如何比较?
3、同一个物体的内能是否是一成不变的呢?
内能的大小与什么有关?
想一想:
炽热的灯丝温度高达2500℃,它具有的内能比常温时多
液态空气的温度为:
-200℃,它具有的内能比常温时少
同一物体,温度
越高,分子的无
规则运动越剧
烈,内能越多;
反之,温度越
低,内能越少。
这就是说,同一
物体的内能是随
着温度的变化而
改变的。
想一想:物体的内能还与哪些因素有关?
对同一种物质,质量越大,物体内部分子数目越多,所以分子动能和势能的总和也会越大,即内能也大。
当物质的状态发生变化,分子间距也会发生变化,则分子间相互作用力的强弱也会变化,所以分子间势能发生变化,内能也变化
不同物质组成的物体即使质量和状态相同,内能也可能不同
归纳:影响内能大小的因素:
物体温度
物体质量
物体状态
物质种类
物体的分子永远在运动着的,分子之间的相互作用总是存在的,因此物体的内能不会为零。
问题4、比较下列各杯水内能的大小,并简要说明理由。
(a)
(b)
(c)
内能最大的是 ,最小的是 。
(c)
(a)
内能的大小与 和 有关,
越高, 越大,物体的内能就越大
质量
温度
温度
质量
说明:
1、温度反映的是物体内部分子运动的剧烈程度
2、质量反映的是物体内部分子的数目或单个分子的平均质量
问题5: 1㎏ 0℃的冰与1㎏ 0℃水,哪个内能大?
一滴100℃的水与一大杯20℃水,内能哪个大?
水的内能大
20℃的一大杯水内能可能大
问题6(1)、内能增大,物体温度一定上升吗?
(2)、温度高的物体比温度低的物体内能大
一杯100℃的开水很烫,放在桌子上凉会儿再喝
在这个过程中,热水的温度 ,内能 ;杯子周围的空气的温度 ,内能 。
升高
降低
增加
减少
这种改变内能的方式就是 。
热传递
二、热传递---改变内能的一种方式
用热传递的方式改变物体内能的例子:
1、金属汤勺放在热汤中,温度 ,勺的内能 。
2、食品放入电冰箱,温度 ,内能 。
3、在太阳的照射下,太阳能热水器中水的温度 ,它的内能 。
降低
增加
升高
减少
升高
增加
在上述过程中物体的内能是如何转移的?
由上例可发现:
热传递是在温度 (相同/不相同)的物体(或同一物体的不同部分)之间进行的,且能量从温度 的转移向温度____ 的
高
低
不相同
热传递改变内能过程
A.物体吸热
内能增加
B.物体放热
温度升高
温度降低
内能减少
讨论:热传递改变内能的实质是什么
内能发生转移
高温物体
低温物体
转移到
(不同物体之间)
高温部分
低温部分
(同一物体之间)
转移到
(1)发生条件:物体之间或物体的不同部分之间存在温度差。
(2)传递方向:能量从高温处转移到低温处。
(4)终止标志:温度相同。
(5)实质:内能的转移(能量的形式不发生改变)
热传递具有以下特点:
生活中还有哪些通过热传递来改变物体内能的?
想一想,生活中还有哪些通过热传递来改变物体内能的实例?
晒太阳 点蜡烛 烧水
冬天哈手取暖
汽车发动机用水来降温 烤火
太阳灶……
三、热量:
在物理学中,把物体在热传递过程中转移能量的多少叫做热量.热量用符号Q表示
热量的单位与能量的单位相同,也是焦(J)
由热量的定义可知:热量只有在热传递过程中有意义.我们只能说物体吸收或放出多少热量,而不能说物体含有多少热量.
(a)
(b)
问题7:有关下列两杯水的说法正确的是:
(b)的热量比(a)的多
(b)的内能比(a)的大
( √ )
( × )
问题8:请同学们一起来判断下列各说法是否正确?
1、物体温度高时比温度低时含有的热量多
2、物体吸收了热量,温度一定升高
3、内能少的物体也可能将能量传给内能多的物体
。
(×)
(×)
(√)
问题9:甲乙两个铁块,甲的温度为50℃,乙的温度为30℃,下列说法中正确的是( )
A、甲的热量一定比乙的热量多
B、甲的内能一定比乙的内能多
C、甲的机械能一定比乙的机械能多
D、甲的分子无规则运动一定比乙剧烈
D
课堂小结:
一、内能的定义?影响内能大小的因素?内能与温度的关系?
二、一种改变物体内能的方式( )
热传递的条件——存在温度差
热传递的方向——高温到低温
热传递
热传递的实质——能量的转移
三、热量的定义、符号、单位?
当堂反馈
10、热传递的实质是 ( )
A.内能多的物体把内能传给内能少的物体
B.热量多的物体把内能传给热量少的物体
C.高温物体把温度传给低温物体
D.温度高的物体把内能传给温度低的物体
11、关于温度、热量、内能的说法中正确的是
( )
A.物体的温度越高,所含热量越多
B.50℃的水的内能一定比10℃的水的内能多
C.0℃时水放热结冰,物体的内能减小到零
D.热传递过程中,放热物体的温度一定比吸热物体的温度高
12、0℃的冰全部熔化成0℃的水,体积将减小。比较这块0℃的冰和熔化成的0℃的水所具有的内能,下列说法中正确的是( )
A.它们具有相等的内能
B.0℃的水具有的内能大
C.0℃的冰具有的内能大
D.无法确定
13、下列说法正确的是 ( )
A.温度高的物体一定比温度低的物体的内能大
B.温度高的物体一定比温度低的物体的热量多
C.物体的温度升高,它的内能一定增大
D.物体的温度升高,它的内能不一定增大
14、热水与冷水混合后,温度趋于一致,这说明( )
A、热水将温度传给了冷水
B、热水吸收了热量,冷水放出了热量
C、热水减小了内能,冷水增加内能
D、热水含有的热量比冷水多
*
如图甲、乙是两种小型饮水锅炉的结构示意图,从节能角度看,你认为哪一种更合理?并简要说明理由。
乙的较合理。燃烧室全部浸在水中,有利于热的充分传递;有鼓风机输送空气,有利于燃料充分燃烧;锅炉壁有绝热材料,可防止热的散失。