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第十三章 内能与热机
第一节 物体的内能
1、动能:物体由于 具有的能。大小与物体的 和 有关。
2、物体由于 而具有的能叫做重力势能。大小与物体的 和 有关。
速度
运动
被举高
质量
质量
高度
复习巩固
我们能闻到沁人心脾的花香、香喷喷的饭菜,说明组成物质的分子都在不停地做无规则的运动,所以存在分子动能。
一、物体的内能
分子间存在相互作用的引力和斥力,所以存在分子势能。
物体被举高或发生弹性形变时具有势能。
物体内所有分子无规则运动的动能,以及分子势能的总和叫做物体的内能。
内能的单位是焦耳,符号为“J”
任何物体在任何情况下都具有内能,
即:一切物体都有内能。
炽热的铁水有内能
冰山有内能
内能跟温度的关系
同一物体,温度越高,分子的无规则运动就越剧烈,分子动能就越大,物体的内能就越大。 物理学中把分子的这种无规则运动叫做分子的热运动。
等质量热水的内能比冷水的内能大
炽热灯丝内能比未通电时的内能大
讨论
1、一杯水的温度升高了,内能有没有变化?
内能变大了
温度相同,分子无规则运动快慢相同,质量越大,分子数目越多,所以总的内能就越大。
2、同温度的一小杯水与一大盆水比,哪个内能大?
结论:
对同一物体,温度越高,内能越大。
同种物质,温度相同,质量越大,内能越多。
影响物体内能的因素有:
温度、体积、质量、状态
若物体不同,温度不同、状态不同,无法比较内能的大小
内能与机械能的区别
机械能:与整个物体的机械运动情况有关;
影响其大小的因素是:物体的质量、速度、形变量、被举高的高度。机械能可以为0.
内能:与物体内分子的热运动和分子间的相互作用情况有关。内能永不为0.
影响其大小的因素是:分子数目、温度、状态。
2、在温度为0℃时,静止在桌面上的铁块( )
A.只具有内能 B.只具有机械能
C.既具有机械能,又具有内能
D.既没有机械能,又没有内能
随堂练习
A
1、下列关于物体内能的说法中,正确的是( )
A.物体举得越高,内能越大
B.物体运动得越快,内能越大
C.0℃的物体内能为零
D.物体的温度升高了,它的内能增加
D
配有活塞的厚玻璃管筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速压下去,观察发生的现象。
实验现象:棉花燃烧。
迅速向下压活塞,空气的内能增大,温度升高,达到棉花燃点而燃烧这是通过做功的方式改变物体的内能。
(一)做功可改变内能
二、改变物体内能的两种途径
做功的实质:不同形式的能之间的转化。
反复弯折的铁丝,温度升高,内能增大。
铁丝内能增大的原因是人对铁丝做了功,由机械能能转化为内能。
做功可以改变物体的内能。
结论
下列事例中,通过做功的方式改变物体内能的是( )
A.冬天用热水袋暖手
B.病人发烧时用冷毛巾在头部降温
C.汽油机压缩冲程中燃料混合物的温度升高
D.冬天喝牛奶前把牛奶放在热水中烫一烫
例:
C
(二)热传递可改变内能
铁锅热得烫手
暖风机开了,房间温度升高
棉被被晒得热乎乎的
热传递改变内能的三种方式:传导、对流、辐射。
热传递:温度不同的物体互相接触时,低温物体温度升高,高温物体温低降低的过程。
热传导时,物体内各部分物质不发生移动。例如:铁锅放在火上被加热。
对流时,物体内各部分物质之间会流动,对流主要发生在气体或液体中。例如:水被加热时。
热辐射时不需要介质,例如太阳的光和热就是通过热辐射的方式传到地球的。
交流与讨论
热传递时通过热传导、对流和热辐射三种方式进行的。大家讨论:在大自然或日常生活中,分别有哪些热传递是通过热传导、对流或热辐射进行的?
晒太阳、烤火取暖属于热辐射;炒菜时锅放在火上加热属于热传导;烧开水时,主要是通过对流的方式使上面的水变热的。
热量:在热传递过程中,物体间内能传递的多少叫做热量。
符号:Q 热量的单位:焦耳(J)
注意:热量是一个过程量,只能说一个物体吸收或放出多少热量,不能说含有或具有多少热量。
三、热量
发生热传递时,高温物体放出热量,温度降低,内能减少;
低温物体吸收热量,温度升高,内能增加。
热传递的条件:
存在温度差
热传递的实质:
内能的转移
热传递的结果:
温度相同
温度、内能和热量
温度:表示物体冷热程度的物理量,它是大量分子的集体表现。
内能:物体内部所有分子动能与分子势能的总和,与物体的温度有关,同一物体,温度越高,内能越大。
热量:在热传递过程中,物体内能的改变量。它是一个过程量,而内能是一个状态量。
4、(宜昌)下列关于功、内能、热量的描述正确的是( )
A.机械能为零的物体,内能也一定为零
B.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
C.做功和热传递都能改变物体的内能
D.物体的内能增大,温度一定升高
C
巩固练习
信息窗
“冷冻”原子
不论是固体、液体还是气体,都是由分子或原子构成的,分子和原子在不停地运动着。要准确地研究原子的性质,最理想的办法是将原子“冻结”起来,使它处于静止状态。
1985年,华裔科学家用强激光射击原子,利用光压阻止原子的运动,再将温度降到2.4×10-4K。在如此低的温度下,原子的动能低到接近于零,原子被冻结了。
课堂小结
1.内能:构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和。
一切物体都有内能。
3.热量:在热传递过程中,物体内能传递的多少。
2.改变物体内能的方式:做功和热传递。
热传递的三种方式:传导、对流和辐射。
1、如图所示,将一根铁丝用手快速反复弯折,铁丝弯折处会发热,弯折越快、时间越长,铁丝弯折处分子运动越 ,温度越高,这个实验说明 可以改变物体的内能。
课堂练习
快
做功
2、一壶水在炉火上加热,水温升高,其内能 (选填“增大”、“不变”或“减小”),改变物体内能有两种方式,这是通过 方式改变其内能的。
增大
热传递
3、下列关于内能的说法正确的是( )
A.具有机械能的物体不一定具有内能
B.物体温度不变,内能一定不变
C.物体没有吸热,内能一定不变
D.在温度、状态和物质种类均相同的情况下,物体的质量越大,内能越大
D
4、关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.物体的温度升高,内能增大
B.物体的温度越高,所含的热量越多
C.物体内能增大,一定从外界吸收热量
D.物体的温度不变,其内能就一定不变
A
5、(临沂)下列现象中,通过热传递改变物体内能的是( )
A.白行车轮胎放气时.气门嘴处温度会降低
B.放进冰箱冷冻室的水变成冰块
C.在汽油机的压缩冲程中,气缸内气体的温度升高
D.用手来回弯折铁丝,弯折处铁丝温度升高
B