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13章第2节
内能
学习目标
1.了解内能的概念;能简单地描述温度和内能的关系 。
2.知道热传递可以改变物体的内能;知道热量的概念及单位 。
3.知道做功可以改变物体的内能。学会区分温度、热量、内能;理解做功和热传递在改变物体的内能上是等效的 。
运动着的足球具有动能,那么处于热运动的分子是否具有动能呢?
弹簧弹性形变时具有势能,那么分子之间是否也具有势能呢?
构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和叫作物体的内能。
内能
归纳与小结
单位:
焦耳
符号:
J
机械能与整个物体的机械运动情况有关,内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关,所以内能是不同于机械能的另一种形式的能。
炽热的铁水有内能吗?
北极的冰山也有内能吗?
一切物体,不论温度高低,都具有内能。
分子无规则运动越剧烈
这个物体的内能增大
分子动能越大
温度越高
组成这个物体的所有分子的动能总和增加
同一物体的温度越高,内能越大;温度越低,内能越小。
如果把烧热的工件放到冷水中,工件会凉下来,而冷水会变热,这是为什么?
物体内能的改变
高温物体的热量
低温物体
传递
内能减少
内能增加
热传递可以改变物体的内能。
在热传递过程中,物体间内能传递的多少称为热量。
什么叫热量?
单位:
焦耳,简称焦。
符号:
J
通常用字母Q表示。
将一根铁丝快速反复弯折数十次,铁丝弯折处会发热。
铁丝弯折处会发热,表明铁丝弯折处的温度升高了,铁丝的内能增大了,铁丝的内能增大是由于人对铁丝做了功。
小结:做功可改变内能。
发高烧的病人常用湿毛巾冷敷,冷敷时,热从 传给 。
毛巾
人体
人体和毛巾的内能有改变吗?
有,人体的温度降低,内能减少,毛巾的温度升高,内能增多。
热传递改变内能的实质是什么
转移到
高温部分的内能
低温部分
(同一物体之间)
高温物体的内能
低温物体
(不同物体之间)
归纳与小结
改变物体内能的途径是做功和热传递。
一、内能
1.定义:构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的
总和,叫作物体的______.一切物体,不论温度高低,都具有内能.
内能的单位是________.
内能
焦耳(J)
2.产生原因:运动的分子具有分子动能.物体的温度越高,分
子动能越________.分子间有相互作用力,所以分子间还具有分子
势能.
大
关系 关系变化
内能与
温度 对于同一个物体,温度越高,分子无规则运动越______,
所以内能__________ ;而物体温度降低时,其内能会
_________
内能与
质量 同种物质,温度一定时,质量越大,内能越________
剧烈
越大
减小
大
3.影响内能的相关因素
关系 关系变化
内能与
状态 晶体熔化时温度不变,内能变大.如 0 ℃的冰熔化为 0 ℃
的水后,质量不变,温度不变,但吸收了热量,内能
________
(续表)
变大
项目 热传递 做功
改变 ________,内能增加;
放热,内能减少 _______________,内能增加;
物体对外界做功,内能减少
条件 (1)发生条件:物体之间存
在温度差;
(2)终止条件:物体之间的
温度相同 任何情况
二、物体内能的改变
做功
热传递
吸热
1.改变物体内能的方式有__________和__________.
外界对物体做功
项目 热传递 做功
联系和
区别 热传递改变物体的内能,实质上是发生了能量的转移.做
功改变物体的内能,实质上是发生了能量的转化.他们在
改变物体的内能上是等效的
(续表)
2.热传递是热从高温的物体传到低温的物体,或者从物体的
高温部分传到低温部分的过程. 传递的能量叫________ ,单位为
________.
热量
焦耳(J)
走进生活:一个汤勺温度升高,内能增大了,可能是因为放
在热水里,也可能是因为摩擦,前者是通过________改变内能,
后者是通过________改变内能.可见,热传递和做功对改变物体的
内能是等效的.
热传递
做功
知识点 1 内能
)
典例 1:关于物体内能,下列说法正确的是(
A.冰块的温度为 0 ℃时,不具有内能
B.物体的运动速度越大,内能越大
C.温度相同的 1 kg 水和 1 g 水,内能相同
D.一个物体温度升高,内能一定增加
解析:一切物体都具有内能,故 A 错误;物体运动速度影响
的是机械能,和物体的内能无关,故 B 错误;温度相等的 1 kg 水
的内能大于 1 g 水的内能,故 C 错误;同一物体的质量和状态一
定时,温度越高,内能越大,故 D 正确.
答案:D
物理方法——类比法
用动能类比分子动能,用重力势能类比分子势能,用机械能
类比内能.通过宏观物体的机械运动规律及机械能的转化和转移,
类比微观世界大量微观粒子的热运动和热运动对应的能量——内
能.
知识点 2 改变物体内能的两种方式
典例 2:(2023 年怀化市)古代人们常常钻木取火,下列情况改
变内能的方式与其不同的是(
)
甲
乙
丙
丁
A.图甲:冬天搓手取暖
B.图乙:小朋友溜滑梯臀部发热
C.图丙:热鸡蛋放在冷水中冷却
D.图丁:压缩空气使其内能增大
解析:钻木取火时,克服摩擦做功,机械能转化为内能,是
通过做功改变物体内能.冬天搓手时,克服摩擦做功,机械能转化
为内能,是通过做功改变物体内能,故 A 不符合题意;小朋友溜
滑梯臀部发热,是通过做功改变物体内能,故 B 不符合题意;将
活塞迅速下压,活塞对筒内空气做功,使其内能增大,温度升高,
达到硝化棉的燃点,是通过做功改变物体内能,故 D 不符合题意;
热鸡蛋放在水中冷却,是冷水从热鸡蛋吸收热量,使热鸡蛋内能
减小,是通过热传递改变物体内能,故 C 符合题意.
答案:C
变式:(2023 年大连市)2023 年 5 月 30 日,我国搭载神舟十六
号载人飞船的长征二号 F 遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心成
功发射.火箭在大气层中上升时,箭体表面的温度升高,这是由于
火箭(
)
A.从周围的空气吸热
B.表面保护材料熔化吸热
C.克服空气摩擦做功
D.周围空气中水蒸气液化放热
答案:C
项目 温度 内能 热量
概念 物体的冷热程度 能量的一种形式 热传递内能的多少
分子
角度 分子热运动剧烈
程度的标志 分子热运动动能和
分子势能的总和 内能通过热传递转
移的多少
知识点 3 温度、热量、内能的区别和联系
方法技巧:
项目 温度 内能 热量
表述词 “是”多少 “具有”多少 “吸收”或“放出”多少
单位 ℃ J J
联系 (1)温度变化,物体的内能变化.
(2)传递热量的多少可量度物体内能改变的多少.
(3)物体吸收或放出热量,内能将改变,但温度不一定改
变,比如晶体熔化或凝固
(续表)
典例 3:(2023 年黑龙江省)下列关于同一物体的内能、热量和
温度说法正确的是(
)
A.物体内能增大,温度一定升高
B.物体温度升高,一定吸收了热量
C.物体温度升高,内能一定增大
D.物体内能增大,一定吸收了热量
解析:物体内能增大,温度不一定升高,比如晶体熔化过程
中,吸热内能增加,但温度不变,故 A 错误;物体温度升高,内
能增发,可能是吸收了热量,也可能是由于外界对它做了功,故B
错误;物体内能增大,可能是吸收了热量,也可能是由于外界对
它做了功,故 D 错误;同一物体,质量不变,物体温度升高,内
能一定增大,故 C 正确.
答案:C
易错
原因 (1)误认为内能改变时温度一定变化.
(2)误认为温度越高的物体内能一定大.
(3)误认为物体温度升高一定是因为吸收了热量
正确
理解 (1)物体温度升高时,内能增大;物体内能增大时,温度不
一定升高,也可能状态发生改变.
(2)温度高的物体内能不一定大,内能还与物体的质量、状
态等有关.
(3)物体温度的变化可能是因为发生了热传递,也可能是因
为做功
易错点 对内能与温度的关系的理解有误
易错训练:(2024 年黑龙江省)下列关于内能知识的描述正确
的是(
)
A.物体温度越高内能越大,所以 0 ℃的冰没有内能
B.温度越高的物体含有的热量越多,所以 0 ℃的冰没有热量
C.摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能
D.物体吸收热量,内能增加,温度一定升高
答案:C
1.[物理观念](2024 年攀枝花市)下列情况中,物体内能减小的
是(
)
B.钻木取火
D.开水冷却
A.冰雪消融
C.压缩气体
答案:D
2.[生活应用](2023 年青海省)“起火烧水”是利用热传递的方
式改变物体内能的,下列改变物体内能的方式与之相同的是(
)
B.围炉烤火
D.搓手取暖
A.擦燃火柴
C.钻木取火
答案:B
3.[物理观念](2024 年营口市)关于温度、内能和热量,下列说
法正确的是(
)
A.温度高的物体含有的热量多
B.物体吸收热量,温度一定升高
C.气体膨胀对外做功,自身内能会减少
D.热传递过程中,温度从高温物体传递给低温物体
答案:C
4.[生活应用]艾灸是中华医学的瑰宝,利用艾条燃烧产生的热
量刺激人体穴位,从而达到防病治病的目的(如图所示).艾灸的过
程中是通过____________的方式改变人体内能的.有时在艾灸前,
我们还可以先按摩特殊穴位使人缓解放松,用手来
回按摩穴位的过程中是通过_____________的方式
改变人体内能的,这两种方法改变物体内能的效果
________(填“相同”或“不同”).
答案:热传递 做功 相同
5.[生活应用](2023 年绵阳市)新材料为人们带来了神奇的 55 ℃
恒温水杯,这种水杯在夹层中有一种传热材料,把沸水倒入恒温
水杯中,传热材料快速吸收沸水热量并贮存起来,使水温快速降
到 55 ℃左右.当水温低于 55 ℃时,传热材料缓慢释放热量,水温
保持基本不变.下列说法正确的是(
)
A.在快速降温过程中,传热材料吸热,内能减少
B.在快速降温过程中,水放热,内能减少
C.在温度保持不变时间内,传热材料放热,内能增加
D.在温度保持不变时间内,水吸热,内能减少
答案:B
6.[科学思维]小军利用身边物品进行物理实验:他将装有少量
水的薄矿泉水瓶的瓶盖拧紧,然后握住瓶子中部不动,将瓶子下
部向一个方向扭转几圈,最后用手指轻旋瓶盖,“砰”的一声,
瓶盖快速飞出,瓶口出现大量“白雾”.下列说法正确的是(
)
A.瓶口出现的大量“白雾”是水蒸气
B.扭转瓶身的过程中瓶内气体的内能减少
C.瓶盖被冲出的过程中瓶内气体的内能减少
D.瓶盖被冲出是通过热传递改变了气体的内能
答案:C
7.[科学探究]如图所示,某同学做了一个气体膨胀的小实验,
他将瓶盖的平滑顶部沾水,翻转后放在水瓶的瓶口.双手搓热,轻
轻地将水瓶握实,几秒钟后,将会看到瓶盖在瓶口一直跳动.请你
根据所学的物理知识,回答下列问题:
(1)瓶盖沾水和不沾水两种情况,________(填“沾水”或“不
沾水”)情况演示效果更好.
(2)分别在夏天和冬天做这个实验,在______(填“夏天”或
“冬天”)效果会更好.
(3)分别用小瓶(750 mL)和大瓶(2000 mL)做此实验,选______
(填“小瓶”或“大瓶”)实验效果更好.
答案:(1)沾水 (2)冬天 (3)小瓶