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第十三章 内能
第3节 内能
1.了解内能的概念,知道内能与物体温度的关系。
2.知道热传递过程中,物体吸收热量,温度升高;放出热量,温度降低,内能发生改变。
3.知道做功可以使物体内能增加或减少的一些实例。
装着开水的暖水瓶,有时瓶塞会弹起来。推动瓶塞的能量来自哪里?
瓶塞会跳,说明瓶塞跳起的过程中做了功,而功又是能量转化的量度。
运动的汽车具有动能
运动的分子也具有动能,叫做分子动能。
动能、势能统称为机械能
类比
类比
互相吸引或排斥的分子也具有势能,叫做分子势能。
被压缩和拉伸的弹簧具有弹性势能
?
知识点一:内能
动能
势能
分子动能
分子势能
机械能
内能
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。
2.单位:焦耳,符号J
0 ℃ 的冰块有内能吗?
A、有 B、没有
当物体达到绝对零度时,分子停止热运动,物体的内能为0
-273.15 ℃
理想的状态,物体不可能达到
由于一切物体都是由分子构成的,分子在永不停息地做无规则的运动,所以一切物体在任何情况下都具有内能。
√
一切物体都具有内能吗?
(1)与温度有关:同一物体,温度越高,分子运动越剧烈,内能越大;反之,内能越小。
物体的温度
物体的质量
物体的状态
(2)与质量有关:温度一定时,物体的质量越大,分子数目越大,它具有的内能越大。
(3)与状态有关:同一物质,状态不同时,具有的内能也不同。
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
物体的内能与什么因素有关?
寒冷的冬天,人们可以借助其他温度较高的物体使双手暖和起来。如:热水袋、热水杯、暖气片、哈气等。这些都是通过什么方式改变双手内能的?
热传递
知识点二:热传递和内能的改变
1. 热传递:热量从高温物体传递给低温物体的过程。此过程中低温物体温度升高,高温物体温度降低。
2.热传递的条件:
物体之间有温度差。
热传递可以改变物体的内能。
热量
高温物体
低温物体
内能减少
内能增加
4.热传递的实质:能量的转移。
5.热量:在热传递过程中,传递能量的多少叫做热量。
符号:Q 单位:焦耳 (J)
(能量的形式并没有发生改变)
3.热传递的方向:
能量从高温物体传向低温物体,或从同一物体的高温部分传向低温部分。
注:热量是一个过程量,不是状态量。 不能说“具有”或“含有”,可以表述为“吸收”或“放出”等.
电热毯
地暖
烤肉
火锅
生活中还有哪些关于热传递的实例呢?
烧水
冰敷
降温
晒太阳
寒冷的冬天,除了前面几种热传递的方法外,人们也会通过搓手取暖,这又是什么原理呢?
知识点三:做功和内能的改变
做功改变空气的内能
1.如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团脱脂棉,把活塞迅速压下去,观察发生的现象。
实验现象:硝化棉会燃烧。
外界对气体做功
气体的内能增加,温度升高
达到硝化棉的燃点
硝化棉燃烧
外界对物体做功,物体的内能增大,温度升高。
2.如图所示,在烧瓶内盛少量水,并盖紧瓶塞。向瓶内打气,当瓶塞跳起时,观察瓶内的变化。
实验现象:塞子跳起,瓶口出现白雾。
瓶内气体膨胀对外做功
气体内能减小,温度降低
瓶内水蒸气液化成小水滴
瓶内出现白雾
物体对外做功,物体的内能减小,温度降低。
总结:做功也可以改变物体的内能。
搓手时克服摩擦做功, 将机械能转化为内能, 双手的内能增加,温度升高, 从而达到取暖的效果。
请你解释搓手取暖的原理。
用砂轮打磨金属,火花四溅
流星划过天际,发光发热
钻木取火
摩擦生热
克服摩擦做功
你还知道哪些做功改变物体内能的例子呢?
玩滑梯下滑时,臀部发热
瓶内水蒸气推动瓶塞做功,水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能,瓶塞跳起。
释疑:现在你能解释,推动瓶塞的能量来自哪里?是什么能量转化成瓶塞的机械能吗?
知识点四:温度、热量、内能的区别与联系
温 度 热 量 内 能
定义 物体的冷热程度 物体在热传递过程中传递能量的多少 物体中所有分子的分子动能和分子势能的总和
状态 状态量 过程量 状态量
单位 ℃ J J
表述 “降低、升高”等 “吸收、放出”等 “有、具有、增加、减少”等
要吸收热量
内能 增加
1. 通常情况下,一个物体的温度升高
一定
不一定
摩擦生热
做功也可以使物体内能增大,温度升高
钻木取火
要吸收热量
2. 物体的内能增加
晶体熔化
水沸腾
不一定
温度 升高
不一定
做功也可以使物体内能增大
3. 物体吸收热量
不一定
温度 升高
不一定
内能 增加
晶体熔化、水沸腾
若物体吸收的热量全部对外做功,内能可能不变;
若物体一边吸收热量一边对外做功,且吸收的热量 < 对外做功消耗的内能,内能减小.
若物体只吸热不做功,内能增加;
做功和内能的改变:能量的转化
热传递和内能的改变
内能
物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和
一切物体都具有内能
影响因素:种类、质量、温度、状态等
内能
条件:物体之间有温度差。
方向:能量从高温物体传向低温物体,或从同一物体的高温部分传向低温部分。
实质:能量的转移
1. 下列四幅图中关于内能的说法正确的是( )
A. 图甲中运动的篮球只有机械能没有内能
B. 图乙中被拉开的橡皮绳的分子间具有分子势能
C. 图丙中冰山的温度很低,所以不具有内能
D. 图丁中铁块化为铁水后含有的内能减小
B
2.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.则( )
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,水吸热内能增加
B
3.如图是古人锻造铁器的过程,关于改变物体内能的方式,下列说法正确的是( )
A.加热和锻打属于热传递,淬火属于做功
B.加热属于热传递,锻打和淬火属于做功
C.加热和淬火属于热传递,锻打属于做功
D.加热和淬火属于做功,锻打属于热传递
C