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第一章 内能
第2节 内能和热量
1.知道分子运动的快慢与温度的关系;
2.了解内能的概念,知道内能与物体温度的关系。
3.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;
4.知道做功可以使物体内能增加或减少的一些实例;
5.了解热量的概念;从能量转化的角度认识燃料的热值。
知识点一:温度与热运动
墨水扩散快慢与温度的关系
在一个烧杯中装半杯热水,另一个同样的烧杯中装等量的冷水。用相同的滴管同时分别向两个烧杯中滴入一滴墨水,观察哪个烧杯中的墨水扩散得快。扩散的快慢与温度有什么关系
冷水
热水
墨水在冷水中扩散的____,在热水中扩散的____
现象
结论
慢
快
扩散现象等大量事实表面:一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。这种无规则的运动叫做分子的热运动。分子运动越剧烈,物体的温度越高。
1min后
温度表示物体的冷热程度。物体的温度越高,扩散越快,说明构成物质的大量分子做无规则运动越剧烈。也就是说,温度反映了构成物体的大量分子做无规则运动的剧烈程度。因此,人们把物体内部的大量分子做无规则运动叫做热运动。
温度与热运动
势能
分子势能
动能
分子动能
机
械
能
(物)
所有
分子
内
能
(物)
不 形
同 式
知识点二:物体的内能
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,叫做物体的内能。
2.内能的单位:焦耳(J)。
1. 所有分子。
2.“内能”是指物体具有的,而不是分子具有的。
注意
下面物体具有机械能和内能吗?
静止的足球
流动的岩浆
移动的冰山
物体可以没有机械能,但是一定都具有内能。
因为所有的物体的分子都在不停地做无规则运动,所以一切物体任何情况下都具有内能。
分子无规则
运动越剧烈
这个物体的
内能越大
分子动能
越大
温度
越高
组成这个物体的所有
分子的动能总和越大
同一物体的温度越高,内能越大;温度越低,内能越小。
思考:同样多的一杯冷水和一杯热水谁的内能大?
物质的内能与物质的种类、温度、质量、体积、状态都有关。
室温下,一杯水和一桶水的内能哪个更大?相同质量的0℃冰的熔化成0℃的水,内能如何变化?
思考
1.手放口袋
2.用暖水袋
3.对着手哈气
4.用手搓
5.用力拍手
用温度更高的物体使手的温度升高
温度升高的过程,往往伴随着运动
热传递
做功
在寒冷的冬天,怎么样才能让快冻僵的手变暖和,增加其内能?
知识点三:改变内能的方式
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。
热传递可以改变物体的内能
高温物体: “哈气”
低温物体:手
温度降低
温度升高
内能减少
内能增加
能量
转移
(一)热传递改变物体的内能
2.热传递的条件:
物体之间有温度差。
物体吸收热量时内能增加,放出热量时内能减少。吸收或放出的热量越多,它的内能改变越大。
在热传递过程中,传递能量的多少叫做热量,热量的单位是焦耳。(热量是一个过程量,只能说“吸收”或“释放”,不能说“拥有”、“具有”等)
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。
4.热传递的实质:能量的转移。
(能量的形式并没有发生改变)
生活中还有哪些关于热传递的实例呢?
冬天用热水袋取暖
发烧时用冷毛巾给头部降温
烧火炒菜
拓展:热传递的三种方式
对流:冬天吹空调
热辐射:冬天烤火取暖
热传导:暖手袋取暖
在热传递的这三种形式中,热传导时,物体内各部分的物质不发生移动;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;热辐射不需要介质,如太阳的光和热就是通过热辐射的方式传到地球的。
这些通过热传导、对流和热辐射进行的热传递,都能使物体温度升高,改变物体的内能。
实验:做功改变空气的内能
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。
现象:硝化棉燃烧
分析:向下压活塞,活塞对筒内的空气做功,空气的内能增加,温度升高,达到硝化棉的着火点,开始燃烧,产生火光。
说明:对物体做功,内能增加。
(二)做功改变物体的内能
做功也可以改变物体的内能。对物体做功,物体温度升高,内能增加;物体对外做功,物体温度降低,内能减少。
思考: 做功改变内能的实质是么
内能和机械能之间相互转化
对物体做功
物体对外做功
外界消耗机械能
外界获得机械能
机械能转化为内能
(物体的内能增加)
内能转化为机械能
(物体的内能减少)
气体破裂瞬间,气体内气体体积增大,对外做功,温度降低,气体的内能怎样变化?对照如图所示的结果,你有什么看法?
应用温度——压强传感器可以探究气球破裂瞬间球内气体温度和压强的变化
气球破裂瞬间球内气体温度、压强的变化
气球的内能
温度 内能 热量
定义
性质
表述
单位
关系 宏观上:表示物体的冷热程度;
从分子动理论的观点来看:温度是分子热运动剧烈程度的标志
物体内部所有分子做无规则运动的动能,以及分子势能的总和
在热传递的过程中,物体间传递的内能的多少(仅仅是热传递的过程可说热量)
状态量
状态量
过程量
“高”、“低”或者“升高”、“降低”
“具有”、“增加”、“减少”(不能说没有)
“吸收”、“放出”(不能说“具有‘含有、有”)
摄氏度(℃)
焦耳(J)
焦耳(J)
物体吸收热量,内能增加,温度不一定升高(如晶体熔化过程),物体温度升高,内能增加,不一定吸收了热量,还可能是做功。
发生热传递时,高温物体内能减少,低温物体内能增加。而温度高,不代表内能大。
知识点四:燃烧:放出热量
燃料的燃烧是一种化学变化,在燃烧过程中,燃料的化学能转化为内能。
相同质量的不同燃料,燃烧时放出的热量相同吗?
思考
不同燃料的成分不同,储存的化学能也不同。
相同质量的不同燃料在燃烧时放出的热量是不同的。
热值:燃料完全燃烧放出的热量Q与燃料质量m的比。
单位
气体的热值:燃料完全燃烧放出的热量Q与燃料体积V的比。
( )
一些常见燃料的热值 /(107J·/kg-1) 燃料名称 热值 燃料名称 热值
干木柴 约1.2 无烟煤 约3.4
烟煤 约2.9 煤油 4.6
酒精 3.0 汽油 4.6
焦炭 3.0 氢气 14
柴油 4.3 人工煤气/107J·m-3 0.8~1.9
木炭 3.4 天然气/107J·m-3 0.9~4.5
热值表示燃料在完全燃烧时放热本领的大小,它只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧无关。
请从右表中查出天然气的热值(取中间值),描述它的含义。某家庭使用天然气做饭、洗澡,月消耗33m3,相当与完全燃烧多少千克干木柴?
解析:天然气取q1=3.0×107J/m3,干木柴q2=1.2 ×107J/kg。完全燃烧释放的热量Q=Vq1=33m3 × 3× 107J/m3=9.9 ×108J,
需要干木柴==82.5kg。
内能
内能
温度越高,分子的无规则运动越剧烈
单位:焦耳(J)
温度表示物体的冷热程度
物体的内能
物体内所有分子的动能和分子间的相互作用的势能的总和
决定因素:温度、分子的多少、物质种类、结构、状态等
改变内能的方式
热传递
做功
燃烧:放出热量
1.关于内能的概念,下列说法正确的是( )
A.物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和称为内能
B.热的物体具有的能称为内能
C.温度高的物体内能多
D.每个做无规则运动的分子的能量称为内能
A
2.仔细观察图中甲、乙、丙三杯水,下列说法中正确的是( )
A.甲杯中水的内能最大
B.乙杯中水的内能最大
C.丙杯中水的内能最大
D.乙、丙杯中水的内能一样大
C
3.在做“向装有少量水的瓶子内打气”的实
验过程中,不断地向瓶内打气,使得瓶内的
水蒸气气压增大,水蒸气的内能______(填
“增加”或“减少”),温度______(填“升
高”或“降低”)。当瓶塞跳起来时,可以
看到瓶内出现______,这是因为空气对瓶塞______,内能______(填“增加”或“减少”),温度______(填“升高”或“降低”), 水蒸气______而成小液滴。
增加
升高
白雾
做功
减少
降低
液化