第十三章 内能
第2节 内能
一、内能
1.物体的内能
构成物体的分子,其热运动的______与分子______的总和,叫做物体的内能。内能的单位是_______,各种形式能量的单位都是焦耳。
2.一切物体,不论温度高低,都具有_______。
3.物体温度降低时内能_______,温度升高时内能______。
二、物体内能的改变
1._______可以改变物体的内能。在热传递过程中,传递能量的多少叫做_______。
2.______也可以改变物体的内能。气体对外做功,温度降低,内能_______;外界对气体做功,温度升高,内能_______。(均不与外界发生热传递)
动能 势能 焦耳(J) 内能 减少 增加
热传递 热量 做功 减小 降低
一、对内能的理解
微观解释 宏观影响因素 量值
分子动能 物体内含有大量分子,分子由于做热运动而具有的能 温度——温度越高,分子无规则运动越激烈,分子平均动能越大 永远不等于零
分子势能 分子间由于存在着相互作用而具有的能 物态和体积——反映在分子间作用力大小和分子间距离上。当体积变化不显著时,从物态去判断分子势能,例如:0 ℃的冰融化成0 ℃的水,分子势能是增加的 可能等于零
物体的内能 物体内部所有分子的分子动能与分子势能的总和 温度、物态(体积)和质量 永远不等于零
注意:
内能与机械能不同,机械能是宏观的,它的大小与物体运动和位置的整体情况有关。内能是微观的,内能大小与分子做无规则运动的快慢及分子间作用力、分子间距有关,这些具体特点与物体的运动没有直接关系。所以物体的内能大小与机械能没有直接关系,但内能可以和机械能相互转化。
【例题1】 关于内能,下列说法中正确的是
A.0 ℃的物体的内能为零
B.温度高的物体比温度低的物体内能大
C.物体的温度降低时,内能一定减少
D.运动物体一定比静止物体的内能大
参考答案:C
二、改变内能的两种方式
注意:
做功不一定都使物体的内能发生改变。做功是否会引起内能的改变,要看物体消耗的能量是否转化为物体的内能。如举高物体,做功所消耗的能量改成了物体的势能,并未转化为物体的内能,所以物体的内能就没有改变。学.科.网
【例题2】 在下列实例中,用做功的方式来改变物体内能的是
A.用火炉烧水,水的温度升高
B.冬天使劲儿搓手,双手变暖和
C.冬天用热水捂手,手逐渐变暖和
D.利用太阳能给水加热,水温升高
参考答案:B
三、温度、内能、热量三者的区别和联系
区别 从分子动理论的观点 概念辨别 表达方式 存在形式 单位
温度 分子热运动的剧烈程度的标志 物体的冷热程度 不能说“传递”和“转移”,只能说“是多少” 状态量 ℃
内能 物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和 能量的一种形式 “具有” 状态量 J
热量 在热传递过程中内能转移的数量 在热传递过程中,传递内能的多少 “吸收”或“放出” 过程量 J
联系 温度的变化,可以改变一个物体的内能。传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体只吸收或放出热量,它的内能发生改变,但它的温度不一定改变。如冰熔化时吸收热量,内能增加,但温度却保持在0 ℃不变,同样,物体放出热量时,温度不一定降低
【例题3】 关于温度、热量和内能,下列说法正确的是
A.温度高的物体内能一定大,温度低的物体内能一定小
B.物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就一定不变
C.物体的温度越高,所含热量越多
D.内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
参考答案:D
1.下列说法正确的是
A.温度为0 ℃的物体没有内能
B.物体内能增加,一定是通过外界对物体做功
C.正在沸腾的水吸收热量,温度不变,内能不变
D.同一物体在相同物态时,温度越低它的内能会越少
2.如图所示的四个事例中,用做功的方式改变物体内能的是
①冬天,搓手会让手变暖和 ②冬天,嘴对手哈气取暖
③炒菜时,铁铲热得烫手 ④水蒸气把软木塞冲开时,温度会降低
A.①② B.①④ C.②③ D.③④
3.在下列实例中,用做功的方式来改变物体内能的是
A.用热水袋暖手,手的温度升高
B.将冰块放入饮料中,饮料的温度降低
C.在炉子上烧水,水的温度升高
D.用手反复弯折铁丝,弯折处铁丝的温度升高
4. 下列有关热量和能量的说法中,正确的是
A.物质向外放出热量,内能一定减少
B.物体的温度越高,所含的热量越多
C.机械能为零的物体,内能一定也为零
D.花香四溢,表明分子在不停地做无规则运动,具有分子动能
5. 关于温度、内能、热量,下列说法正确的是
A.物体吸收热量,温度一定升高
B.物体的温度越高,它含的热量越多
C.物体温度升高,内能一定增加
D.物体内能越多,放热一定越多
6.下列现象中,属于用热传递的方式改变物体内能的是
A.公园中的石凳被太阳晒热
B.快速弯折铁条,铁条弯折处变热
C.两手互相摩擦时手发热
D.刀具在砂轮上磨得发烫
7.如图所示,把热水壶放在煤气灶上烧水的过程中,下列说法正确的是
A.煤气的燃烧过程是内能转化为化学能
B.壶口喷出来的白气是水蒸气
C.水的温度越高,水分子运动的越剧烈
D.烧水的过程是通过做功的方式改变水的内能
8. 如图所示把一个金属管固定在桌子上,里面放一些酒精,用塞子塞紧,拿一根绳子在管外绕几圈并迅速地来回拉绳子,塞子会飞出去,对此现象下列分析正确的是
A.酒精蒸汽将塞子冲出去时,内能增大
B.酒精增加的内能比绳子克服摩擦所做的功小
C.附近的人们闻到酒精气味,说明分子间存在斥力
D.金属管内能增加是通过热传递进行的
9.水烧开后,壶盖被顶起来,是将水蒸气的_______能转化成壶盖的_______能。
10.两手相互搓一搓会发热,这是通过_______的方式改变手的内能的。
11.如图所示,在烧瓶内装入少量水,用气筒往瓶里打气,在瓶塞跳出的瞬间,瓶内出现白雾。该白雾是水蒸气_______(填物态变化的名称)形成的,该实验说明,_______是改变物体内能的一种方式。
12.用酒精灯给试管中的水加热,如图所示,在软木塞被冲出试管口的过程中,下列说法正确的是
A.水蒸气对软木塞做功,水蒸气的内能增大
B.水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C.水蒸气的内能保持不变
D.软木塞的机械能保持不变
13. 下列说法正确的是
A.物体运动越快,它的动能越大,内能就越大
B.静止的物体没有动能,但有内能
C.物体内能减少,一定是对外做了功
D.物体温度升高,一定是从外界吸收热量
14.爆米花是将玉米放入铁锅内,边加热边翻动,一段时间后,“砰”的一声变成玉米花。下列说法正确的是
A.玉米粒主要通过翻动铁锅对其做功,使其内能增加。
B.玉米粒主要通过与铁锅间的热传递,使其内能增加。
C.玉米粒内水份受热膨胀对粒壳做功爆开,内能不变。
D.玉米粒内水份受热膨胀对粒壳做功爆开,内能增加。
15. 关于温度、内能和热量,下列说法正确的是
A.物体的温度越高,它含有的热量越多
B.温度相同的物体,其内能一定相等
C.物体的内能增加,一定要吸收热量
D.物体温度升高,其内能一定增加
16.如图所示是研究做功与内能改变的一个实验装置。玻璃瓶内装入少量的水,用塞子把瓶口塞紧,并用打气筒往瓶内打气,瓶内压强大到一定程度时,瓶塞子会从瓶口跳起来。
(1)在这一实验中,你应该注意观察的是
A.打气过程
B.打气过程中瓶中水的情况
C.瓶塞跳起的高度
D.瓶塞跳起瞬间,瓶内发生的情况
(2)在你认为应该观察的一项中,你所观察到的现象是什么?这一现象说明的问题是什么?
17.如图所示,一辆汽车在行驶途中遇突发情况,紧急刹车时,司机身体前倾,车身向前滑行一段距离,在路面上留下轮胎滑过的痕迹,轮胎温度急剧升高。请根据以上情境简要回答下列问题:
(1)刹车时司机身体前倾的原因。
(2)从能量转化的角度解释轮胎温度升高的原因。
18. 关于分子热运动及热现象,下列说法正确的是
A.固体很难被压缩,说明分子间存在斥力
B.扩散现象只能发生在气体与液体中
C.物体吸收热量,温度一定升高
D.﹣20 ℃的冰块内没有内能
19. 下列各项都能使下图瓶内铁屑内能增加,其中属于做功的是
A.不断晃动瓶子 B.用酒精灯加热
C.用手捂瓶子 D.在烈日下照射
20. 将一高温物体与一低温物体接触达到相同温度(两物体与外界没有热量交换),则有
A.高温物体放出的热量一定大于低温物体吸收的热量
B.高温物体放出的热量一定等于低温物体吸收的热量
C.高温物体降低的温度一定大于低温物体升高的温度
D.高温物体降低的温度一定等于低温物体升高的温度
21. 下列关于温度、内能和热量的说法,正确的是
A.0 ℃的冰没有内能
B.冬天搓手取暖是利用做功来改变内能
C.物体温度越高,所含热量越多
D.物体的机械能越多,其内能就越多
22. 下列各图所列举的事例中,属于热传递改变物体内能的是
A.对试管加热,管内水温升高
B.冬天搓手,手会变暖
C.从滑梯滑下,臀部发热
D.迅速压下活塞,筒内气温升高
23. 母亲节,小秦为妈妈煮了一锅热气腾腾的面条,下列分析正确的是
A.面条入锅后温度升高,内能增加
B.煮面条时,主要通过做功的方式改变了面条的内能
C.闻到了面条的香味,表明扩散只在气体中发生
D.面条没有粘在一起,表明分子间有斥力
24. 甲、乙两杯水温度各为40 ℃、80 ℃,下列说法正确的是
A.只有加热才能使水升温
B.甲杯中水的内能一定比乙杯中的小
C.乙杯中水的温度降低,水的内能一定减小
D.甲杯中的水分子运动一定比乙杯中的剧烈
25. 元宵节吃元宵有团圆美满之意,如图所示。下列与元宵相关说法正确的是
A.煮元宵时冒的腾腾热气是升华现象
B.油能把元宵炸得金黄是因为油的沸点高
C.蒸元宵是通过做功的方式增加了元宵的内能
D.露出馅的元宵香气四溢是因为分子间有力的作用
26. 下列现象中,属于用热传递的方式改变物体内能的是
A.公园中的石凳被太阳晒热
B.快速弯折铁条,铁条弯折处变热
C.两手互相摩擦时手发热
D.刀具在砂轮上磨得发烫
27. 下列说法正确的是
A.物体的内能增加,则一定是外界对物体做了功
B.物体的温度升高.则一定是从外界吸收了热量
C.物体的温度越高.含有的热量越多
D.内能是物体内所有分子动能和势能的总和
28. 小李喜欢喝咖啡,冲调咖啡时总能闻到浓浓的香味。以下关于咖啡的说法不正确的是
A.咖啡在变冷的过程中,内能不断增加
B.咖啡在变冷的过程中,以热传递的方式改变了内能
C.咖啡香飘四溢是扩散现象,说明分子在运动
D.咖啡温度越高,分子的热运动越剧烈
29. 烩面是河南的特色名吃。图中,厨师将面坯拉成长长的面条,表明力可以使物体发生________;在锅里煮面时,通过________的方式改变了面条的内能;面出锅时香飘四溢,这是由于分子的_____________产生的。
30. 海南黎族钻木取火技艺被列入国家级非物质文化遗产名录。钻木取火是通过 (填“做功”或“热传递”)的方式把机械能转化为内能的。阳春三月,襄阳万亩桃花香气袭人、飘香万里,这属于 现象。
1.D【解析】一切物体在任何温度下都具有内能,所以0 ℃的物体仍具有内能,A错误;物体内能增加,可能是发生了热传递,也可能是外界对物体做功,B错误;正在沸腾的水,温度虽然不变,但不断吸收热量,所以内能增加,C错误;物体的内能与温度有关;同一物体状态一定,温度越高内能越多,温度越低内能越少,D正确。
2.B【解析】①搓手时两手克服摩擦做功,机械能转化为手的内能,手的温度升高,是用做功的方式改变手的内能的,故①符合题意;②对手哈气取暖是通过热传递的方式改变手的内能,故②不符合题意;③炒菜时,铁锅通过热传递的方式把热从锅传到铁铲上,因此手会感觉到烫,是通过热传递的方式改变手的内能的,故③不符合题意;④水蒸气膨胀对塞子做功,水蒸气的内能减小,内能转化为塞子的机械能,是通过做功的方式改变内能的,故④符合题意。
4.D【解析】物质向外放出热量的同时,若伴随有外界做功,内能不一定减少,故A错误;热量是一个过程量,不能说物体含有多少热量,故B错误;一切物体都有内能,所以物体的机械能为零时,内能一定不为零,故C错误;花香四溢,是扩散现象,表明分子在不停地做无规则运动,具有分子动能,故D正确。
5.C【解析】物体吸收热量,温度不一定升高,例如晶体的熔化和液体的沸腾过程,A不正确;热量是热传递过程中的传递量,是中间过程量,不能说含有热量,B不正确;物体温度升高,内能一定增加,C正确;物体内能越多,放热不一定越多,D错误;故选C。
6.A【解析】改变物体内能的方式有做功和热传递两种;A选项是热传递的方式;其他三项都是通过做功的方式改变内能的,故应选A。
7.C【解析】煤气燃烧是将化学能转化为内能;壶口的白气是高温的水蒸气遇到低温的空气液化成的小水珠;烧水是通过热传递的方式改变水的内能的;温度升高,分子运动的越剧烈,故ABD错误,C正确。
8.B【解析】当酒精蒸汽将塞子冲出去时,即酒精蒸汽对塞子做功,使得瓶内空气的内能减小,温度降低,故A错误;当绳子克服摩擦力做功时,金属管的内能增加,温度升高,同时金属管会将一部分热量传递给金属管内的酒精,使得酒精的内能增加,故据此能看出,酒精增加的内能比绳子克服摩擦所做的功小,故B正确;附近的人们闻到酒精气味,说明分子是在永不停息的运动的,故C错误;金属管内能增加是由于绳子克服摩擦力对金属管做功而造成的,故D错误。故选B。
9.内 内 机械
【解析】水烧开以后,水蒸气对壶盖做功,把壶盖顶起来,将水蒸气的内能转化为壶盖的机械能,水蒸气的内能减少,温度降低。
10.做功
【解析】双手对搓后感觉发热,这是摩擦生热现象,是通过做功的方式改变手的内能。
11.液化 做功
【解析】用气筒向装有少量水的瓶里打气,瓶内气压增大,当气压把瓶塞从瓶口推出时,瓶内气体对瓶塞做功,使气体自身的内能减少,温度降低,受温度降低的影响,瓶口周围的水蒸气液化成小水滴,这些小水滴就是看到的白雾,该现象表明,物体对外做功,物体的内能会减小。
12.B【解析】水蒸气对软木塞做功,水蒸气的内能减小,温度降低,故AC错误;软木塞冲出的过程中是水蒸气的内能转化为软木塞机械能的过程,故B正确;此过程中软木塞的动能和势能都增大,因此机械能增大,故D错误。
14.B【解析】玉米爆开前通过热传递增加内能,不是做功改变内能,A错误B正确;玉米膨胀对外做功,玉米粒内能会减少,CD错误。
15.D【解析】热量是热传递过程中内能转移的量度,是一个过程量,只能说吸收或放出,不能说含有,故A错误。晶体在熔化的过程中,吸收热量,温度不变,但内能增加,故B错误。改变物体内能的方式有做功和热传递。物体的内能增加,不一定从外界吸收了热量,也可能是外界物体对它做了功,做功和热传递在内能改变上是等效的,故C错误。内能与温度有关,物体温度升高,其内能一定增加,故D正确。
16.(1)D (2)现象:瓶塞跳起瞬间,瓶内出现白雾;说明:瓶内气体对外做功,内能减少,温度减低,水蒸气遇冷液化成小水珠。
【解析】(1)对瓶中打气相当于对瓶子里的气体做功,使气体的内能增加,继续打气,瓶中压强增大,气体对瓶塞做功,能够看到瓶塞跳起的瞬间,瓶内由于气体内能对外做功,温度降低,水蒸气成为小液珠,有白雾出现;
(2)现象是:瓶塞跳起瞬间,瓶内出现白雾;说明:这是气体对外做功的例子。瓶内气体对外做功,内能减少,温度减低,水蒸气遇冷液化成小水珠。
17.(1)车行驶时司机随车一起向前运动,急刹车时司机下半身随车停下,司机的上半身由于惯性仍保持向前运动的状态,所以司机会向前倾倒;
(2)在紧急刹车时,车轮在地面上摩擦,克服摩擦做功,并将机械能转化为内能,因此轮胎表面温度急剧升高产生冒烟现象,这是通过做功的方法使内能增加的。
【解析】(1)此题考查了惯性的概念,惯性是指:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或者静止状态的性质就是惯性。车行驶时司机随车一起向前运动,急刹车时司机下半身随车停下,司机的上半身由于惯性仍保持向前运动的状态,所以司机会向前倾倒;
(2)从改变内能的方式回答,做功和热传递都能改变物体的内能。紧急刹车时,车轮在地面上摩擦,克服摩擦做功,并将机械能转化为内能,因此轮胎表面温度急剧升高产生冒烟现象是通过做功的方法使内能增加的。
18.A【解析】固体很难被压缩,说明分子间存在斥力,故A正确;一切气体、液体和固体都能发生扩散现象,故B错误;晶体熔化过程中,吸热但温度保持不变,故C错误;一切物体在任何情况下都有内能,所以﹣20 ℃的冰块也有内能,故D错误;故应选A。
21.B【解析】任何物体都有内能,0 ℃的冰也有内能,故A错误;冬天搓手,克服摩擦做功,是利用做功来改变内能,故B正确;热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体,热量不是状态量,不能说含有或者具有热量,故C错误;机械能是物体由于机械运动而具有的能,内能的大小与机械能的大小没有必然联系,故D错误;故应选B。
22.A【解析】对试管加热,管内水从酒精灯火焰上吸收热量水温升高,是通过热传递的方式改变水的内能,故A正确;冬天搓手,手会变暖,是克服摩擦做功机械能转化为内能的,是通过做功的方式改变物体内能,故B错误;从滑梯滑下,臀部与滑梯摩擦,机械能转化为内能,臀部发热,摩擦生热这是利用做功来改变物体内能的,故C错误;迅速压下活塞时,对筒内气体做功,机械能转化为内能,筒内气温升高,因此是通过做功改变物体的内能,故D错误;故应选A。
23.A【解析】面条入锅后吸热,温度升高,内能增加,选项A正确;煮面条时,主要通过热传递的方式改变了面条的内能,选项B错误;扩散可在气体、固体、液体中发生,选项C错误;面条没有粘在一起,并不能表明分子间有斥力,选项D错误。故选A。
24.C【解析】进行热传递可以使两杯水升温,热传递不一定是加热,A错误;内能与温度和质量有关,质量未知,因此B错误;乙杯中水的温度降低,水的内能一定减小,C正确;温度越高,分子运动越剧烈,乙杯中的水分子运动一定比甲杯中的剧烈,D错误;故选C。
25.B【解析】煮元宵时冒的腾腾热气是水蒸气遇冷液化成小液滴,是液化现象,A错误。油的沸点高所以能把元宵炸的金黄,正确为答案。煮元宵是通过热传递的方式增加了元宵的内能,故C错误。由于分子不停息的做无规则运动,露出馅的元宵会香气四溢,故D错误。
26.A【解析】改变物体内能的方式有做功和热传递两种;A选项是热传递的方式;其他三项都是通过做功的方式改变内能的,故应选A。
28.A【解析】咖啡在变冷的过程中,放出热量,温度降低,内能不断减少,故A错误;咖啡在变冷的过程中,向周围空气放出热量,属于热传递改变物体的内能,故B正确;咖啡香飘四溢是因为咖啡的香味分子不停地做无规则的运动,扩散到空气中,故C正确;物体温度越高分子的无规则运动越剧烈,所以咖啡温度越高,分子的热运动越剧烈,故D正确。
29.形变 热传递 无规则运动
【解析】厨师将面坯拉成长长的面条,面坯形状发生了变化,表明力可以使物体发生形变;在锅里煮面时,面条吸收热量,内能增加,是通过热传递的方式改变了面条的内能;面出锅时香飘四溢,属于扩散现象,是由于分子的无规则运动产生的。
30.做功 扩散
【解析】海南黎族人钻木取火是通过做功方式将机械能转化为内能;阳春三月,襄阳万亩桃花香气袭人,是分子在永不停息地做无规则运动,属扩散现象。