1、1功和内能 2热和内能学习目标1.掌握从热力学角度认识内能的概念了解焦耳的两个实验(重点)2.知道做功与内能改变的数量关系，知道热传递的热量与内能变化的关系(重点、难点)3.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，且对改变系统内能是等效的(难点)4.掌握内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系(重点)一、功和内能1焦耳的实验(1)绝热过程：系统只由于外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热(2)代表性实验重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升通过电流的热效应给水加热(3)实验结论：要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定，而与做功的方式无关
2、2功和内能(1)内能：任何一个热力学系统都必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量在两个状态间的差别与外界在绝热过程中对系统所做的功相联系鉴于功是能量变化的量度，所以这个物理量必定是系统的一种能量，我们把它称为系统的内能(2)功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增加量，即UW.二、热和内能1热传递(1)条件：物体的温度不同(2)定义：两个温度不同的物体相互接触时，温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，热量从高温物体传到了低温物体2热和内能(1)热量：它是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度(2)表达式：UQ.(3)热传递与做功在改变系统内能上的异同：做功和热传递
3、都能引起系统内能的改变做功时是内能与其他形式能的转化；热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)系统只从外界吸热，而不向外界放热的过程就是绝热过程()(2)在绝热过程中，外界对系统做多少功，内能就能增加多少()(3)功和内能都是能量转化的量度()(4)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的()(5)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体()2(多选)如图所示，为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高关于这个实验，下列说法正确的是()A这个装置可测定热功当量B做功增加了水
4、的热量C做功增加了水的内能D功和热量是完全等价的，无区别E在绝热过程中，做功一定增加水的内能ACE将做功过程和吸热过程在同等条件下比较，可测出热功当量，故A正确；做功增加了水的内能，热量只是热传递过程中内能改变的量度，故B错误，C正确；做功和传热产生的效果相同，但功和热量是不同的概念，D错误3(多选)关于物体的内能和热量，下列说法中不正确的有()A热水的内能比冷水的内能多B温度高的物体其热量必定多，内能必定大C在热传递过程中，内能大的物体其内能将减小，内能小的物体其内能将增大，直到两物体的内能相等D在热传递过程中，热量从高温物体传递到低温物体，直到两物体的温度相同为止E热量是热传递过程中内能转
5、移的量度ABC物体的内能由温度、体积及物体的质量决定，不是只由温度决定，故A、B错；在热传递过程中，热量由高温物体传给低温物体，而与物体的内能大小无关，所以完全有可能是内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，故C项错，D项对；关于热量的论述，E项是正确的功和内能1内能：物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能之和(1)在微观上由分子数、分子热运动的剧烈程度和相互作用力决定，宏观上体现为物体的温度和体积，因此物体的内能是一个状态量(2)在系统不吸热也不放热的绝热过程中，状态发生的变化是由做功造成的，伴随的能量转化是外界的能量与系统自身的能量发生了转化，系统自身的能量称为内能(3)
6、造成系统内能变化的量与做功方式无关，与做功的数量有关(4)内能是状态量，由它的状态、温度、体积、质量决定2(1)做功与内能变化的关系：当系统从某一状态经过绝热过程达到另一状态时，内能的增加量U就等于外界对系统所做的功W，用式子表示为：UU2U1W.(2)系统内能的改变量U只与初、末状态的内能U1和U2有关，与做功的过程、方式无关(3)功和内能的区别功是过程量，内能是状态量在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化物体的内能大，并不意味着做功多，在绝热过程中，只有变化较大时，对应着做功较多【例1】如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞今对
7、活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小若忽略活塞与容器壁间的摩擦，则被密封的气体() A温度升高，压强增大，内能减少B温度降低，压强增大，内能减少C温度升高，压强增大，内能增加D温度降低，压强减小，内能增加思路点拨：(1)绝热容器表明系统既不向外界传热，也不从外界吸热(2)活塞缓慢向下移动一段距离表明外界对理想气体做了功C由F通过活塞对密闭的理想气体做正功，容器及活塞绝热，知Q0，由功和内能的关系知理想气体内能增大，温度T升高，再根据C，体积V减小，压强p增大，故选C.分析绝热过程的方法(1)在绝热的情况下，若外界对系统做正功，系统内能增加，U为正值；若系统对
8、外界做正功，系统内能减少，U为负值此过程做功的多少为内能转化多少的量度(2)在绝热过程中，内能和其他形式的能一样也是状态量，气体的初、末状态确定了，即在初、末状态的内能也相应地确定了，内能的变化U也确定了而功是能量转化的量度，所以UW，即W为恒量，这也是判断绝热过程的一种方法1一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中()A外界对气体做功，气体分子的平均动能增大B外界对气体做功，气体分子的平均动能减小C气体对外界做功，气体分子的平均动能增大D气体对外界做功，气体分子的平均动能减小D绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递，膨胀过程气体体积增大，外界对气体做
9、的功W0，由UU2U1W可知，气体内能减少由于气体分子间的势能忽略，故气体分子的平均动能减小故选项D正确热和内能1热传递(1)热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，叫作热传递(2)热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射2热传递的实质热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能传递能量的多少用热量来量度3传递的热量与内能改变的关系(1)在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少即Q吸U.(2)在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少即Q放U.4热传递具有方向性热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会
10、自发地从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分5改变内能的两种方式的比较比较项目做功热传递内能变化外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少物理实质其他形式的能与内能之间的转化不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移相互联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的【例2】(多选)一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则()A从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量B在两者达到热平衡以前的任意一段时间内
11、，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量C在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量都等于铁块内能的增加量D达到热平衡时，铜块的温度比铁块的低E热平衡时，两者的温度相等思路点拨：(1)热传递的方向从高温物体传向低温物体(2)热平衡的条件是温度相等ACE热平衡条件是温度相等，热传递的方向是从温度高的物体传向温度低的物体在热传递过程中高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，因此A、C、E正确，B、D错误热量和内能的理解要点(1)热量的概念只有在涉及能量的传递时才有意义，因此不能说物体具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量(2)在系统与外界只发生热传递时，系统吸收多少热量，系统内
12、能就增加多少；系统放出多少热量，系统内能就减少多少2(多选)关于热量、功和内能的下列说法中正确的是()A热量、功、内能三者的物理意义等同B热量、功都可以作为物体内能的量度C热量、功都可以作为物体内能变化的量度D热量、功、内能的单位相同E热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的CDE物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，而要改变物体的内能可以通过做功和热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A项错误；热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的，而功也是用做功的方式量度物体内能变化多少的，B项错误，C项正确；三者的单位都是焦耳，D项正确；热量和功是过程量，内能是状态量，E项正确1
13、焦耳两个实验的原理和结论2绝热过程中做功与内能变化的关系3热传递过程中热量与内能变化的关系4做功和热传递对改变内能是等效的1在绝热过程中，外界压缩气体做功20 J，下列说法正确的是()A气体内能一定增加20 JB气体内能增加必定小于20 JC气体内能增加可能小于20 JD气体内能可能不变A做功的过程是能量转化的过程，在绝热过程中，做多少功，内能就增加多少，所以选项A正确2关于热传递，下列说法正确的是()A热传递是高温物体的温度传给低温物体B并不接触的物体之间不会发生热传递C比热容相同的物体之间不会发生热传递D温度相同的物体之间不会发生热传递D热传递实质是内能从高温物体转移到低温物体，传递的不是温度，传递的是热量，A项错误；不接触的物体之间可以通过热辐射的方式进行热传递，B项错误；热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，和物体的比热容没有关系，C项错误；温度相同的物体之间不存在温度差，不会发生热传递，D项正确3下列各事例通过热传递改变物体内能的是()A车床上车刀切削工件后发热B擦火柴时火柴头温度升高C用肥皂水淋车刀后车刀降温D搓搓手就会觉得手发热C车床上车刀切削工件后发热，擦火柴时火柴头温度升高，搓搓手就会觉得手发热都是通过做功改变物体内能；用肥皂水淋车刀后车刀降温是通过热传递改变物体内能的，选项C正确
