内容正文:
第13-2讲 内能
知识点1:内能
分子动能和分子势能:运动的物体具有动能,运动的分子也同样具有动能。构成物质的分子在不停地做热运动,温度越高,分子热运动的速度越大,它们的动能也就越大。除此之外,由于分子之间存在类似弹簧形变时的相互作用力,所以分子也具有势能,这种势能叫做分子势能。
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(internal energy)。内能的单位是焦耳(J),各种形式能量的单位都是焦耳。
一切物体,不论温度高低,都具有内能。炙热的铁水具有内能;冰冷的冰块,温度虽然低,其中的水分子仍然在做热运动,所以也具有内能。物体温度降低时内能减少,温度升高时内能增加。
力的作用是相互的:一个物体对另一个物体施力时,另一个物体也同时对它施加力的作用。也就是说,物体间力的作用是相互的。
知识点2:物体内能的改变
热量:在热传递过程中,传递能量的多少叫做热量(quantity of heat),热量的单位也是焦耳。物体吸收热量时内能增加,放出热量时内能减少。物体吸收或放出的热量越多,它的内能改变越大。
改变内能的两种方式:做功和热传递。
做功:机械能转化为内能。热传递:存在温度差,热量从高温物体向低温物体传递,或从物体的高温部分传递到低温部分。
【典例探究1】关于温度和热量下列说法中正确的是( )
A.温度高的物体放出的热量多
B.在热传递过程中,物体温度升高时,一定要吸收热量
C.两个物体升高相同的温度,吸收的热量一定相同
D.温度高的物体具有的热量多
【解题思路】如何辨析温度、热量和内能?
(1)正确理解温度、内能、热量的含义。温度和内能是状态量,而热量是过程量。热伴随着热传递的产生而出现、终止后消失;物体本身并没有热量,不能说某个物体“具有”或“含有”热量,更不能说“比较”两物体热量的多少,只能说物体“吸收”或“放出”了热量。
(2)明确内能与温度的关系:对同一物体而言,温度升高,内能增加。注意,内能大小还与分子个数和分子间作用力有关。
(3)准确把握三者的联系:物体吸收(放出)热量,内能增加(减小),但温度不一定升高(降低)。如晶体熔化与液体沸腾时,虽吸热但温度不变;反之,物体温度升高(降低),内能增加(减小),但不一定吸(放)热,因为可能通过做功改变内能。
【答案】B
【解析】A.物体放热的多少与物质的比热容、质量、降低的温度有关,温度高不一定放出的热量多,故A错误;
B.在热传递过程中,吸热物体温度升高,放热物体温度降低,故B正确;
C.物体吸收热量的多少与物质的比热容、质量、升高的温度有关,升高相同的温度吸收的热量不一定相同,故C错误;
D.热量是热传递过程中转移的那部分内能,是过程量,不能说物体具有多少热量,故D错误。
故选B。
【典例探究2】以下描述中的“发热”现象,其改变内能的方式与其他三个不同的是( )
A.锯木头锯条发热 B.阳光下路面发热
C.铁丝反复弯折后发热 D.搓手时手掌发热
【解题思路】内能的改变
改变物体内能的两种方法:做功和热传递。
(1)物体对外做功,物体的内能减小;外界对物体做功,物体的内能增大。
(2)热传递发生的条件:存在温度差。
热量总是自发地从高温物体转移到低温物体:
a.高温物体内能减小,温度降低,放出热量;
b.低温物体内能增大,温度升高,吸收热量。
(3)做功和热传递在改变内能方面是等效的,但实质不同:做功改变内能属于能的转化,热传递改变内能属于能的转移。
【答案】B
【解析】A.用锯条锯木头时锯条发热,克服摩擦力做功,机械能转化为内能,是通过做功改变物体的内能;
B.阳光下路面发热,路面从阳光中吸收热量,是通过热传递的方式改变物体的内能;
C.反复弯折铁丝时,机械能转化为内能,是通过做功改变物体的内能;
D.搓手时手掌发热,克服摩擦力做功,机械能转化为内能,是通过做功改变物体的内能;
综上分析可知,改变内能的方式与其他三个不同的是B。
【归纳总结】1.改变内能的方式:做功和热传递
2.温度、内能、热量的关系
热量(Q):在热传递过程中,传递能量的多少叫热量。(物体含有或具有多少热量的说法是错误的);
温度、内能、热量之间的关系:
(1)物体温度升高,内能一定增大,但不一定吸收热量,因为做功也可以使物体的内能增大;
(2)物体内能增大,温度不一定升高,也不一定吸收热量,因为内能增大有可能是因为状态改变造成的,做功也可以使物体的内能增大;
(3)物体吸收热量,内能一定增大,但温度可能升高,也可能不变,因为吸收热量有可能改变物体的状态。
(4)温度、热量与内能的关系(热量是一个过程量,一般说传递热量;内能是一个状态量一般说具有内能;温度是一个状态量,一般说升高或者降低温度)
一、单选题
1.(2023·