内容正文:
13.1内能及其改变
本节聚焦
1. 了解内能和热量。
2. 知道做功和热传递是改变内能的两种途径。
3. 能将内能、热量等概念与相关的自然现象联系起来。
情景导入
行驶的汽车具有机械能,分子总在做无规则运动,分子具有能量吗?
组成物质的分子在永不停息地做无规则运动,每个分子都具有动能。
物质的分子之间存在引力和斥力,并有间隔,因此,物质的分子还具有势能。
知识精讲
一、物体的内能
1. 物体的内能
物体所有分子无规则运动的分子动能与分子势能的总和称为物体的内能。内能是自然界能量存在的一种形式。
内能的国际单位是焦耳,符号为J。
2. 分子的热运动
分子无规则运动的剧烈程度与温度有关,物体的温度越高,分子运动越剧烈,分子动能越大。物理学中把分子的这种无规则运动叫做分子的热运动。
3. 主要影响因素
(1)温度:温度升高,内能增加;温度降低,内能减少。
(2)质量:同种物质在温度、状态均相同时,质量大的物体内能大。
(3)其他:物体的内能与其体积、状态(固、液、气)也有关。
4.对物体内能的理解
(1)内能是指物体的内能,不是分子内能,单独考虑一个分子的动能和势能是没有意义的。
(2)一切物体在任何温度下都有内能。例如,50℃的水具有内能,0℃的水也具有内能,只不过对于一定质量的水,温度降低时内能减小。
(3)温度不是决定物体内能大小的唯一因素,即不要单凭温度来比较物体内能的大小。
5. 内能和机械能的比较物体的内能变化时,温度可能不变。例如冰熔化时,吸收热量,内能增加,温度不变;
水结冰时,放出热量,内能减少,温度不变;水沸腾时,吸收热量,温度也不变。
重点提醒
内能
机械能
概念
物体内部所有分子动能
与分子势能的总和
物体所具有的动能
和势能的总和
影响
因素
物体的温度、质量、状态、体积等
物体的质量、速度、
高度或形变程度
研究
对象
微观世界的大量分子
宏观世界的所有物体
存在
条件
不能为零,自然界中一切物体
在任何情况下都有内能
运动或在高处或
发生弹性形变,可能为零
2、 改变物体内能的两种途径
我们知道物体的内能与温度有关,所以,可以用物体的温度变化来判断其内能是否发生了变化。
那么,哪些途径可以改变物体的内能呢?
(冬天如何取暖)
1. 做功可以改变物体的内能。
(1)探究做功改变物体的内能
【实验探究一】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】脱脂棉燃烧起来。
【思考】上述实验中,通过什么途径改变了玻璃筒内空气的内能?
【分析】是因为活塞压缩气体做功,使空气的内能増增加,温度升高,达到脱脂棉的燃点。
实验结论:做功可以改变物体的内能,对物体做功,内能增加。
【实验探究二】
如图,在烧瓶(或可乐瓶)内盛少量水,并盖紧瓶塞。向瓶内打气,当瓶塞跳出时,观察瓶内的变化。
上述实验中,通过什么途径改变了烧瓶内空气的内能?
【现象】发现水蒸气把橡皮塞弹飞,同时瓶口出现了白雾。
【分析】当瓶塞跳飞出时,是瓶内水蒸气对瓶塞做功,水蒸气的内能减少,温度降低,水蒸气遇冷,液化成小液滴,于是就观察到“白雾”这种现象。
实验结论:水蒸气对外做功,内能减小,温度降低。
(2) 做功改变物体内能的实例:做功可以改变物体的内能。做功改变物体内能的实质是内能与其他形式的能(如机械能)的相互转化。
重点提醒
①钻木取火
②摩擦生热
③飞船返回舱进入大气层,克服空气阻力做功,内能增加,温度会升高。
2. 热传递可以改变物体的内能。
(1) 热传递也可以改变物体的内能。能量从高温物体传到低温物体,或者是从同一物体的高温部分传到低温部分,低温物体温度升高,内能增加,高温物体温度降低,内能减少。
(2)对热传递的理解
条件
不同物体或同一物体的不同部分之间存在温度差
方向
由高温物体转移到低温物体或由物体的高温部分转移到低温部分
最终状态
末温相同,没有温度差
实质
是能量的转移,能量的形式并未发生变化
(3)热传递的三种方式
①热传导:物体内各部分物质不发生移动。例如:用锅烧饭时,锅把手也会热。
②热对流:物体内各部分物质间会流动,对流主要发生在气体和液体中。用锅烧饭时,锅里的水靠对流传热。
③热辐射:不需要介质,太阳的光和热就是通过热辐射的方式传到地球的。
(4)热传递改变物体内能的实例:
①暖袋暖手
②给工件淬火
③烧水等
三、热量
1. 定义:在热传递过程中,物体间内能传递的多少称为热量。通常用字母Q表示,单位是焦耳(J)。
2. 热传递的实质:在热传递过程中,高温物体放出热量,温度降低,内能减少,低温物体吸收热量,温度升高,内能增加。因此,热传递的实质就是内能从高温物体向低温物体转移,这是能量转移的一种方式。热传递转移的是能量,而不是温度。
3. 热量是个过程量:只有发生了热传递,才能谈论热量,离开热传递过程谈热量是毫无意义的。
4. 温度、内能、热量的对比分析
温度
内能
热量
定义
物体的冷热程度,是内能大小的宏观表现之一。
物体内所有分子无规则运动的动能,以及分子势能的总和。
热传递的过程中,
传递内能的多少。
特点
状态量
状态量
过程量
描述语言
升高、升高了;
降低、降低了
增大、变大;
减小、变小
吸收、放出
相互联系
①一个物体温度升高了,内能增加;
②一个物体内能增加了,它的温度不一定升高,如晶体熔化、液体沸腾;
③一个物体吸收了热量,它的内能一定增加(物体不对外做功);
④一个物体内能增加了,不一定吸收了热量,有可能是外界对物体做了功。
⑤一个物体吸收了热量,温度不一定升高,如晶体熔化、液体沸腾等。
不能说某个物体具有或含有多少热量,更不能比较两个物体具有热量的多少。热量只能与表示过程的词语连用,如“吸收热量”“放出热量”等。
重点提醒
1.内能和物体的种类、质量、状态和温度有关,所以对于同一物体,温度升高,内能一定增加,但内能增加的结果却可能是状态改变;
2.内能的改变同时有吸、放热和做功两种方式,因此内能和热量没有唯一确定关系;
3.温度和热量没有直接关系
易错提醒
经典例题
【内能】
1.一切物体,不论温度高低,都具有 。炙热的铁水具有内能;冰冷的冰块,温度虽然低,但是其中的水分子仍然在做 ,所以也具有内能。
【答案】 内能 无规则运动
【详解】[1][2]根据内能的定义可知,内能是构成物体内部所有分子动能和分子势能的总和,由于一切分子都在不停地做无规则运动,分子运动的快慢与温度有关,即使物体的温度较低,构成物质的分子也在不停地做无规则运动,因此一切分子都具有分子动能,也就是一切物体都具有内能。
2.(2025·黑龙江佳木斯·三模)下列关于内能的说法中,正确的是( )
A.物体的温度越高,内能越大
B.物体的内能增加,一定是从外界吸收了热量
C.0℃的冰没有内能
D.物体的内能与物体的质量无关
【答案】A
【详解】AD.物体的内能是组成物体所有分子动能与分子势能的总和,与物体状态、质量、温度等有关,同一物体,温度越高,内能越大,综上分析知,故A正确,D错误;
B.改变物体的内能方式有两种:做功和热传递。外界对物体做功,物体内能增加;物体吸收热量内能也能增加,故B错误;
C.物体的内能是组成物体所有分子动能与分子势能的总和。因为物体的分子永不停息地做无规则的运动,组成物体的分子总动能不为零。所以任何物体任何温度下都有内能,0℃的冰仍具有内能,故C错误。
故选A。
【改变内能的方式】
3.(2022·黑龙江·中考真题)下列关于内能知识的描述正确的是( )
A.物体温度越高内能越大,所以0℃的冰没有内能
B.温度越高的物体含有的热量越多,所以0℃的冰没有热量
C.摩擦生热是通过做功的方式改变了物体的内能
D.物体吸收热量,内能增加,温度一定升高
【答案】C
【详解】A.一切物体,无论温度高低,都具有内能,0℃的冰有内能,故A错误;
B.热量是过程量,不能说含有多少热量,故B错误;
C.摩擦生热,机械能转化为内能,是通过做功的方式改变物体的内能,故C正确;
D.物体吸收热量,内能增加,但温度不一定升高,例如晶体熔化时,吸热内能增加,但温度不变,故D错误。
故选C。
4.(2022·江苏南通·中考真题)如图所示,用充气的气球模拟“喷气火箭”,把封口的夹子松开,球内气体向后喷出,气球向前运动。此过程中( )
A.气球的弹性势能增大 B.喷出的气体内能减小
C.喷出的气体热运动加剧 D.喷出的气体向外界传递热量
【答案】B
【详解】A.把封口的夹子松开,球内气体向外喷出,气球弹性形变变小,气球的弹性势能变小,故A不符合题意;
B.喷出的气体对外做功,内能减小,故B符合题意;
C.喷出的气体对外做功,内能减小,温度降低,热运动变慢,故C不符合题意;
D.喷出的气体对外做功,内能减小,温度降低,从外界吸热,故D不符合题意。
故选B。
5.(2021·黑龙江鸡西·中考真题)下列说法正确的是( )
A.内燃机消耗的燃料越多,其效率越高
B.物体吸收热量,其温度一定升高
C.外界对物体做功,物体内能可能增加
D.在热传递过程中,热量只能自发地从高温物体转移到低温物体
【答案】CD
【详解】A.内燃机消耗的燃料越多与效率无关,效率是有用的能量占总能量的比例,故A错误;
B.物体吸收热量,其温度不一定升高,比如晶体熔化时吸收热量,温度不变,故B错误;
C.外界对物体做功,物体内能可能增加是正确的,故C正确;
D.在热传递过程中,热量只能自发地从高温物体转移到低温物体是正确的,故D正确。
故选CD。
6.(2024·山东潍坊·中考真题)如图所示,用汽缸、固定隔板和活塞密闭甲、乙两部分气体,汽缸和活塞均不导热,隔板导热良好。迅速将活塞向左推至图中虚线位置并固定,静置一段时间。下列说法正确的是( )
A.与推动活塞前相比,甲、乙内能均变大
B.与推动活塞前相比,甲内能不变、乙内能变大
C.乙内能改变的方式只有做功
D.乙内能改变的方式既有做功又有热传递
【答案】AD
【详解】AB.迅速将活塞向左推至图中虚线位置时,施加外力通过做功的方式增加了乙部分气体的内能,乙部分气体的温度会升高;由于隔板导热良好,因此热量会由乙内通过隔板传递到甲内,最终甲乙两部分气体的温度相等。由此可知乙部分气体的温度升高,气体的质量不变,因此乙部分气体的内能变大;甲部分气体的质量不变,温度升高,因此甲部分气体的内能也变大。故A正确,B错误;
CD.推动活塞时通过做功的方式增加了乙气体的内能,活塞推到虚线处后,热量由乙通过隔板传递到甲时,是通过热传递的方式改变内能的,故C错误,D正确。
故选AD。
7.(2018·山东聊城·中考真题)关于温度、内能、热量,下列说法正确的是( )
A.物体温度越高,含有的热量越多
B.物体运动越快,内能越大
C.热传递能改变物体的内能
D.0℃的冰块,其内能为零
【答案】C
【详解】A、热量是一个过程量,不能说含有多少热量,故A错误;B、内能大小与物体的运动速度无关,故B错误;C、做功和热传递都能改变内能,故C正确;D、一切物体在任何温度下都有内能,故D错误;故选C.
点睛:(1)热量是一个过程量,不能说含有多少热量;(2)内能大小与物体的运动状态无关;(3)做功和热传递都能改变内能;(4)一切物体在任何温度下都有内能;
【温度、热量和内能的辨析】
8.(23-24八年级下·上海浦东新·期末)下列关于温度、热量和内能的说法正确的是( )
A.温度高的物体,分子无规则运动更剧烈
B.温度越高的物体具有的内能越多
C.做功改变物体内能的过程就是内能的转移过程
D.热量总是从内能多的物体向内能少的物体传递
【答案】A
【详解】A.分子无规则运动的速度与温度有关,温度越高,分子运动越快,因此温度高的物体,分子无规则运动更剧烈,故A正确;
B.内能的大小不仅与温度有关,还有物体的质量、体积等有关,因此温度越高的物体具有的内能不一定越多,故B错误;
C.做功改变物体内能的过程就是能量的转化过程,不是内能的转移过程,故C错误;
D.热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递,而温度高的物体内能不一定多,故D错误。
故选A。
9.(2023·辽宁营口·中考真题)关于温度、内能、热量,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体含有的热量多
B.物体吸收热量,温度一定升高
C.气体膨胀对外做功,自身内能会减少
D.热传递过程中,温度从高温物体传递给低温物体
【答案】C
【详解】A.热量是过程量,不能说物体含有的热量多,故A错误;
B.物体吸收热量过程中温度不一定升高,例如:晶体在熔化过程中,吸热但温度不变,故B错误;
C.气体膨胀对外做功,内能转化为机械能,则物体内能减小,故C正确;
D.在发生热传递时,高温物体放出热量,低温物体吸收热量,内能总是从高温物体转移到低温物体,故D错误。
故选C。
实战演练
1. 构成物体的所有分子,其热运动的 与分子 的总和,叫做物体的内能。内能的单位也是 ,各种形式的能量的单位都是焦耳。
【答案】 动能 势能 焦耳
【详解】[1][2][3]由内能的定义和单位可知,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。由国际单位制可知,内能的单位是焦耳,单位的符号是J,各种形式的能量的单位都是焦耳。
2.(2025·江苏连云港·中考真题)关于内能,下列说法正确的是( )
A.的物体没有内能 B.内能大小与温度无关
C.具有机械能的物体不一定有内能 D.物体具有内能,也可以同时具有机械能
【答案】D
【详解】AC.内能是所有分子的动能和势能之和,故任何一个物体都有内能,具有机械能的物体也一定有内能,故AC错误;
B.物体的内能与温度、质量、物质的状态、种类都有关,故B错误;
D.任何一个物体都具有内能,当物体运动时,既具有内能,又具有机械能,所以物体具有内能,也可以同时具有机械能,故D正确。
故选D。
3.(2022·云南·中考真题)关于图所示的热现象,说法正确的是( )
A.图甲中炙热的铁水具有内能,冰冷的冰块没有内能
B.图乙中冬天搓手取暖是将内能转化为机械能
C.图丙中用湿毛巾冷敷降温是通过热传递的方式减小人体的内能
D.图丁中能量转化与汽油机做功冲程能量转化都是机械能转化为内能
【答案】C
【详解】A.不管物体温度高低,都具有内能,一切物体都具有内能,故A错误;
B.冬天搓手取暖是通过做功的方式改变手的内能,此过程中将机械能转化为内能,故B错误;
C.用湿毛巾冷敷降温,湿毛巾从人体吸收热量,使人体降温,内能减小,所以是通过热传递的方式减小人体的内能,故C正确;
D.向下压活塞,对筒内空气做功,空气内能增加,温度升高,将机械能转化为内能;汽油机做功冲程是将内能转化为机械能,二者能量转化不同,故D错误。
故选C。
4.(2023·甘肃武威·中考真题)如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,迅速压下活塞,观察到硝化棉燃烧起来。在下压活塞的过程中,下列说法正确的是( )
A.气体的内能转化为活塞的机械能 B.筒内气体温度降低
C.筒内气体的内能不变 D.活塞对筒内气体做了功
【答案】D
【详解】下压活塞时,活塞对筒内的空气做功,机械能转化为空气的内能,使气体的内能增加、温度升高,当温度升高达到棉花的着火点时,筒内棉花燃烧起来,故D正确,ABC错误。
故选D。
5.(2023·湖南郴州·中考真题)下列关于物体的温度和内能说法正确的是( )
A.温度越高的物体,内能越大
B.摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能
C.物体运动的速度越快,内能越大
D.﹣20℃的冰块没有内能
【答案】B
【详解】A.物体内能的大小与物体的质量、温度、种类等都有关系,温度高的物体,其内能不一定大,故A错误;
B.做功和热传递是改变物体内能的两种方式,摩擦生热是通过做功的方式使物体内能发生改变的,故B正确;
C.内能是组成物体的所有分子热运动时具有的分子动能和分子势能得到总和,与物体运动的速度无关,故C错误;
D.一切物体都具有内能,故D错误。
故选B。
6.(2024·山东淄博·中考真题)如图,玻璃瓶内有少量水,用橡胶塞塞住瓶口,向瓶内打气,瓶塞跳起。下列说法正确的是( )
A.向瓶内打气,通过热传递的方式改变瓶内空气的内能
B.瓶塞跳起时,瓶内空气温度降低,内能减少
C.瓶塞跳起时,瓶内出现“白雾”是汽化现象
D.瓶塞跳起过程与热机压缩冲程的能量转化相同
【答案】B
【详解】A.向瓶内打气,是通过压缩空气做功改变瓶内空气的内能,故A错误;
B.瓶塞跳起时,空气对瓶塞做功,将内能转化为瓶塞的机械能,所用瓶内空气内能减少,温度降低,故B正确;
C.瓶塞跳起时,烧瓶内出现的白雾是水蒸气液化形成的小水滴,故C错误;
D.热机压缩冲程中把机械能转化成内能,瓶塞跳起过程内能转化为机械能,能量的转化不同,故D错误。
故选B。
7.(2025·陕西西安·一模)油糕是我区比较常见的特色小吃,是用油炸的一种糕点,呈椭圆形状,馅一般是红糖或者白糖,吃起来既甜又软绵,如图所示是炸油糕的照片。下列说法正确的是( )
A.刚出锅的油糕很烫,是因为油糕含有的热量多
B.油糕刚入油锅时,油将温度传递给油糕
C.从油锅里捞出炸好的油糕后一段时间,油糕的内能减小
D.烧油时,油锅里的油在沸腾后温度不断上升
【答案】C
【详解】A.刚出锅的油糕很烫是因为其温度高,而热量是过程量,不能说明含有热量的多少,故A错误;
B.油糕刚入油锅时,油锅的温度比油糕的高,所以热量由油传递给油糕,故B错误;
C.从油锅里捞出的油糕,一段时间后,其温度降低,内能减小,故C正确;
D.烧油时,油锅里的油在沸腾时,需要不断吸收热量,但温度保持不变,故D错误。
故选C。
8.(2024·湖南·中考真题)有关能量的转移、转化和利用,下列说法正确的是( )
A.电烤炉取暖,是电能转移到人体
B.钻木取火,是内能转化为机械能
C.中医提倡的热水泡脚,是通过热传递的方式增大脚部的内能
D.用嘴对着手哈气取暖,主要是通过做功的方式增大手的内能
【答案】C
【详解】A.电烤炉取暖,电烤炉消耗电能转化为内能,然后内能转移到人体,故A错误;
B.钻木取火,是通过做功的方式,将机械能转化为内能,故B错误;
C.中医提倡的热水泡脚,脚从热水中吸收热量,因此是通过热传递的方式增大脚部的内能,故C正确;
D.用嘴对着手哈气取暖,手从哈气中吸收热量,因此主要是通过热传递的方式增大手的内能,故D错误。
故选C。
9.(2022·福建·中考真题)如图是我国古代发明的取火器的模型图,把木制推杆迅速推入牛角套筒时,杆前端的艾绒立刻燃烧起来,这是通过 的方式,使筒内空气内能 ,温度升高,达到艾绒的着火点。
【答案】 做功 增大
【详解】[1]把木制推杆迅速推入牛角套筒时,压缩气体做功,将机械能转化为内能,故是做功的方式改变内能。
[2]推杆压缩气体对气体做功,气体的内能增大,温度升高。
10.(2024·黑龙江鸡西·中考真题)关于温度、内能、热量、功的说法正确的是( )
A.物体温度升高,一定吸收了热量
B.物体温度升高,内能一定增加
C.物体内能增加,一定是外界对它做了功
D.物体吸收热量,温度可能不变
【答案】BD
【详解】A.物体温度升高,内能增大,可能是从外界吸收了热量,也可能是外界对物体做功,故A错误;
B.物体温度升高,分子运动加剧,内能一定增加, 故B正确;
C.物体内能增加,可能是外界对它做了功,也有可能是热传递,故C错误;
D.物体吸收热量,温度可能不变,比如晶体在熔化时,吸收热量,内能增大,温度不变,故D正确。
故选BD。
11.(2023·黑龙江·中考真题)以下关于同一物体的内能、热量、温度说法正确的是( )
A.物体内能增大,温度一定升高
B.物体温度升高,一定吸收了热量
C.物体温度升高,内能一定增大
D.物体内能增大,一定吸收了热量
【答案】C
【详解】A.晶体熔化过程中,吸收热量,内能增大,温度不变,故A错误;
B.物体温度升高,可能是吸收了热量,也可能是由于外界物体对它做了功,故B错误;
C.同一物体,质量不变,温度升高,内能增大,故C正确;
D.物体内能增大,可能是吸收了热量,也可能是由于外界物体对它做了功,故D错误。
故选C。
12.(2024·北京西城·二模)关于温度、内能和热量,下列说法中正确的是( )
A.物体的机械能越大,它的内能就越大 B.物体的温度不变,它的内能可能变小
C.物体的内能增加,它一定吸收热量 D.物体吸收热量,它的温度一定会升高
【答案】B
【详解】A.物体的机械能与内能是两种不同的能量形式。机械能是物体发生机械运动而具有的能,包括动能和势能。内能是指物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和。二者没有直接的联系,故A错误;
B.物体的温度不变,它的内能可能变小,比如晶体凝固时,放出热量,温度不变,但是内能减小,故B正确;
C.物体内能增加,可能是外界对物体做功,也可能是吸收了热量,故C错误;
D.物体吸收热量,温度可能升高可能不变,比如晶体熔化时,吸收热量,内能增加,但温度不变,故D错误。
故选B。
13.下列说法正确的是( )
A.同一物体温度越高,所含的热量越多
B.热量可以从内能小的物体向内能大的物体传递
C.热量不可以在同一个物体内进行传递
D.摩擦生热中的“热”指的是温度
【答案】B
【详解】A.热量是过程量,不能描述成含有或具有,故A错误;
B.根据热传递的条件可知,热量从温度高的物体向温度低的物体传递,温度高的物体内能可能小,因此热量可以从内能小的物体向内能大的物体传递,故B正确;
C.热传递的条件是存在温度差,当同一物体温度不同时,也会发生热传递,因此热量可以在同一个物体内进行传递,故C错误;
D.摩擦生热指克服摩擦做功,将机械能转化为内能,该处的热是指内能,故D错误。
故选B。
学霸笔记
1.物体内所有分子无规则运动的动能,以及分子势能的总和叫做物体的内能。内能是自然界能量存在的一种形式。内能的国际单位是焦耳,符号为“J”。
2.物体的内能与温度有关,如果体积变化不大,同一物体的温度越高,其内能越大;温度越低,其内能越小。
3.物体的温度越高,分子运动越剧烈,物理学中把分子的这种无规则运动又叫做分子的热运动。
4.改变物体内能的途径是做功和热传递。
5.在热传递过程中,物体间内能传递的多少称为热量。热量通常用字母Q表示,常用单位是焦耳,符号为“J”。
6.在热传递过程中,高温物体放出热量,温度降低,内能减少;低温物体吸收热量,温度升高,内能增加。
热传递的实质就是能量从高温物体向低温物体转移的过程,这是能量转移的一种方式。热传递转移的是能量,而不是温度。
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13.1内能及其改变
本节聚焦
1. 了解内能和热量。
2. 知道做功和热传递是改变内能的两种途径。
3. 能将内能、热量等概念与相关的自然现象联系起来。
情景导入
行驶的汽车具有机械能,分子总在做无规则运动,分子具有能量吗?
组成物质的分子在永不停息地做无规则运动,每个分子都具有动能。
物质的分子之间存在引力和斥力,并有间隔,因此,物质的分子还具有势能。
知识精讲
一、物体的内能
1. 物体的内能
物体所有分子无规则运动的________与________的总和称为物体的内能。内能是自然界能量存在的一种形式。
内能的国际单位是________,符号为________。
2. 分子的热运动
分子无规则运动的剧烈程度与________有关,物体的温度越高,分子运动越剧烈,分子动能越大。物理学中把分子的这种无规则运动叫做分子的________运动。
3. 主要影响因素
(1)温度:温度升高,内能增加;温度降低,内能减少。
(2)质量:同种物质在温度、状态均相同时,质量大的物体内能大。
(3)其他:物体的内能与其体积、状态(固、液、气)也有关。
4.对物体内能的理解
(1)内能是指物体的内能,不是分子内能,单独考虑一个分子的动能和势能是没有意义的。
(2)一切物体在任何温度下都有内能。例如,50℃的水具有内能,0℃的水也具有内能,只不过对于一定质量的水,温度降低时内能减小。
(3)温度不是决定物体内能大小的唯一因素,即不要单凭温度来比较物体内能的大小。
5. 内能和机械能的比较物体的内能变化时,温度可能不变。例如冰熔化时,吸收热量,内能增加,温度不变;
水结冰时,放出热量,内能减少,温度不变;水沸腾时,吸收热量,温度也不变。
重点提醒
内能
机械能
概念
物体内部所有分子动能
与分子势能的总和
物体所具有的动能
和势能的总和
影响
因素
物体的温度、质量、状态、体积等
物体的质量、速度、
高度或形变程度
研究
对象
微观世界的大量分子
宏观世界的所有物体
存在
条件
不能为零,自然界中一切物体
在任何情况下都有内能
运动或在高处或
发生弹性形变,可能为零
2、 改变物体内能的两种途径
我们知道物体的内能与温度有关,所以,可以用物体的温度变化来判断其内能是否发生了变化。
那么,哪些途径可以改变物体的内能呢?
1. 做功可以改变物体的内能。
(1)探究做功改变物体的内能
【实验探究一】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】脱脂棉燃烧起来。
【思考】上述实验中,通过什么途径改变了玻璃筒内空气的内能?
【分析】是因为活塞压缩气体做功,使空气的内能増增加,温度升高,达到脱脂棉的燃点。
实验结论:做功可以改变物体的内能,对物体做功,内能增加。
【实验探究二】
如图,在烧瓶(或可乐瓶)内盛少量水,并盖紧瓶塞。向瓶内打气,当瓶塞跳出时,观察瓶内的变化。
上述实验中,通过什么途径改变了烧瓶内空气的内能?
【现象】发现水蒸气把橡皮塞弹飞,同时瓶口出现了白雾。
【分析】当瓶塞跳飞出时,是瓶内水蒸气对瓶塞做功,水蒸气的内能减少,温度降低,水蒸气遇冷,液化成小液滴,于是就观察到“白雾”这种现象。
实验结论:水蒸气对外做功,内能减小,温度降低。
(2) 做功改变物体内能的实例:做功可以改变物体的内能。做功改变物体内能的实质是内能与其他形式的能(如机械能)的相互转化。
重点提醒
①钻木取火
②摩擦生热
③飞船返回舱进入大气层,克服空气阻力做功,内能增加,温度会升高。
2. 热传递可以改变物体的内能。
(1) 热传递也可以改变物体的内能。能量从高温物体传到低温物体,或者是从同一物体的高温部分传到低温部分,低温物体温度升高,内能增加,高温物体温度降低,内能减少。
(2)对热传递的理解
条件
不同物体或同一物体的不同部分之间存在温度差
方向
由高温物体转移到低温物体或由物体的高温部分转移到低温部分
最终状态
末温相同,没有温度差
实质
是能量的转移,能量的形式并未发生变化
(3)热传递的三种方式
①热传导:物体内各部分物质不发生移动。例如:用锅烧饭时,锅把手也会热。
②热对流:物体内各部分物质间会流动,对流主要发生在气体和液体中。用锅烧饭时,锅里的水靠对流传热。
③热辐射:不需要介质,太阳的光和热就是通过热辐射的方式传到地球的。
(4)热传递改变物体内能的实例:
①暖袋暖手
②给工件淬火
③烧水等
三、热量
1. 定义:在热传递过程中,物体间内能传递的多少称为热量。通常用字母Q表示,单位是焦耳(J)。
2. 热传递的实质:在热传递过程中,高温物体放出热量,温度降低,内能减少,低温物体吸收热量,温度升高,内能增加。因此,热传递的实质就是内能从高温物体向低温物体转移,这是能量转移的一种方式。热传递转移的是能量,而不是温度。
3. 热量是个过程量:只有发生了热传递,才能谈论热量,离开热传递过程谈热量是毫无意义的。
4. 温度、内能、热量的对比分析
温度
内能
热量
定义
物体的冷热程度,是内能大小的宏观表现之一。
物体内所有分子无规则运动的动能,以及分子势能的总和。
热传递的过程中,
传递内能的多少。
特点
状态量
状态量
过程量
描述语言
升高、升高了;
降低、降低了
增大、变大;
减小、变小
吸收、放出
相互联系
①一个物体温度升高了,内能增加;
②一个物体内能增加了,它的温度不一定升高,如晶体熔化、液体沸腾;
③一个物体吸收了热量,它的内能一定增加(物体不对外做功);
④一个物体内能增加了,不一定吸收了热量,有可能是外界对物体做了功。
⑤一个物体吸收了热量,温度不一定升高,如晶体熔化、液体沸腾等。
不能说某个物体具有或含有多少热量,更不能比较两个物体具有热量的多少。热量只能与表示过程的词语连用,如“吸收热量”“放出热量”等。
重点提醒
1.内能和物体的种类、质量、状态和温度有关,所以对于同一物体,温度升高,内能一定增加,但内能增加的结果却可能是状态改变;
2.内能的改变同时有吸、放热和做功两种方式,因此内能和热量没有唯一确定关系;
3.温度和热量没有直接关系
易错提醒
经典例题
【内能】
1.一切物体,不论温度高低,都具有 。炙热的铁水具有内能;冰冷的冰块,温度虽然低,但是其中的水分子仍然在做 ,所以也具有内能。
2.(2025·黑龙江佳木斯·三模)下列关于内能的说法中,正确的是( )
A.物体的温度越高,内能越大
B.物体的内能增加,一定是从外界吸收了热量
C.0℃的冰没有内能
D.物体的内能与物体的质量无关
【改变内能的方式】
3.(2022·黑龙江·中考真题)下列关于内能知识的描述正确的是( )
A.物体温度越高内能越大,所以0℃的冰没有内能
B.温度越高的物体含有的热量越多,所以0℃的冰没有热量
C.摩擦生热是通过做功的方式改变了物体的内能
D.物体吸收热量,内能增加,温度一定升高
4.(2022·江苏南通·中考真题)如图所示,用充气的气球模拟“喷气火箭”,把封口的夹子松开,球内气体向后喷出,气球向前运动。此过程中( )
A.气球的弹性势能增大 B.喷出的气体内能减小
C.喷出的气体热运动加剧 D.喷出的气体向外界传递热量
5.(2021·黑龙江鸡西·中考真题)下列说法正确的是( )
A.内燃机消耗的燃料越多,其效率越高
B.物体吸收热量,其温度一定升高
C.外界对物体做功,物体内能可能增加
D.在热传递过程中,热量只能自发地从高温物体转移到低温物体
6.(2024·山东潍坊·中考真题)如图所示,用汽缸、固定隔板和活塞密闭甲、乙两部分气体,汽缸和活塞均不导热,隔板导热良好。迅速将活塞向左推至图中虚线位置并固定,静置一段时间。下列说法正确的是( )
A.与推动活塞前相比,甲、乙内能均变大
B.与推动活塞前相比,甲内能不变、乙内能变大
C.乙内能改变的方式只有做功
D.乙内能改变的方式既有做功又有热传递
7.(2018·山东聊城·中考真题)关于温度、内能、热量,下列说法正确的是( )
A.物体温度越高,含有的热量越多
B.物体运动越快,内能越大
C.热传递能改变物体的内能
D.0℃的冰块,其内能为零
【温度、热量和内能的辨析】
8.(23-24八年级下·上海浦东新·期末)下列关于温度、热量和内能的说法正确的是( )
A.温度高的物体,分子无规则运动更剧烈
B.温度越高的物体具有的内能越多
C.做功改变物体内能的过程就是内能的转移过程
D.热量总是从内能多的物体向内能少的物体传递
9.(2023·辽宁营口·中考真题)关于温度、内能、热量,下列说法正确的是( )
A.温度高的物体含有的热量多
B.物体吸收热量,温度一定升高
C.气体膨胀对外做功,自身内能会减少
D.热传递过程中,温度从高温物体传递给低温物体
实战演练
1. 构成物体的所有分子,其热运动的 与分子 的总和,叫做物体的内能。内能的单位也是 ,各种形式的能量的单位都是焦耳。
2.(2025·江苏连云港·中考真题)关于内能,下列说法正确的是( )
A.的物体没有内能 B.内能大小与温度无关
C.具有机械能的物体不一定有内能 D.物体具有内能,也可以同时具有机械能
3.(2022·云南·中考真题)关于图所示的热现象,说法正确的是( )
A.图甲中炙热的铁水具有内能,冰冷的冰块没有内能
B.图乙中冬天搓手取暖是将内能转化为机械能
C.图丙中用湿毛巾冷敷降温是通过热传递的方式减小人体的内能
D.图丁中能量转化与汽油机做功冲程能量转化都是机械能转化为内能
4.(2023·甘肃武威·中考真题)如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,迅速压下活塞,观察到硝化棉燃烧起来。在下压活塞的过程中,下列说法正确的是( )
A.气体的内能转化为活塞的机械能 B.筒内气体温度降低
C.筒内气体的内能不变 D.活塞对筒内气体做了功
5.(2023·湖南郴州·中考真题)下列关于物体的温度和内能说法正确的是( )
A.温度越高的物体,内能越大
B.摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能
C.物体运动的速度越快,内能越大
D.﹣20℃的冰块没有内能
6.(2024·山东淄博·中考真题)如图,玻璃瓶内有少量水,用橡胶塞塞住瓶口,向瓶内打气,瓶塞跳起。下列说法正确的是( )
A.向瓶内打气,通过热传递的方式改变瓶内空气的内能
B.瓶塞跳起时,瓶内空气温度降低,内能减少
C.瓶塞跳起时,瓶内出现“白雾”是汽化现象
D.瓶塞跳起过程与热机压缩冲程的能量转化相同
7.(2025·陕西西安·一模)油糕是我区比较常见的特色小吃,是用油炸的一种糕点,呈椭圆形状,馅一般是红糖或者白糖,吃起来既甜又软绵,如图所示是炸油糕的照片。下列说法正确的是( )
A.刚出锅的油糕很烫,是因为油糕含有的热量多
B.油糕刚入油锅时,油将温度传递给油糕
C.从油锅里捞出炸好的油糕后一段时间,油糕的内能减小
D.烧油时,油锅里的油在沸腾后温度不断上升
8.(2024·湖南·中考真题)有关能量的转移、转化和利用,下列说法正确的是( )
A.电烤炉取暖,是电能转移到人体
B.钻木取火,是内能转化为机械能
C.中医提倡的热水泡脚,是通过热传递的方式增大脚部的内能
D.用嘴对着手哈气取暖,主要是通过做功的方式增大手的内能
9.(2022·福建·中考真题)如图是我国古代发明的取火器的模型图,把木制推杆迅速推入牛角套筒时,杆前端的艾绒立刻燃烧起来,这是通过 的方式,使筒内空气内能 ,温度升高,达到艾绒的着火点。
10.(2024·黑龙江鸡西·中考真题)关于温度、内能、热量、功的说法正确的是( )
A.物体温度升高,一定吸收了热量
B.物体温度升高,内能一定增加
C.物体内能增加,一定是外界对它做了功
D.物体吸收热量,温度可能不变
11.(2023·黑龙江·中考真题)以下关于同一物体的内能、热量、温度说法正确的是( )
A.物体内能增大,温度一定升高
B.物体温度升高,一定吸收了热量
C.物体温度升高,内能一定增大
D.物体内能增大,一定吸收了热量
12.(2024·北京西城·二模)关于温度、内能和热量,下列说法中正确的是( )
A.物体的机械能越大,它的内能就越大 B.物体的温度不变,它的内能可能变小
C.物体的内能增加,它一定吸收热量 D.物体吸收热量,它的温度一定会升高
13.下列说法正确的是( )
A.同一物体温度越高,所含的热量越多
B.热量可以从内能小的物体向内能大的物体传递
C.热量不可以在同一个物体内进行传递
D.摩擦生热中的“热”指的是温度
学霸笔记
1.物体内所有分子无规则运动的_______,以及_______的总和叫做物体的内能。内能是自然界能量存在的一种形式。内能的国际单位是_______,符号为“_______”。
2.物体的内能与_______有关,如果体积变化不大,同一物体的温度越高,其内能越大;温度越低,其内能越小。
3.物体的温度越高,分子运动越剧烈,物理学中把分子的这种无规则运动又叫做分子的热运动。
4.改变物体内能的途径是_______和_______。
5.在热传递过程中,物体间内能传递的多少称为热量。热量通常用字母Q表示,常用单位是焦耳,符号为“J”。
6.在热传递过程中,高温物体放出热量,温度降低,内能减少;低温物体吸收热量,温度升高,内能增加。
热传递的实质就是能量从高温物体向低温物体转移的过程,这是能量转移的一种方式。热传递转移的是能量,而不是温度。
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