内容正文:
第十三章 内能
第3节 内能
一、内能
1. 内能的概念
(1)分子动能:构成物质的分子在不停地做无规则热运动,物体内大量分子做无规则热运动所具有的能称为分子动能。
(2)分子势能: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。
(3)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,叫作物体的内能。内能的单位是焦耳(J)。
2. 影响物体内能大小的因素
(1)温度:同一物体,温度越高,它具有的内能就越大。
(2)质量:在温度一定时,物体的质量越大,分子的数量越多,内能就越大。
(3)物态:物态不同,分子间的距离不同,相互作用力不同,分子势能不同,内能就会不同。例如0℃的冰吸热熔化成0℃的水时,体积变小,分子间的距离变小,作用力变大,水的内能变大。
(4)体积:物体的体积反映了分子间平均距离的大小,分子间距离的大小变化引起分子力大小的变化,从而影响到分子势能的大小,也就影响了物体内能的大小。
3. 理解物体的内能
(1)任何物体在任何情况下都具有内能。
(2)内能是指物体的内能,不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。内能是物体内部所有分子共同具有的分子动能和势能的总和,所以,单纯考虑一个分子的动能和势能是没有意义的。
(3)内能具有不可测量性,即不可能准确地知道一个物体具有多少内能。
(4)内能是可以变化的。
4. 内能与机械能的区别与联系
项目
内能
机械能
区别
概念
构成物体的所有分子的分子动能和分子势能的总和
动能重力势能和弹性势能统称为机械能
影响因素
物体的温度、质量、状态、体积、物质的种类
物体的质量、速度、高度和弹性形变的程度
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
永远存在
运动或在高处或发生弹性形变
一切物体,不论温度高低,不论是否运动、都具有内能。
二、热传递和内能的改变
1. 热传递和内能的改变
(1)热传递:温度不同的物体互相接触时,低温物体温度升高,高温物体温度降低,我们把这个过程叫做热传递。
(2)理解热传递:
①热传递条件:存在温度差和相互接触。
②热传递方向:从高温物体到低温物体,或者从物体的高温部分到低温部分。
(3)热传递改变内能:发生热传递时,低温物体吸收热量,内能增加;高温物体放出热量,内能减少。
(4)理解热传递改变物体的内能:
①热传递改变物体的内能的实质:能量的转移。
②热传递的过程:内能转移的过程,内能从高温物体向低温物体转移。
2. 热传递改变物体内能的一些实例
(1)哈气取暖
当我们向手哈气时,呼出的气体温度高于手的温度,高温气体分子通过热接触将热量传递给手,从而使手的内能增加,温度升高。这是热传递改变了物体的内能。
(2)热工件放入冷水
如果把烧热的工件放到冷水中,工件会凉下来,而冷水会变热,这是因为在此过程中发生了热传递。发生热传递时,高温物体放出热量、内能减少,低温物体吸收热量、内能增加。这是热传递改变了物体的内能。
(3)烤火取暖
烤火取暖是一种传统的保暖方式,尤其在寒冷天气里,它能有效地帮助人们驱散寒冷,保持身体温暖。是通过热传递途径来改变物体的内能。
三、做功和内能的改变
1. 做功改变物体的内能
(1)做功改变内能的实验
①压缩气体做功:如图所示,迅速压下活塞,玻璃筒内的气体被压缩,活塞对筒内气体做功,从而使筒内气体的内能增加,温度升高,当温度达到硝化棉的燃点时,硝化棉开始迅速燃烧。
②气体膨胀做功:如图所示,向瓶内打气,压缩瓶内的空气,对瓶内空气做功,瓶内空气内能增加,温度升高,随着打入空气的增加,气压越来越大,直至冲开瓶塞。此时,瓶内的空气推动瓶塞做功,内能减少,温度降低,其中水蒸气液化成小水滴,形成“白雾”。
③结论:做功可以改变物体的内能。外界对物体做功,物体温度升高,内能增加;物体对外界做功,物体温度降低,内能减少。(均选填“增加”或“减少”)
(2)做功改变物体的内能:外界对物体做功,物体的内能增加,温度升高;
物体对外界做功,物体的内能减少,温度降低。
(3)理解做功改变物体的内能:实质是能量的转化,是内能与其他形式的能发生了相互转化。
三、温度、热量、内能之间的区别
项目
温度
热量
内能
区别
概念
宏观上,表示物体的冷热程度;微观上,反映物体中分子热运动的剧烈程度
在热传递过程中传递能量的多少
构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和
量的性质
状态量
过程量
状态量
表述
用“降低”、“升高”,“降低到”、“升高到”表述
用“放出”或“吸收”表述
用“有”、“具有”、“改变”、“增加”、“减少”等表述
单位
摄氏度(℃)
焦耳(J)
焦耳(J)
温度、热量、内能的联系
(1)物体吸收(或放出)时,其内能一定增加(或减少),但温度不一定升高(或降低),比如晶体熔化(或凝固)过程温度不变;
(2)物体温度升高(或降低)时,其内能一定增加(或减少) 。
针对训练
1.(2024·云南·中考真题)民间艺人制作“糖画”时,把糖块加热成糖浆,这属于物态变化中的 现象;熬制糖浆的过程是通过 的方式改变糖的内能。
2.(2021·云南昆明·中考真题)小明家有两口轻重不同的铁锅,长期使用的过程中发现:把菜倒入火辣辣的锅中,如果用重的那口,火力依旧,很适合“爆炒”;如果用轻的那口,火力大减,立刻就变得“温吞吞”的。这是因为重的那口锅,内能较 ,温度降低得较 的缘故。
3.(2021·云南·中考真题)据悉,联合国《生物多样性公约》第十五次缔约方大会(COP15)将于2021年10月在云南省昆明市召开,届时远方的宾客将有机会品尝云南特色小吃“过桥米线”。以下说法正确的是( )
A.热汤表面的油层加快了汤汁的蒸发
B.加入米线后,热汤从米线吸收热量
C.放入热汤中的肉片很快熟了,是通过做功的方式增加了内能
D.汤的香气扑鼻,说明分子在不停地做无规则运动
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$