3.1功、热和内能的改变 知识解读 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

本讲义聚焦“功、热和内能的改变”核心知识点，以焦耳实验为起点，通过绝热过程定义内能，再分别阐述功（ΔU=W）和热传递（ΔU=Q）改变内能的规律，构建逻辑递进的学习支架。 资料以实验案例（如焦耳重物搅拌水实验）和概念辨析（功与热传递的本质区别）为特色，通过典例与变式题培养科学思维和能量观念，课中辅助教师教学，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

3.1功、热和内能的改变（知识解读）（解析版） •知识点1 焦耳的实验 •知识点2 功与内能的改变 •知识点3 热与内能的改变 •作业 随堂检测 知识点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 （1）重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升。 （2）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。 4、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。 【典例1】如图所示是焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是（　　） A．系统状态的改变只能通过传热来实现 B．机械能守恒 C．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关 D．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关 【答案】C 【详解】焦耳通过多次实验，最后得到的结论是∶在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关。故选C。 【变式1-1】如图所示是焦耳在研究热与功之间关系的两个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是（    ） A．热量可由高温物体传给低温物体 B．机械能守恒 C．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关 D．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关 【答案】C 【详解】焦耳通过多次实验，最后得到的结论是，在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关，故选项C正确，其余选项不是焦耳实验的结论。 故选C。 【变式1-2】（多选）如图所示，为焦耳研究热功之间关系的实验装置图，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．在这个实验中重物的内能转化为水的机械能 B．在这个实验中重物的机械能转化为水的内能 C．这个实验说明了做功和热传递都可以改变水的内能 D．这个装置可测定热与功的当量关系 【答案】BCD 【详解】AB．在实验中，重物的机械能转化为水的内能．故B正确，A错误； C．实验中可知，做功和热传递都可以改变物体的内能．故C正确； D．在如图所示的焦耳实验装置图中，根据能量守恒定律，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，将机械能转化为水的内能，由W＝JQ可求出热功当量J的数值。故D正确。 故选BCD。 【变式1-3】焦耳的实验 （1）绝热过程：系统不从外界___________，也不向外界___________的过程。 （2）代表性实验 ①重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度___________ ②通过电流的___________给液体加热。 （3）实验结论：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统做的功仅由过程的___________两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。 （4）内能：只依赖于热力学系统___________的物理量。 【答案】 吸热 放热 升高 热效应 始末 自身状态 【详解】[1][2]绝热过程指系统既不从外界吸热也不向外界放热的过程。 [3]重物下落过程中，搅拌容器中的水，水由于摩擦温度会升高，机械能转化为内能。 [4]电流的热效应会给液体加热，电能转化为内能。 [5]当隔绝外界热量变化的过程时，外界对系统做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的形式及其具体过程。 [6]内能是指只依赖于热力学系统自身状态的物理量。 知识点2 功与内能的改变 1、功与内能的改变：在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1，等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W。 注意：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。 2、在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统的内能减少。 注意：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。 【典例2】下述各种改变物体内能的方法，属于做功方式的是（　　） A．冷物体接触热物体后变热 B．锯木头时，锯条发热 C．热物体在通风的地方凉得快 D．物体在火炉旁被烤热 【答案】B 【详解】A．冷物体接触热物体后变热属于热传递，故A错误； B．锯木头时，锯条发热是锯条克服摩擦力做功使内能增加，故B正确； C．热物体在通风的地方凉得快是热传递，故C错误； D．物体在火炉旁被烤热属于热传递，故D错误。 故选B。 【变式2-1】做功和热传递都能够改变物体的内能。下列改变物体内能的方法中，属于做功过程的是（　　） A．炉火上的一壶水逐渐升温的过程 B．把烧红的铁块投入水中使铁块温度降低的过程 C．太阳能热水器中的水在阳光下被晒热的过程 D．发动机气缸内的混合气体被压缩的过程 【答案】D 【详解】A、炉火上的一壶水逐渐升温的过程属于热传递中的对流，故A错误； B、把烧红的铁块投入水中使铁块温度降低的过程属于热传递中的热传导，故B错误； C、太阳能热水器中的水在阳光下被晒热的过程属于热传递中的热辐射，故C错误； D、发动机气缸内的混合气体被压缩的过程属于做功改变内能，故D正确。 故选D。 【变式2-2】（多选）下列物理过程中，通过做功改变内能的有（　　） A．燃料在气缸内燃烧，气缸内气体推动活塞运动，缸内气体温度降低的过程 B．子弹射入木块，子弹升温的过程 C．将重物加速举高，物体的重力势能和动能同时增大的过程（不计空气阻力） D．冰在阳光照射下，熔化为水的过程 【答案】AB 【详解】A．燃料在气缸内燃烧，气缸内气体推动活塞做功，导致缸内气体温度降低的过程，故A正确； B．子弹射入木块的过程中克服摩擦力做功，动能转化为内能，导致其内能增加，故B正确； C．将重物加速举高，物体的重力势能和动能同时增大的过程，是物体的机械能增加，而物体的内能没变，故C错误； D．冰在阳光照射下，吸收热量，而熔化为水，是通过热传递来改变内能，故D错误。 故选AB。 【变式2-3】划火柴，使火柴燃烧是通过____改变物体的内能；把火柴放在太阳光下，通过凸透镜聚焦使火柴燃烧是通过______改变物体的内能。（均选填“热传递”或“做功”） 【答案】 做功 热传递 【详解】[1][2] 划火柴，使火柴燃烧是通过做功改变物体的内能；把火柴放在太阳光下，通过凸透镜聚焦使火柴燃烧是通过热传递改变物体的内能。 知识点3 热与内能的改变 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、热传递的方式：热传导、热对流和热辐射。  （1）热传导：通过物质分子、原子或电子的相互碰撞，将热量从物体温度较高的部分传递到温度较低部分，或从温度较高的物体传递到与之接触的温度较低的物体的过程。 特点：发生在固体、液体、气体中，但在固体中表现最明显（如金属导热性较好）。传递过程中物质本身不发生宏观位移，仅靠粒子的热振动传递能量。 （2）热对流：流体（液体或气体）中，由于温度不同的各部分之间发生相对位移，从而将热量从高温处传递到低温处的过程。 特点：仅发生在流体中，依赖流体的宏观运动（如流动、循环）。可分为自然对流和强制对流： （3）热辐射：物体以电磁波（主要是红外线）的形式向外传递热量的过程，无需介质，可以在真空中进行。 特点：任何温度高于绝对零度（-273.15℃）的物体都会向外辐射热量，温度越高，辐射能力越强。热辐射能直接穿过真空或透明介质，且传递过程中能量以光的速度传播。 一句话总结区别 传导：物体不动，热量 “钻” 过去。 对流：流体动起来，热量 “搬” 过去。 辐射：不借东西，热量 “射” 过去。 3、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：ΔU＝Q。 (3)热传递与做功在改变系统内能上的异同：①做功和热传递都能引起系统内能的改变。②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。 注意：我们不能说物体具有多少热量，只能说某一过程中物体吸收或放出了多少热量。 4、做功和传热在改变物体内能上的区别与联系 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 做一定量的功和传递相同量的热量在改变内能的效果上是相同的 注意：（1）我们不能说物体具有多少热量，只能说某一过程中物体吸收或放出了多少热量。 （2）做功和热传递在改变物体内能的效果上是等效的，但改变物理过程（本质）是不同的。 【典例3】在以下事例中，只是通过热传递的方式来改变物体内能的是（　　） A．点燃的爆竹在空中爆炸 B．冬天暖气片为房间供暖 C．汽车的车轮与地面相互摩擦发热 D．两小球碰撞后粘合起来，同时温度升高 【答案】B 【详解】A．爆竹爆炸是化学能转化为内能和机械能，属于做功改变内能，故A错误； B．暖气片供暖通过热量从高温物体传递到低温物体，仅通过热传递改变内能，故B正确； C．车轮摩擦发热是机械能转化为内能，属于做功改变内能，故C错误； D．小球碰撞粘合升温是机械能转化为内能，属于做功改变内能，故D错误。 故选B。 【变式3-1】如图所示的四个实例中，用热传递的方式来改变物体内能的是（　　） A．锯木板时，钢锯条温度升高 B．来回快速拉动皮条，金属管的温度升高 C．酒精灯加热试管中的水，水的温度升高 D．迅速下压活塞，管内气体的温度升高 【答案】C 【详解】A．锯木板时，克服摩擦做功，钢锯条温度升高，属于通过做功改变物体的内能，故A错误； B．来回快速拉动皮条，克服摩擦做功，金属管温度升高，属于通过做功改变物体的内能，故B错误； C．用酒精灯给水加热，水从酒精灯火焰吸收热量，属于通过热传递改变物体的内能，故C正确； D．迅速下压活塞时，活塞压缩筒内气体做功，机械能转化为内能，使筒内气体温度升高，属于通过做功改变物体的内能，故D错误。 故选C。 【变式3-2】（多选）关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．夏天从室内冰箱里取一杯水去晒太阳，过一段时间水的温度升高，这是通过热传递的方式改变物体的内能 B．热传递可以改变物体的内能 C．做功可以改变物体的内能 D．一块0 ℃的冰熔化成0 ℃的水，内能减小 【答案】ABC 【详解】A．晒太阳使温度较低的水升温，是通过热传递的方式改变物体的内能，故A正确； B．物体吸收热量，内能增大，放出热量，内能减小，所以热传递可以改变物体的内能，故B正确； C．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，所以做功可以改变物体的内能，故C正确； D．冰熔化成水，吸收热量，内能增大，故D错误。 故选ABC。 【变式3-3】如图所示，体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60℃的热水和0℃的冷水，两瓶水通过___________方式改变内能。已知水的相对分子质量是，若B瓶中水的质量为3kg，水的密度为，阿伏加德罗常数，则B瓶中水分子个数约为___________个（保留两位有效数字） 【答案】 热传递 【详解】[1]若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递。 [2]根据题意，由公式 可得，B瓶中水的体积为 一个水分子的体积为 B瓶中水分子个数约为 联立代入数据解得 个 1．关于物体的内能和热量，下列说法中正确的有（　　） 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 【答案】D 【详解】AB.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错误； CD.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错误，D正确。 故选D。 2．下列说法不正确的是（　　） A．悬浮微粒的布朗运动说明了微粒内部分子做无规则热运动 B．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 C．温度是描述热现象的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相等 D．一定质量的理想气体，从外界吸收热量，其内能可能不变 【答案】A 【详解】A.悬浮微粒的布朗运动反应液体分子的无规则热运动，故A错误； B.内能是分子动能与分子势能的和，气体分子间距离太大，所以不考虑其分子势能，气体的内能是分子动能，只与温度有关，故B正确； C.热量是从高温物体向低温物体传递，两个物体达到热平衡时，说明温度相同，故C正确； D.气体吸热的同时，如果对外做功，内能可能不变，故D正确。 故选A。 3．物体的内能增加了，下列说法正确的是（　　） A．一定是外界对物体做了的功 B．一定是物体吸收了的热量 C．一定是物体分子的平均动能增加了 D．物体分子的平均动能可能不变 【答案】D 【详解】AB．做功和热传递都可以改变物体内能，物体的内能增加了，其方式是不确定的，故AB错误； CD．物体内能是所有分子的动能与分子势能的总和，物体的内能增加了，不一定是分子平均动能增加了，可能分子平均动能不变，仅势能增加，故C错误，D正确。 故选D。 4．做功和热传递都可以改变物体的内能，有下列物理过程： ①汽缸内雾化柴油的压缩点燃    ②太阳灶煮饭    ③擦火柴    ④钻木取火    ⑤进入大气层的人造卫星被烧毁 下列判断正确的是（    ） A．属于热传递的只有①②⑤ B．属于热传递的只有② C．属于做功过程的只有③④ D．属于做功过程的只有③④⑤ 【答案】B 【详解】热传递是指热量从高温物体传到低温物体的过程，所以属于热传递的只有②；做功是指通过外力做功或物体对外做功来改变内能，所以属于做功过程的有①③④⑤。 故选B。 5．下列关于热量、功和内能的说法中，错误的是（　　） A．热量、功都可以作为物体内能的量度 B．热量、功都可以作为物体内能变化的量度 C．热量、功、内能的单位相同 D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的 【答案】A 【详解】AB．热量和功可作为物体内能改变的量度，选项A错误，B正确； C．热量、功、内能的单位都是焦耳，选项C正确； D．其中热量和功是过程量，内能是状态量，选项D正确。 此题选择不正确的选项，故选A。 6．下列说法中正确的是（　　） A．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，因此做功与热传递是没有区别的 B．虽然做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，但我们还是可以通过分析改变前后的物体的内能，来区别是做功还是热传递改变内能的 C．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，表明要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过热传递来实现 D．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，说明人在出汗散热时，还可以通过对外做功来代替出汗改变内能 【答案】C 【详解】A．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，但做功是能量的转化，热传递是能量的转移，故A错误； B．虽然做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，所以不可以通过分析改变前后的物体的内能，来区别是做功还是热传递改变内能的，故B错误； C．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，表明要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过热传递来实现，故C正确； D．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，但是人在出汗散热时，不可以通过对外做功来代替出汗改变内能，故D错误。 故选C。 7．一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，从状态A到状态B过程中气体体积不变，从状态B到状态C过程中气体压强不变。对该理想气体所经历过程的描述正确的是（　　） A．从状态A到状态B的过程，气体温度升高 B．从状态B到状态C的过程，分子平均动能减少 C．从状态C到状态A的过程，外界对气体做正功 D．从状态A经历状态B、C再次回到状态A时，外界对气体做总功为零 【答案】C 【详解】A．从状态A到状态B的过程，体积不变，压强减小，根据查理定律可知，气体温度降低，故A错误； B．从状态B到状态C的过程，压强不变，体积增大，根据盖吕萨克定律可知，气体温度升高，则气体分子平均动能增大，故B错误； C．从状态C到状态A的过程，气体体积减小，可知，外界对气体做正功，故C正确； D．图像中，图像与横轴所围几何图形的面积表示功，从状态A经历状态B到C，体积增大，气体对外界做功，则有 从状态C返回状态A过程，气体体积减小，外界对气体做功，则有 根据图示有 即从状态A经历状态B、C再次回到状态A时，外界对气体做总功为正值，不等于零，故D错误。 故选C。 8．（多选）关于物体的内能，下列说法中正确的是（　　） A．手感到冷时，搓搓手就会感到暖和些，这是利用做功来改变物体的内能 B．物体沿光滑斜面下滑时速度增大，是利用做功来使物体内能增大 C．阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体的内能 D．用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来改变物体的内能 【答案】AC 【详解】A、双手搓手克服摩擦做功，机械能会转化为手的内能，此过程是靠做功改变手的内能，所以A正确； B、物体沿光滑斜面下滑时速度增大，但是物体和斜面之间没有摩擦力，物体的内能不会改变，所以B错误； C、阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体的内能，所以C正确； D、用打气筒打气，筒内气体变热，是通过做功来改变物体的内能，所以D错误。 故选AC。 9．（多选）下列说法正确的是（   ） A．做功和热传递在改变物体内能上是等效的 B．每一个分子都有势能和动能，分子动能与分子势能之和就是分子内能 C．只有热传递才可以改变物体的内能 D．一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大 【答案】AD 【详解】A．做功和热传递在改变物体内能上是等效的，故A正确； B．分子势能存在于分子之间，单个的分子不存在分子势能，组成物质的所有分子动能与分子势能之和是物体的内能，故B错误； C．做功与热传递都可以改变物体的内能，故C错误； D．一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大，故D正确。 故选AD。 10．（多选）夏季天气温差比较大，充足的车胎经过正午阳光的曝晒易爆胎。若车胎内的气体可视为理想气体，爆胎前车胎内气体体积及质量均不变，爆胎过程时间极短，可看作绝热过程。关于车胎内的气体，下列说法正确的是（　　） A．爆胎前随着气温的升高，车胎内气体压强增大 B．爆胎前随着气温的升高，车胎内气体吸收热量，对外做功，内能不变 C．爆胎过程中，车胎内气体对外做功，内能减小 D．爆胎过程中，车胎内气体体积增大，压强减小，温度升高 【答案】AC 【详解】AB．爆胎前随着气温的升高，车胎内气体吸收热量，温度升高，内能增大，压强增大；爆胎前气体体积不变，没有对外做功，故A正确、B错误； CD．爆胎过程中，车胎内气体体积增大，气体对外做功，内能减小，同时温度降低，压强减小，故C正确、D错误。 故选AC。 11．若对物体做1500J的功，可使物体温度升高5℃；若改用传热的方式，使物体温度同样升高5℃，那么物体应吸收_______J的热量。如果先在绝热过程中对该物体做3000J的功，物体的温度升高10℃，再经过单纯的传热过程物体放出600J的热量，则物体的温度又降低_______℃。 【答案】 1500 2 【详解】[1]做功和传热在改变物体内能方面是等效的，因此如用传热的方式，也使物体温度升高5℃，物体应吸收1500J的热量。 [2]如在绝热过程中对物体做功3000J，温度升高10℃，则物体温度升高1℃需要外界做功或吸收热量300J，因此物体在单纯的传热过程中放出600J的热量，物体的温度降低2℃。 【点睛】本题综合考查了功与内能的改变、热与内能的改变。在绝热过程中，功是内能变化的量度；在单纯传热的过程中，热量是内能改变的量度。同一物体，升高相同的温度所需要的能量是相同的。 12．一定质量的理想气体的体积V与热力学温度T的关系如图所示。气体从状态A经过状态B、C，最终回到状态A。其中，的延长线通过原点，线段与V轴平行，线段与T轴平行。已知气体在状态A时的压强为，温度为；在状态B时的体积为；在状态C时的压强为。求： (1)气体在状态C时的体积和状态B时的温度； (2)气体从状态A到状态B过程中气体对外界所做的功。 【详解】（1）由理想气体状态方程，有 在图像中，过程为等压过程，过程为等温过程，过程为等容过程，则， 由波义耳定律有     由盖吕萨克定律有     解得， （2）过程为等压过程且气体体积增大，则气体对外界做功 解得 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1功、热和内能的改变（知识解读）（原卷版） •知识点1 焦耳的实验 •知识点2 功与内能的改变 •知识点3 热与内能的改变 •作业 随堂检测 知识点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 （1）重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升。 （2）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。 4、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。 【典例1】如图所示是焦耳研究热与功之间关系的两个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是（　　） A．系统状态的改变只能通过传热来实现 B．机械能守恒 C．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关 D．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关 【变式1-1】如图所示是焦耳在研究热与功之间关系的两个典型实验，那么从焦耳的这两个实验中可得出的结论是（    ） A．热量可由高温物体传给低温物体 B．机械能守恒 C．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变与做功方式无关，仅与做功数量有关 D．在各种不同的绝热过程中，系统状态的改变不仅与做功方式有关，还与做功数量有关 【变式1-2】（多选）如图所示，为焦耳研究热功之间关系的实验装置图，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．在这个实验中重物的内能转化为水的机械能 B．在这个实验中重物的机械能转化为水的内能 C．这个实验说明了做功和热传递都可以改变水的内能 D．这个装置可测定热与功的当量关系 【变式1-3】焦耳的实验 （1）绝热过程：系统不从外界___________，也不向外界___________的过程。 （2）代表性实验 ①重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度___________ ②通过电流的___________给液体加热。 （3）实验结论：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统做的功仅由过程的___________两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。 （4）内能：只依赖于热力学系统___________的物理量。 知识点2 功与内能的改变 1、功与内能的改变：在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1，等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W。 注意：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。 2、在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统的内能减少。 注意：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式。 【典例2】下述各种改变物体内能的方法，属于做功方式的是（　　） A．冷物体接触热物体后变热 B．锯木头时，锯条发热 C．热物体在通风的地方凉得快 D．物体在火炉旁被烤热 【变式2-1】做功和热传递都能够改变物体的内能。下列改变物体内能的方法中，属于做功过程的是（　　） A．炉火上的一壶水逐渐升温的过程 B．把烧红的铁块投入水中使铁块温度降低的过程 C．太阳能热水器中的水在阳光下被晒热的过程 D．发动机气缸内的混合气体被压缩的过程 【变式2-2】（多选）下列物理过程中，通过做功改变内能的有（　　） A．燃料在气缸内燃烧，气缸内气体推动活塞运动，缸内气体温度降低的过程 B．子弹射入木块，子弹升温的过程 C．将重物加速举高，物体的重力势能和动能同时增大的过程（不计空气阻力） D．冰在阳光照射下，熔化为水的过程 【变式2-3】划火柴，使火柴燃烧是通过____改变物体的内能；把火柴放在太阳光下，通过凸透镜聚焦使火柴燃烧是通过______改变物体的内能。（均选填“热传递”或“做功”） 知识点3 热与内能的改变 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、热传递的方式：热传导、热对流和热辐射。  （1）热传导：通过物质分子、原子或电子的相互碰撞，将热量从物体温度较高的部分传递到温度较低部分，或从温度较高的物体传递到与之接触的温度较低的物体的过程。 特点：发生在固体、液体、气体中，但在固体中表现最明显（如金属导热性较好）。传递过程中物质本身不发生宏观位移，仅靠粒子的热振动传递能量。 （2）热对流：流体（液体或气体）中，由于温度不同的各部分之间发生相对位移，从而将热量从高温处传递到低温处的过程。 特点：仅发生在流体中，依赖流体的宏观运动（如流动、循环）。可分为自然对流和强制对流： （3）热辐射：物体以电磁波（主要是红外线）的形式向外传递热量的过程，无需介质，可以在真空中进行。 特点：任何温度高于绝对零度（-273.15℃）的物体都会向外辐射热量，温度越高，辐射能力越强。热辐射能直接穿过真空或透明介质，且传递过程中能量以光的速度传播。 一句话总结区别 传导：物体不动，热量 “钻” 过去。 对流：流体动起来，热量 “搬” 过去。 辐射：不借东西，热量 “射” 过去。 3、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：ΔU＝Q。 (3)热传递与做功在改变系统内能上的异同：①做功和热传递都能引起系统内能的改变。②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。 注意：我们不能说物体具有多少热量，只能说某一过程中物体吸收或放出了多少热量。 4、做功和传热在改变物体内能上的区别与联系 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 做一定量的功和传递相同量的热量在改变内能的效果上是相同的 注意：（1）我们不能说物体具有多少热量，只能说某一过程中物体吸收或放出了多少热量。 （2）做功和热传递在改变物体内能的效果上是等效的，但改变物理过程（本质）是不同的。 【典例3】在以下事例中，只是通过热传递的方式来改变物体内能的是（　　） A．点燃的爆竹在空中爆炸 B．冬天暖气片为房间供暖 C．汽车的车轮与地面相互摩擦发热 D．两小球碰撞后粘合起来，同时温度升高 【变式3-1】如图所示的四个实例中，用热传递的方式来改变物体内能的是（　　） A．锯木板时，钢锯条温度升高 B．来回快速拉动皮条，金属管的温度升高 C．酒精灯加热试管中的水，水的温度升高 D．迅速下压活塞，管内气体的温度升高 【变式3-2】（多选）关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．夏天从室内冰箱里取一杯水去晒太阳，过一段时间水的温度升高，这是通过热传递的方式改变物体的内能 B．热传递可以改变物体的内能 C．做功可以改变物体的内能 D．一块0 ℃的冰熔化成0 ℃的水，内能减小 【变式3-3】如图所示，体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60℃的热水和0℃的冷水，两瓶水通过___________方式改变内能。已知水的相对分子质量是，若B瓶中水的质量为3kg，水的密度为，阿伏加德罗常数，则B瓶中水分子个数约为___________个（保留两位有效数字） 1．关于物体的内能和热量，下列说法中正确的有（　　） 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 2．下列说法不正确的是（　　） A．悬浮微粒的布朗运动说明了微粒内部分子做无规则热运动 B．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 C．温度是描述热现象的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相等 D．一定质量的理想气体，从外界吸收热量，其内能可能不变 3．物体的内能增加了，下列说法正确的是（　　） A．一定是外界对物体做了的功 B．一定是物体吸收了的热量 C．一定是物体分子的平均动能增加了 D．物体分子的平均动能可能不变 4．做功和热传递都可以改变物体的内能，有下列物理过程： ①汽缸内雾化柴油的压缩点燃    ②太阳灶煮饭    ③擦火柴    ④钻木取火    ⑤进入大气层的人造卫星被烧毁 下列判断正确的是（    ） A．属于热传递的只有①②⑤ B．属于热传递的只有② C．属于做功过程的只有③④ D．属于做功过程的只有③④⑤ 5．下列关于热量、功和内能的说法中，错误的是（　　） A．热量、功都可以作为物体内能的量度 B．热量、功都可以作为物体内能变化的量度 C．热量、功、内能的单位相同 D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的 6．下列说法中正确的是（　　） A．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，因此做功与热传递是没有区别的 B．虽然做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，但我们还是可以通过分析改变前后的物体的内能，来区别是做功还是热传递改变内能的 C．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，表明要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过热传递来实现 D．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，说明人在出汗散热时，还可以通过对外做功来代替出汗改变内能 7．一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，从状态A到状态B过程中气体体积不变，从状态B到状态C过程中气体压强不变。对该理想气体所经历过程的描述正确的是（　　） A．从状态A到状态B的过程，气体温度升高 B．从状态B到状态C的过程，分子平均动能减少 C．从状态C到状态A的过程，外界对气体做正功 D．从状态A经历状态B、C再次回到状态A时，外界对气体做总功为零 8．（多选）关于物体的内能，下列说法中正确的是（　　） A．手感到冷时，搓搓手就会感到暖和些，这是利用做功来改变物体的内能 B．物体沿光滑斜面下滑时速度增大，是利用做功来使物体内能增大 C．阳光照晒衣服，衣服的温度升高，是利用热传递来改变物体的内能 D．用打气筒打气，筒内气体变热，是利用热传递来改变物体的内能 9．（多选）下列说法正确的是（   ） A．做功和热传递在改变物体内能上是等效的 B．每一个分子都有势能和动能，分子动能与分子势能之和就是分子内能 C．只有热传递才可以改变物体的内能 D．一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大 10．（多选）夏季天气温差比较大，充足的车胎经过正午阳光的曝晒易爆胎。若车胎内的气体可视为理想气体，爆胎前车胎内气体体积及质量均不变，爆胎过程时间极短，可看作绝热过程。关于车胎内的气体，下列说法正确的是（　　） A．爆胎前随着气温的升高，车胎内气体压强增大 B．爆胎前随着气温的升高，车胎内气体吸收热量，对外做功，内能不变 C．爆胎过程中，车胎内气体对外做功，内能减小 D．爆胎过程中，车胎内气体体积增大，压强减小，温度升高 11．若对物体做1500J的功，可使物体温度升高5℃；若改用传热的方式，使物体温度同样升高5℃，那么物体应吸收_______J的热量。如果先在绝热过程中对该物体做3000J的功，物体的温度升高10℃，再经过单纯的传热过程物体放出600J的热量，则物体的温度又降低_______℃。 12．一定质量的理想气体的体积V与热力学温度T的关系如图所示。气体从状态A经过状态B、C，最终回到状态A。其中，的延长线通过原点，线段与V轴平行，线段与T轴平行。已知气体在状态A时的压强为，温度为；在状态B时的体积为；在状态C时的压强为。求： (1)气体在状态C时的体积和状态B时的温度； (2)气体从状态A到状态B过程中气体对外界所做的功。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $