内能和热量(3)
内能,温度,热量的关系
内能、热量和温度内能、热量和温度是热学中三个重要的物理量。
学习内能的知识后,大多数学生对这三个物理量的概念及相互关系不能正确理解,为帮助学生理解和应用把三者的区别和联系总结如下。
一、三者之间的区别1. 内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。
一般用“具有、增加或减少”表示内能,内能只能说“有”,不能说“无”。
只有当物体内能改变,并与做功或热传递相联系时,才有数量上的意义。
2. 温度表示物体的冷热程度,从分子动理论的观点来看,温度是分子热运动激烈程度的标志,对同一物体而言,温度只能说“是多少”或“达到多少”,不能说“有”“没有”或“含有”等。
3. 热量是在热传递过程中,物体吸收或放出热的多少,其实质是内能的变化量。
热量跟热传递紧密相连,离开了热传递就无热量可言。
对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”,不能在热量名词前加“有”或“没有”“含有”。
二、三者之间的关系1. 内能和温度的关系(1)能的变化,不一定引起温度的变化。
这是由于物体内能变化的同时,有可能发生物态变化。
物体在发生物态变化时内能变化了,温度有时变化有时却不变化。
(2)物体温度不变,其内能可能改变如晶体的熔化和凝固过程,还有液体沸腾过程,内能虽然发生了变化,但温度却保持不变。
温度的高低,标志着物体内部分子运动速度的快慢。
因此,物体的温度升高,其内部分子无规则运动的速度增大,分子的动能增大,因此内能也增大,反之,温度降低,物体内能减小。
因此,物体温度的变化,一定会引起内能的变化。
(3) .物体温度的变化一定会引起内能的变化 :物体温度变化,物体内部分子热运动的剧烈程度变化,分子动能变化,则内能变化(4) 物体的内能不仅与温度有关,还与其他因素(质量和状态)有关,温度高的物体内能不一定大,如:一杯50℃的水,其内能不一定比一桶10℃的水的内能大。
2. 内能与热量的关系物体的内能改变了,物体却不一定吸收或放出了热量,这是因为改变物体的内能有两种方式:做功和热传递。
内能与热机知识点
一、内能1.分子热运动:分子在不停地做无规则运动,2.分子动能:分子由于运动而具有的能叫作分子动能.3.物体温度越高,分子热运动越剧烈,分子的的动能越大.4.分子勢能:由于分子之间存在引力和斥力所以分子具有势能,叫作分子势能.5.内能:构成物体内部所有的分子动能和分子势能的总和叫做物体的内能.6.内能的单位为焦耳.7.内能特点(1)一切物体在任何情况下都具有内能:既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用,那么内能是无条件的存在着.无论是高温的铁水,还是寒冷的冰块,无论物体处于何种状态、是何形状、温度是高是低(2)内能与温度和物态的关系:同一物体,当物态不変时,温度升高,内能增加,温度降低,内能减少,同一物体,当物态发生变化时,内能也会不同.(3)内能具有不可测量性,即不能准确知道一个物体的内能的具体数值.(4)内能是指物体的内能,不是分子的内能,不能说内能是个别分子和少数分子所具有的8.影响物体内能大小的因素:(1)与物体的温度有关:在物体的质量,体积、材料、状态相同时,温度越高,物体内部分子的无规则运动越剧烈,分子动能就越大,物体的内能就越大.(2)与物体的质量有关:在物体的温度、体积、材料、状态相同时,物体的质量越大,分子的数目就越多,物体的内能越大.(3)与与构成物体的物质种类有关:在温度、质量和状态相同时,物体的材料不同,因不同物质的分子大小结构不同,在温度相同时,尽管它们的分子动能相同,但分子势能不相同.物体的内能可能不同.(4)与物体的存在状态有关:在物体的温度、材料质量相同时,物体存在的状态不同时,物体的内能也可能不同.(5)与物体的体积大小有关:物体的质量温度材料、状态一定时,物体的体积大小影响分子之间的距离,就影响了分子间的相互作用力的大小,从而影响分子势能的大小,进而影响物体内能的大小.(6)与物体的状态有关:物体的质量、温度体积、一定时,物体的状态影响分子间的距离,同样能影响分子间相互作用力的大小,从而影响分子势能的大小,如相同质量的0℃的水的内能比0℃的冰的内能大9.内能与机械能不同:(1)机械能是宏观的,是物体作为一个整体运动所具有的能量,它的大小与机械运动有关(2)内能是微观的,是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和.内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关.这种无规则运动是分子在物体内的运动,而不是物体的整体运动.10.热运动:物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动.二、做功热传递1.内能改变的外部表现:物体温度升高(降低)——物体内能增大(减小);物体存在状态改变(熔化、汽化、升华)——内能改变.2.不能说内能改变必然导致温度变化.(因为内能的变化有多种因素决定)3.改变物体的内能两种方法热传递和做功,这两种方法对改变物体的内能是等效的.(1)做功改变物体的内能:①做功可以改变内能:对物体做功物体内能会增加.物体对外做功物体内能会减少.②做功改变内能的实质:内能和其他形式的能的相互转化③如果仅通过做功改变内能,可以用做功多少度量内能的改变大小.(W=△E)④物体对外做功,物体的内能减少;外界对物体做功,物体的内能增加.⑤解释事例:甲看到棉花燃烧起来了,这是因为活塞压缩空气做功,使空气内能增加,温度升高,达到棉花燃点使棉花燃烧.钻木取火:使木头相互摩擦,人对木头做功,使它的内能增加,温度升高,达到木头的燃点而燃烧.看到当塞子跳起来时,容器中出现了雾,这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功,内能减小,温度降低,使水蒸气液化凝成小水滴.(2)热传递可以改变物体的内能.①定义:热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象.②实质:内能的转移③热量(Q):在热传递过程中,转移能量的多少叫热量.热量是变化量,只能说“吸收热量”或“放出热量”,不能说“具有热量”.物体含有热量的说法是错误(填“正确”或“错误”)的.“传递温度”的说法也是错的.④热传递的条件是有温度差,如果没有温度差,就不会发生热传递.如右图,烧杯中的水不沸腾,因为没有温度差.⑤传递方式是:传导、对流和辐射.热量的单位是焦耳.⑥在热传递过程中,低温物体吸收热量,温度升高,内能增大;高温物体放出热量,温度降低,内能减少.⑦做功与热传递的异同相同点:由于它们改变内能上产生的效果相同,所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的不同点:前者能的形式发生了变化,后者能的形式没变4.温度、热量、内能区别:(1)温度:宏观上表示物体的冷热程度.微观上:反映物体中大量分子无规则运动的剧烈程度.只能说“是”“降低”“升高”;温度升高内能增加,温度升高不一定吸热.如:钻木取火,摩擦生热.(2)热量:在热传递过程中的变化量,是吸收或放出能量的多少,是能量转移的数量.只能说“放出”“吸收”吸收热量不一定升温.如:晶体熔化,水沸腾.吸收热量内能不一定增加.如:吸收的热量全都对外做功,内能可能不变.(3)内能:物体内部所有的分子动能和分子势能的总和.内能是一个状态量;内能增加不一定升温.如:晶体熔化,水沸腾.内能增加不一定吸热.如:钻木取火,摩擦生热.热传递传递的是内能(热量),而不是温度,温度变化只是热传递的一个表现.5.温度、热量、内能联系:热传递可以改变物体的内能使其内能增加或减少,但温度不一定改变(如晶体的熔化、凝固过程),即物体吸热(或放热)内能会增加(或减少),但物体的温度不一定发生改变注温度越高的物体内能越大.这句话是错误的,没有说物体质量的情况.“热”可以指热量、温度和内能,具体含义要根据实际情况而定.热传递中的“热”是指:热量热现象中的“热”是指:温度热膨胀中的“热”是指:温度摩擦生热中的“热”是指:内能(热能6.内能的利用方式(1)利用内能来加热:从能的角度看,这是内能的转移过程.(2)利用内能来做功:从能的角度看,这是内能转化为机械能.7.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
九年级物理《内能》知识点
九年级物理《内能》知识点 在平⽇的学习中,是不是经常追着⽼师要知识点?知识点就是掌握某个问题/知识的学习要点。
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、 九年级物理《内能》知识点 1 1、内能 (1)概念:物体内部所有分⼦做⽆规则热运动的动能和分⼦势能的总和,叫物体的内能。
①内能是指物体内部所有分⼦做⽆规则热运动的动能和分⼦势能的总和,不是指少数分⼦或单个分⼦所具有的能。
②内能与温度有关,但不仅仅与温度有关,从微观⾓度来说,内能与物体内部分⼦的热运动和分⼦间的相互作⽤⼒有关。
从宏观的⾓度来说,内能与物体的质量、温度、体积都有关。
③⼀切物体在任何情况下都具有内能,物体的内能与温度有关,同⼀个物体,温度升⾼,它的内能增加,温度降低,内能减少。
(2)影响内能的主要因素:物体的质量、温度、状态及体积等。
(3)热运动:物体内部⼤量分⼦的⽆规则运动叫做热运动。
分⼦⽆规则运动的速度与温度有关,温度越⾼,分⼦⽆规则运动的速度就越快,物体的温度越低,分⼦⽆规则运动的速度就越慢。
内能也常叫做热能。
(4)内能与机械能的区别 ①物体的内能的多少与物体的温度、体积、质量和物体状态有关;⽽机械能与物体的质量、速度、⾼度、形变有关。
它们是两种不同形式的能。
②⼀切物体都具有内能,但有些物体可以说没有机械能,⽐如静⽌在地⾯⼟的物体。
③内能和机械能可以通过做功相互转化。
④内能的单位与机械能的单位是⼀样的,国际单位制都是焦⽿,简称焦。
⽤J表⽰。
2、改变物体内能的两种⽅法:做功与热传递 (1)做功: ①对物体做功,物体内能增加;物体对外做功,物体的内能减少。
②做功改变物体的内能实质是内能与其他形式的能相互转化的过程。
(2)热传递: ①热传递的条件:物体之间(或同⼀物体不同部分)存在温度差。
②物体吸收热量,物体内能增加;物体放出热量,物体的内能减少。
内能与热量的区别
内能与热量的区别
1、内能是一个状态量,一个物体在不同的状态下有不同的内能。
2、热量是一个过程量,与一段过程对应,它表示由于热传递而引起的变化过程中转移的能量,即内能的改变量.
如果没有热传递,就没有热量可言,但此时仍有内能.
3、内能是由系统状态决定的。
状态确定,系统的内能也随之确定。
要使系统的内能发生变化,可以通过热传递或做功两种途径来完成。
而热量是传递过程中的特征物理量,和功一样,热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量,是用来衡量物体内能变化的。
有过程,才有变化,离开过程,毫无意义。
4、就某一状态而言,只有“内能”,根本不存在什么“热量”和“功”,因此,不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”。
内能热量温度三者关系辨析
内能热量温度关系辨析一.从概念上分析内能是指分子动能和分子势能的总和.热量:是指物体之间存在温差,使物体之间的能量产生传递,所以说热量是一种过程量,所以热量只能说“吸收”“放出”。
不可以说“含有”“具有”.而该传递过程称为热交换或热传递.热量的单位为焦耳(J).温度:是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度.二.辨析区别温度、内能、热量三者的关系联系1.一个物体的温度升高了,不一定吸收了热量,也有可能是外界对物体做功,但它的内能一定增加.2.一个物体吸收了热量,温度不一定升高,但它的内能一定增加(物体不对外做功),如晶体熔化,液体沸腾.3.一个物体内能增加了,它的温度不一定升高,如液体沸腾时,温度的不变,内能增加.还有外界对物体做功.4.物体本身没有热量,只有发生了热传递,有了内能的转移时,才能讨论热量问题.5.热量是在热传递过程中,传递内能的多少,是一个过程量,不能说“含有”或“具有”热量.6.热量的多少与物体内能的多少,物体温度的高低无关.练习.判断.1、物体的温度升高,它一定吸收热量.( )2、物体吸收了热量,温度一定升高.( )3、物体吸收了热量,它的内能就会增加.( )4、物体的内能增大时,它的温度就会升高.( )5、物体吸收热量,它的温度一定升高,内能一定增加.( )6、物体温度升高,它的内能一定增加,一定是吸收了热量.( )答案解析1.×.因为物体温度升高,除了热传递,还有可能是对物体做功,内能增加.2..×.晶体熔化,液体沸腾,内能增加,温度不变.3.√.分子热运动加剧,分子动能增加.4.×.晶体熔化现象.5.×.液体沸腾,吸收热量,内能增加,但是温度不变.6.×.还可能外界对物体做功,物体温度增加.。
热量 内能的关系
热量内能的关系热量和内能是热力学中两个重要的概念,它们之间存在着密切的关系。
本文将探讨热量和内能之间的关系,并解释它们在物理学中的意义。
我们来了解一下热量的概念。
热量是一种能量的传递方式,当物体之间存在温度差时,热量就会从高温物体传递到低温物体。
热量的传递可以通过传导、对流和辐射等方式进行。
热量的单位是焦耳(J)。
而内能是物体内部分子和原子的平均动能之和,它是物体所具有的全部微观粒子的能量总和。
内能包括物体的热能、势能和动能等。
内能的单位也是焦耳(J)。
热量和内能之间的关系可以通过热力学第一定律来描述。
热力学第一定律表明,当一个系统吸收热量时,它的内能会增加;当一个系统释放热量时,它的内能会减少。
换句话说,热量是内能的一种表现形式。
在物理学中,内能可以通过测量物体的温度变化来间接计算。
根据热力学第一定律,当一个物体吸收热量时,它的温度会升高;当一个物体释放热量时,它的温度会降低。
因此,我们可以通过测量物体的温度变化来推断它的内能变化。
热量和内能还与物体的热容有关。
热容是指单位质量物体温度升高1摄氏度所需要吸收的热量。
不同物质的热容不同,它反映了物质对热量的吸收能力。
热容越大,物体吸收相同热量时温度变化越小;热容越小,物体吸收相同热量时温度变化越大。
总结一下,热量和内能之间存在着密切的关系。
热量是一种能量的传递方式,而内能是物体所具有的全部微观粒子的能量总和。
热量和内能之间的关系可以通过热力学第一定律来描述。
热量的传递会导致物体的内能发生变化,而内能的变化又会导致物体的温度发生变化。
热量和内能的研究对于理解物体的热力学性质和能量转化过程具有重要意义。
热量的计算方法,热量与内能的区别
一、什么是热量?
在系统与外界之间,或系统的不同部分之间转移的无规则热运动能量叫做热量。
常用Q表示。
这种传热过程大多是与系统和外界之间,或系统的不同部分之间温度的不同相联系的。
热量是大家应该注意与内能区分的一个概念,在一定情况下可以认为热量是系统与外界交换内能的净值。
比如,系统的温度比外界的温度高并与外界有热接触,系统内各个分子的热运动能量通过频繁的碰撞传递给外界,但同时外界分子的热运动能量同样也可以通过碰撞转移给系统,由于温度不同,系统转移给外界与外界转移给系统的热运动能量是不同的,这个差值就成为热量。
大学物理规定,系统从外界吸收热量,Q取正;系统对外界放出热量,Q取负。
有特别规定的情况除外。
二、热量的计算方法
一个系统在变化过程中的热量可以有三种计算方法。
一是使用热力学第一定律来计算(见热力学第一定律的应用知识点);二是使用比热来计算;三是使用摩尔热容来计算(见摩尔热容知识点)。
中学学过物质的比热c定义为:单位质量的物体温度每升高或降低一度所吸收或放出的热量。
按它的定义很容易得到热量的计算公式:
式中m为气体质量,ΔT为过程的温度差。
T1和T2分别是过程的初状态和末状态的温度。
按比热计算热量时应该注意,热量多少是与过程有关的。
不同的过程虽然温度差相同,热量是完全可能不同的。
这体现在比热c对不同过程取值不同。
在很多过程中,c还与温度有关,这时上面计算热量的公式应该改为积分。
温度热量内能的关系
温度热量内能的关系温度、热量和内能是热力学中非常重要的概念,它们之间存在着密切的关系。
本文将从温度的概念、热量的定义以及内能的含义出发,探讨它们之间的相互关系。
一、温度的概念温度是物体内部分子运动的一种表现形式,是物体内部分子平均动能的度量。
物体的温度高低可以通过分子的平均动能来衡量,平均动能越大,温度就越高;平均动能越小,温度就越低。
温度的单位常用摄氏度(℃)或开尔文(K)来表示。
二、热量的定义热量是物体间传递热能的形式,是由于温度差而产生的能量传递。
热量的传递有三种方式:传导、对流和辐射。
热量的单位是焦耳(J)或卡路里(cal)。
三、内能的含义内能是物体分子内部和分子间相互作用的总和,是物体所具有的全部能量之和。
内能包括物体的热能和势能。
物体的内能越大,分子的平均动能越大,温度也就越高。
四、温度、热量和内能的关系温度、热量和内能之间存在着密切的关系。
根据热力学第一定律,物体的内能变化等于物体所吸收或放出的热量与对外做功之和。
即ΔU = Q - W,其中ΔU表示内能的变化,Q表示吸收或放出的热量,W表示对外做的功。
根据这个关系式,我们可以得出以下几个结论:1. 当一个物体吸收热量时,它的内能会增加,分子的平均动能也会增加,温度会升高。
反之,当一个物体放出热量时,它的内能会减少,分子的平均动能也会减少,温度会降低。
2. 当一个物体对外做功时,它的内能会减少,分子的平均动能也会减少,温度会降低。
反之,当一个物体接受外界对它做的功时,它的内能会增加,分子的平均动能也会增加,温度会升高。
3. 当一个物体内能不变时,吸收的热量和对外做的功之间存在着平衡关系。
当物体所吸收的热量等于对外所做的功时,物体的内能不变,温度也不会发生变化。
温度、热量和内能之间有着密切的关系。
温度是衡量物体内部分子平均动能的指标,热量是由于温度差而产生的能量传递形式,内能是物体所具有的全部能量之和。
它们之间的关系可以通过热力学第一定律进行描述,即物体的内能变化等于吸收或放出的热量与对外做功之和。
物体的内能与热量
物体的内能与热量在物理学中,内能和热量是两个重要的概念。
内能是物体所具有的能量的总和,包括分子和原子的动能和势能。
热量则是指物体之间传递的能量,当物体之间存在温度差异时,热量会从高温物体传递到低温物体。
一、内能的概念和计算内能是物体所具有的能量的总和,包括物体的分子和原子的动能和势能以及其他宏观微观粒子的能量。
内能的计算公式为:E = K + U其中,E表示内能,K表示动能,U表示势能。
动能可以分为平动动能和旋转动能。
平动动能是物体由于直线运动而具有的能量,公式为:Kt = 1/2 * m * v^2其中,m为物体的质量,v为物体的速度。
旋转动能是物体由于旋转而具有的能量,公式为:Kr = 1/2 * I * w^2其中,I为物体的转动惯量,w为物体的角速度。
势能可以分为重力势能和弹性势能。
重力势能是物体由于位于高度而具有的能量,公式为:Ug = m * g * h其中,m为物体的质量,g为重力加速度,h为物体的高度。
弹性势能是物体由于形变而具有的能量,公式为:Us = 1/2 * k * x^2其中,k为弹性系数,x为物体的形变程度。
二、热量的传递和计算热量是指物体之间传递的能量,当物体之间存在温度差异时,热量会自高温物体传递到低温物体。
热量的传递方式包括传导、传热和辐射。
传导是指物体之间的接触传热,其中热量的传递方式有导热和对流。
导热是指物体内部的分子通过碰撞传递热量,而对流则是指液体或气体的分子通过自然对流或强制对流传递热量。
传热是指物体之间通过直接或间接的热传递方式传递热量。
直接传热包括对流、辐射等,间接传热通过传热介质如水、空气等介质传递热量。
辐射是指通过电磁波传递热量,不需要介质传递热量。
热量的计算公式为:Q = m * c * ΔT其中,Q表示热量,m表示物体的质量,c表示物体的比热容,ΔT表示物体的温度变化。
三、内能和热量的关系内能和热量之间存在一定的关系。
当物体吸收热量时,其内能会增加;当物体放出热量时,其内能会减少。
热能与内能的转化
热能与内能的转化热能和内能是热力学中的基本概念,它们在物理学、化学、材料学等许多领域都有着广泛的应用。
在理解热力学过程中,了解热能和内能的转化是十分重要的。
一、热能与内能的定义热能是指由温度差产生的能量转移过程中所涉及的能量,也可以理解为热量的能量形式。
在热力学中,热能通常用热力学功和热力学势来描述。
内能是指由分子或物质内部相互作用所形成的能量,也就是系统内部的总能量。
内能与物质的热力学状态和环境有关。
在热力学中,内能通常用热力学熵和热力学势来描述。
二、热能和内能之间可以相互转化。
当物质吸收热量时,其内部分子运动速度加快,内能增加;当物质放出热量时,其内部分子运动速度减慢,内能减少。
具体来说,当物质从高温环境转移到低温环境时,物质的热能会转化为内能;反之,当物质从低温环境转移到高温环境时,物质的内能会转化为热能。
三、热力学第一定律热能与内能的转化可以归结为热力学第一定律,即能量守恒定律。
能量既不会被创建,也不会被破坏,只会在不同形式之间转化。
热力学第一定律可以用下式表示:ΔU=Q-W,其中ΔU表示系统内能的变化量,Q表示系统所吸收的热量,W表示系统所做的功。
四、热能与内能的应用热能与内能的转化在许多领域都有着广泛的应用,在控制物质的热力学过程中发挥着重要作用。
例如,发动机的工作原理就是利用将燃料热能转化为运动能的过程。
在化学制品生产过程中,热能与内能的转化也发挥着重要作用,能够改善反应的速率和产率。
此外,热能与内能的转化还与许多生活中的物理现象和自然现象密切相关。
例如,水的沸腾和冷却等现象都与热能和内能的转化有关。
总之,热能与内能的转化是热力学的基本概念之一,对于理解热力学过程具有重要意义。
它们在许多领域都有着广泛的应用,为人们提供了更多的控制物质热力学过程的方法和手段。
九年级物理《内能》知识点
九年级物理《内能》知识点九年级物理《内能》知识点在平日的学习中,是不是经常追着老师要知识点?知识点就是掌握某个问题/知识的学习要点。
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、九年级物理《内能》知识点 11、内能(1)概念:物体内部所有分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和,叫物体的内能。
①内能是指物体内部所有分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和,不是指少数分子或单个分子所具有的能。
②内能与温度有关,但不仅仅与温度有关,从微观角度来说,内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用力有关。
从宏观的角度来说,内能与物体的质量、温度、体积都有关。
③一切物体在任何情况下都具有内能,物体的内能与温度有关,同一个物体,温度升高,它的内能增加,温度降低,内能减少。
(2)影响内能的主要因素:物体的质量、温度、状态及体积等。
(3)热运动:物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。
分子无规则运动的速度与温度有关,温度越高,分子无规则运动的速度就越快,物体的温度越低,分子无规则运动的速度就越慢。
内能也常叫做热能。
(4)内能与机械能的区别①物体的内能的多少与物体的温度、体积、质量和物体状态有关;而机械能与物体的质量、速度、高度、形变有关。
它们是两种不同形式的能。
②一切物体都具有内能,但有些物体可以说没有机械能,比如静止在地面土的物体。
③内能和机械能可以通过做功相互转化。
④内能的单位与机械能的单位是一样的,国际单位制都是焦耳,简称焦。
用J表示。
2、改变物体内能的两种方法:做功与热传递(1)做功:①对物体做功,物体内能增加;物体对外做功,物体的内能减少。
②做功改变物体的内能实质是内能与其他形式的能相互转化的过程。
(2)热传递:①热传递的条件:物体之间(或同一物体不同部分)存在温度差。
②物体吸收热量,物体内能增加;物体放出热量,物体的内能减少。
③用热传递的方法改变物体的内能实质是内能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分。
大学物理下(毛峰版)课后习题答案ch11 热力学基础 习题及答案
第11章 热力学基础 习题及答案1、 内能和热量的概念有何不同?下面两种说法是否正确?(1) 物体的温度越高,则热量越多; (2) 物体的温度越高,则内能越大。
答:内能是组成物体的所有分子的动能与势能的总和。
热量是热传递过程中所传递的能量的量度。
内能是状态量,只与状态有关而与过程无关,热量是过程量,与一定过程相对应。
(1) 错。
热量是过程量,单一状态的热量无意义。
(2) 对。
物体的内能与温度有关。
2、V p -图上封闭曲线所包围的面积表示什么?如果该面积越大,是否效率越高? 答:封闭曲线所包围的面积表示循环过程中所做的净功.由于1Q A 净=η,净A 面积越大,效率不一定高,因为η还与吸热1Q 有关. 3、评论下述说法正确与否?(1)功可以完全变成热,但热不能完全变成功;(2)热量只能从高温物体传到低温物体,不能从低温物体传到高温物体.(3)可逆过程就是能沿反方向进行的过程,不可逆过程就是不能沿反方向进行的过程.答:(1)不正确.有外界的帮助热能够完全变成功;功可以完全变成热,但热不能自动地完全变成功; (2)不正确.热量能自动从高温物体传到低温物体,不能自动地由低温物体传到高温物体.但在外界的帮助下,热量能从低温物体传到高温物体.(3)不正确.一个系统由某一状态出发,经历某一过程达另一状态,如果存在另一过程,它能消除原过程对外界的一切影响而使系统和外界同时都能回到原来的状态,这样的过程就是可逆过程.用任何方法都不能使系统和外界同时恢复原状态的过程是不可逆过程.有些过程虽能沿反方向进行,系统能回到原来的状态,但外界没有同时恢复原状态,还是不可逆过程. 4、用热力学第一定律和第二定律分别证明,在V p -图上一绝热线与一等温线不能有两个交点.题4图解:(1)由热力学第一定律有 A E Q +∆= 若有两个交点a 和b ,则经等温b a →过程有 0111=-=∆A Q E 经绝热b a →过程 012=+∆A E从上得出21E E ∆≠∆,这与a ,b 两点的内能变化应该相同矛盾.(2)若两条曲线有两个交点,则组成闭合曲线而构成了一循环过程,这循环过程只有吸热,无放热,且对外做正功,热机效率为%100,违背了热力学第二定律. 5、一循环过程如图所示,试指出: (1)ca bc ab ,,各是什么过程; (2)画出对应的V p -图; (3)该循环是否是正循环?(4)该循环作的功是否等于直角三角形面积?(5)用图中的热量ac bc ab Q Q Q ,,表述其热机效率或致冷系数.题5图 题6图解:(1) a b 是等体过程bc 过程:从图知有KT V =,K 为斜率由vRT pV = 得 KvR p = 故bc 过程为等压过程ca 是等温过程(2)V p -图如图 (3)该循环是逆循环(4)该循环作的功不等于直角三角形面积,因为直角三角形不是V p -图中的图形. (5) abca bc abQ Q Q Q e -+=6、两个卡诺循环如图所示,它们的循环面积相等,试问: (1)它们吸热和放热的差值是否相同; (2)对外作的净功是否相等; (3)效率是否相同?答:由于卡诺循环曲线所包围的面积相等,系统对外所作的净功相等,也就是吸热和放热的差值相等.但吸热和放热的多少不一定相等,效率也就不相同.7、4.8kg 的氧气在27.0℃时占有1000m³的体积,分别求在等温、等压情况下,将其体积压缩到原来的1/2所需做的功、所吸收的热量以及内能的变化。
内能和热量(基础) 知识讲解
内能和热量(基础)责编:冯保国【学习目标】1.了解内能的概念,能简单描述温度和热运动、内能的关系;2.知道热传递和做功可以改变物体的内能;3. 从能量转化的角度认识燃料的热值;【要点梳理】要点一、内能(高清课堂《分子热运动、内能》内能)物体内所有分子的动能与分子间相互作用的势能的总和,叫做物体的内能。
要点诠释:(1)单位:焦耳,符号:J。
(2)同一个物体,它的温度越高,内能越大。
物体内能的大小,除与温度有关外,还与物体的体积、状态、质量等因素有关。
(3)一切物体都有内能。
(4)内能与机械能的区别:物体的内能大小与物体内部分子的热运动以及分子间的相互作用情况有关,是物体能量的微观表现;物体的机械能则与整个物体的机械运动情况及相对位置有关,是物体能量的宏观表现。
物体的内能在任何情况下都不会为零(因为分子不停地做无规则运动总有动能),而物体的机械能可以相对为零。
所以内能和机械能是两种不同形式的能量。
要点二、改变内能的方式通过做功和热传递这两种方法都可以改变物体的内能。
要点诠释:(1)在热传递过程中,物体吸收(或放出)热量。
内能增加(或减少)。
用热传递的方法改变物体的内能的过程,实质上是内能的转移过程。
(2)对物体做功,物体内能增加;物体对外做功,自身内能减少,用做功的方法改变物体内能的过程,实质上是内能与其他形式的能量之间相互转化过程。
(3)物体在热传递过程中,传递的能量的多少叫做热量。
单位为焦耳,符号是J。
(4)温度是分子无规则运动剧烈程度的标志,或者说是分子平均动能大小的标志。
温度高的物体分子的无规则运动剧烈,但势能不一定大。
不能由温度的高低判定内能的大小,也不能由内能的增减判断温度的高低。
例如,晶体在熔化时,不断地从外界吸引热量,物体的内能增加。
但物体的温度不变,所吸收的热量用来增加物体内分子的势能。
(5)做功和热传递在改变物体的内能上效果是相同的,所以说它们是等效的。
要点三、热值我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值。
物体的内能和热量传递
物体的内能和热量传递热量是一个物体由高温区传递到低温区的能量转移形式,而内能是物体内部分子和分子之间的能量形式。
物体的内能和热量传递在我们日常生活中处处可见,下面我们将从理论和实际案例两个方面进行探讨。
一、理论角度在理论上,物体的内能与温度成正比。
根据热力学第一定律,一个物体的内能变化等于外界对该物体做功和与该物体交换的热量之和。
内能的增加意味着物体的温度升高,而内能的减少则意味着物体的温度降低。
内能的传递可以通过三种途径实现:1. 热传导:热量通过物体内部的分子之间的碰撞传递。
热传导是固体和液体中最常见的热能传递方式,例如我们在使用锅炉时,通过加热底部的金属板,热量会传递到锅中的食物从而加热食物。
2. 热辐射:热量以电磁波形式传递,不需要介质介导。
例如,太阳通过热辐射将热量传递给地球,使地球保持一定的温度。
3. 热对流:热量通过流体内部的对流传输,这种方式适用于液体和气体。
例如,我们洗澡时使用的暖气片,通过将热空气输入到房间中,使整个房间的温度提高。
二、实际案例1. 热水壶的工作原理热水壶中的电热丝加热后,热量通过热传导进入水中。
水的分子开始振动,温度升高,内能增加。
当水烧开后,热量通过热辐射传递到壶的周围,使壶的外表温度升高。
这个过程中,热量不会消失,只是从一个物体传递到另一个物体,并引起温度变化。
2. 烧煤取暖在寒冷的冬天,我们经常使用燃煤取暖。
当燃煤炉中的煤炭燃烧时,热量通过热传导和热对流传递到室内空气中,使室内温度升高。
这种方式也是内能传递的典型案例。
3. 电热毯的使用电热毯通过电能转化为热能,内能便通过热传导传递到毯子的表面和人体。
这样,我们可以在冬天的寒夜里感受到温暖舒适。
总结:物体的内能和热量传递是物理学中的重要概念。
通过理论和实际案例的介绍,我们了解到了内能和热量传递的原理和方式。
无论是日常生活中的取暖、烹饪,还是科学研究和工程设计中的应用,都离不开对内能和热量传递的理解。
通过进一步学习和实践,我们将更好地利用和控制内能和热量的传递,为生活和科技的发展作出更大的贡献。
热学的热能和内能的变化
热学的热能和内能的变化热学是研究热能转化和传递规律的学科,其中热能与内能是热学中的重要概念。
热能是物体因温度差异而相互传递的能量,而内能是物质分子在运动过程中所具有的能量。
在热学中,热能和内能的变化是非常关键的,本文将就这一主题进行深入探讨。
一、热能的变化热能是物体之间因温度差异而发生的能量传递。
热能的变化可以通过热量计(也叫热量计量器)来测量。
热量计是一个用于测量物体吸收或释放的热能的仪器,它可以通过测量热量的传递来计算物体热能的变化。
热能的变化通常与物体的温度变化有关。
当一个物体从低温环境接触到高温环境时,热能会从高温物体传递到低温物体,直到两个物体之间的温度达到平衡。
这个过程中,热能的变化可以通过以下公式来计算:Q = mcΔT其中,Q代表热能的变化量,m代表物体的质量,c代表物体的比热容,ΔT代表物体的温度变化。
从这个公式可以看出,热能的变化量与物体的质量、物体的比热容以及温度的变化有关。
当物体的质量增加、比热容增加或者温度变化增加时,热能的变化量也会相应增加。
二、内能的变化内能是物质分子在运动过程中所具有的能量,它包括了物体的热能、势能和其他形式的能量。
内能也可以通过热量计进行测量,但与热能的测量方法略有不同。
内能的变化可以通过以下公式来计算:ΔU = Q - W其中,ΔU代表内能的变化量,Q代表热能的变化量,W代表外界对物体所做的功。
从这个公式可以看出,内能的变化量等于热能的变化量减去外界对物体所做的功。
这是因为热能和功都是能量的表现形式,它们之间存在着能量的转化关系。
当物体吸收热量时,内能会增加;当物体对外界做功时,内能会减小。
内能的变化量可以通过热量计测量热能的变化量,再根据上述公式计算得出。
三、热能和内能的关系热能和内能在热学中都是重要的概念,它们之间存在着密切的关系。
热能是物体之间因温度差异而相互传递的能量,而内能则是物质分子在运动过程中所具有的能量。
热能的变化可以通过热量计来测量,而内能的变化则可以通过热量计以及外界对物体所做的功来计算。
化学反应中的能量变化:内能焓与热容
化学反应中的能量变化:内能焓与热容化学反应中的能量变化:内能、焓与热容在化学反应中,物质发生变化时伴随着能量的转化和释放。
能量的变化是化学反应中重要的研究内容之一,它揭示了化学反应的动力学特征和热力学规律。
本文将介绍化学反应中的能量变化,重点讨论内能、焓与热容的概念、计算方法和实际应用。
一、内能(U)内能是指物质微观粒子的动能和势能之和,是描述系统热力学状态的重要参量。
化学反应中的内能变化可以通过实验测定或计算得到。
根据能量守恒定律,反应过程中的能量转化可表达为以下方程式:ΔU = Q - W其中,ΔU表示内能变化;Q表示系统与外界间的热量交换;W表示系统与外界间的功交换。
当Q和W都为正值时,系统吸热和做功;当Q和W都为负值时,系统放热和受到外界做功;当Q和W一正一负时,系统既吸热又放热,或既做功又受到外界做功。
内能是一个状态函数,与路径无关,只与起始状态和结束状态有关。
二、焓(H)焓是指在恒压条件下,系统与外界之间进行的热量变化,常用符号H表示。
在化学反应中,若反应为恒压反应,内能变化和焓变之间存在以下关系式:ΔH = ΔU + PΔV其中,ΔH为焓变;ΔU为内能变化;PΔV为压力与体积间的做功。
当ΔH为正值时,化学反应为吸热反应,系统获取热量;当ΔH为负值时,化学反应为放热反应,系统释放热量。
与内能不同,焓是一个状态函数,在化学反应中常用来表示反应的热力学性质。
三、热容(C)热容是指物质吸热或放热时温度变化的量度,常用符号C表示。
热容可分为恒容热容(Cv)和恒压热容(Cp)。
恒容热容指的是在等体积条件下,物质对热量的吸收或释放所引起的温度变化;恒压热容指的是在等压条件下,物质对热量的吸收或释放所引起的温度变化。
热容与物质的性质有关,同一物质在不同的物理状态下具有不同的热容。
热容可用于计算物质的温度变化和热量变化之间的关系,符合以下公式:Q = CΔT其中,Q表示吸热或放热的热量;C表示热容;ΔT表示温度变化。
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2.内能和热量
导入新课
讲授新课
课堂小结
随堂训练
导入新课
认知与了解
学习目标
1.知道描述温度与热运动的关系 。 2.了解内能的概念,知道改变物体的内能的方式。(重点) 3.知道热值的含义及公式应用 。(重点)
讲授新课
一 温度与热运动 演示实验:向一个盛有热水、冷水的两个烧杯中
能的种类 如何量度改 是否改变 变了多少
不变 热量的多少
内能的转移
做 功
对物体做功,物体
改变
内能会增加;物体 对外做功,本身内
机械能与内 做功的多少
能减少
能相互转化
热传递和做功改变物体内能是等效的
讲授新课
练一练 在下列选项中,物体内能的改变是通过做功 实现的是( C D )
A.在炎热的夏天,在啤酒中 放入一些冰块,啤酒变凉
定义:燃料完全燃烧放出的热
热值
量Q与燃烧质量m的比
单位:J/kg
计算公式:Q=mq
随堂练习
1.下列属于通过做功途径改变物体内能的是( C ) A.在火炉上烧水,水温升高 B.感冒发烧,用冷毛巾敷额头 C.用气筒给轮胎打气,气筒壁发热 D.炎热的夏天,柏油路面温度升高
随堂练习
2.下列关于温度、热量和内能的说法正确的是(D) A.0℃的冰可从0℃的水中吸热 B.100℃水的内能比0℃水的内能大 C.水的温度越高,所含热量越多 D.物体的内能不会为零
讲授新课
炽热的铁水有内能吗?
北极的冰山也有内能吗?
因为所有的物体的分子都在不停地做无规则 运动,所以一切物体都具有内能。
讲授新课
谁的内能大?
亮
温度越高
分子无规则运动越剧烈 分子动能越大
组成这个物体的所有分子 的动能总和越大
这个物体的内能越大
讲授新课
归纳与小 结
1.物质内所有分子的动能和分子间相互作用的势能 总和,叫作物体的内能。
讲授新课
3.温度、热量、内能的区别
吸收热量
不一定 (物态变化) 不一定
(做功)
一定
不一定 (做功)
温度升高
不一定(物态变化)
内能增加
一定
讲授新课
四 燃烧:放出热量 生活中我们可以使用哪些燃料? 该如何分类?
固体燃料
木炭、煤等
液体燃料
汽油、酒精等
气体燃料
煤气、天然气等
讲授新课
观察与思考
(1)1kg的干木柴和10kg的干木柴在同样燃烧时, 放出的热量是否相同?
讲授新课
1.用火烧
用温度更高
热
2.太阳晒
的物体使铁
传
使铁丝
4.用手焐
丝温度升高
递
温度升
高
3.用手搓
5.在地上摩擦 温度升高的
做
6.用锤敲
过程,往往
功
伴随着运动
7.反复弯折
讲授新课
1.热传递可以改变内能 发生热传递时,内能从高温物体向低温物体直接
传递,在热传递过程中,传递内能的多少叫作热量。
热传递的本质: 内能从一个物体转移到另一个物体。
用滴管注入两滴红墨水,观察现象。
结论:温度越高,分子的无规则运动越剧烈。
讲授新课
归纳与小结
温度反映了构成物体的大量分子做无规则运动的 剧烈程度,人们常常把物体内部大量的无规则运动叫 作热运动。
讲授新课
二 物质的内能
自古以来,人们就在 不断地寻找与热有关的某 种能量。
“热”是一种能量吗? 它能做功吗?
(4)物理意义:热值在数值上等于1kg某种燃料完
全燃烧放出的热量。
讲授新课
观察热值表,你有什么收获?(信息、物理含义) 常用燃料的热值(单位:J/kg)
固体
液体
气体
干木柴 1.2×107 酒精 烟煤 2.9×107 柴油 焦碳 3.0×107 石油 无烟煤 3.4×107 汽油 木炭 3.4×107 煤油
B.太阳能热水器水箱中的 水被晒热
C.行驶的汽车,轮胎会变热
D.划火柴,火柴燃烧
讲授新课
3.温度、热量、内能的区别
温度
热量
内能
意义
状态量
过程量
状态量
单位 表述
摄氏度(℃) 焦耳(J)
是、降低、 升高
吸收、 放出
焦耳(J)
有、具有、 改变
联系
热传递可以改变物体的内能,使内能增加 或减少,但温度不一定改变
3.0×107 煤气 4.2×107 3.3×107 天然气 4.4×107 4.4×107 氢气 14.3×107 4.6×107 4.6×107
讲授新课
例:计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。
已知:q=3.3×107J/kg m=4kg 求:Q 解:Q = mq
=3.3×107J/kg ×4kg =1.32×108J 答: 4kg柴油完全燃烧释放的热量为1.32×108J。
讲授新课
1.分子具有动能和势能 宏观物体由于运动而具有动能,因为受到重
力和弹力而具有势能。
分子和足球、弹簧是否有相似之处?
讲授新课
2.物体的内能 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)
机械能与整个物体的机械运动情况有关,内能 与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况 有关,所以内能是不同于机械能的另一种形式的能。
2.一切物体都具有内能。
3.内能与温度、物体内部分子的多少、种类、结构、 状态有关。
讲授新课
三 改变内能的方式
你怎样让一段50 cm的铁丝温度升高呢?
1.用火焰加热 3. 用手搓 5. 在地上摩擦 7. 反复弯折
2. 太阳晒 4. 用手焐 6. 用锤子不断敲击 8. ……
将这些方法分两类,说说你分类的原则是什么?
讲授新课
2.做功可以改变内能 两个实验中,通过什么途径改变了玻璃容器内
空气的内能?
对物体做功,内能增加,温度升高。 物体对外做功,内能减少,温度降低。
讲授新课
2.做功可以改变内能
做功改变内能的本质: 机械能与内能的相互转化。
讲授新课
小结
改变物体内能的方式
方式
热 传ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ递
内能如何变化
物体吸收热量,内 能增加;物体放出 热量,内能减少
课堂小结
热运动
内 能
内能
和
热
量
热量
定义:物质内部大量分子的无规则运动
规律:温度越高,分子的无规则运动越剧烈
定义:物体内所有分子的动能和分子间的相 互作用的势能的总和
决定因素:温度、分子的多少、物质种类、 结构、状态等 做功:能量的转化
改变内能的方式 热传递:能量的转移
定义:在热传递中,转移内能的多少
(2)相同条件下,1kg干木柴和1kg煤,哪一种燃料 能烧开更多的水?
(3)1kg的干木柴完全燃烧和未完全燃烧时放出的 热量是否相同?
讲授新课
热值
(1)某种燃料完全燃烧放出的热量Q与其质量m之 比,叫作这种燃料的热值。
(2)燃料的热值用q表示,热值的单位是J/kg.
(3)定义式:q Q m
q的单位:J/kg Q的单位:J m的单位:kg