选修3-3内能
2020高中物理选修3-3同步第十章 1~2 内能与内能改变方式
1功和内能2热和内能[学习目标] 1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和热传递的实质.2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，理解做功和热传递对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别.3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系．一、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．二、功和内能1．内能微观：所有分子热运动的动能和分子势能之和．宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量．2．功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增加量，即ΔU＝W. 3．(1)ΔU＝W适用条件是绝热过程．(2)在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外界做功，系统的内能减少．三、热和内能1．热传递(1)条件：物体的温度不同．(2)热传递：热量总是从高温物体向低温物体传递．2．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．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)内能多的物体含有的热量多．(×)(2)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体．(×)(3)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的．(√)(4)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量．(×)(5)热传递只能发生在两个物体间，同一物体不能发生热传递．(×)2．各种方法使物体的内能发生改变：a.电炉通电后发热；b.一杯开水放在桌面上冷却；c.阳光照射下冰块融化；d.锯木头时，锯片发烫；e.人坐在火炉旁取暖；f.用打气筒给自行车打气后，打气筒变热．其中属于做功使物体内能改变的是________；属于热传递使物体内能改变的是________．答案adf bce一、功和内能[导学探究](1)在焦耳的许多实验中，有两个最具有代表性：一个实验是让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升；另一个实验是通过电流的热效应给水加热．焦耳的这两个实验说明了什么问题？(2)如图1，在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，压下活塞，观察棉花的变化．图1①你能看到什么现象？实验现象说明了什么？②图中用力按压活塞时为什么一定要迅速？(3)如图2，小孩沿滑梯下滑时屁股通常会感到发热，这是为什么？图2答案(1)做功和热传递对改变物体的内能是等效的．(2)①可以看到棉花燃烧．实验现象说明压缩空气做功，使空气内能增大，达到棉花的燃点后引起棉花燃烧．②迅速按下活塞是为了减少甚至杜绝热传递，创造一个绝热条件．(3)小孩沿滑梯下滑时克服摩擦力做功，内能增加．[知识深化]1．做功与内能变化的关系(1)做功改变物体内能的过程是其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程．(2)在绝热过程中，外界对物体做多少功，就有多少其他形式的能转化为内能，物体的内能就增加多少．2．功与内能的区别(1)功是过程量，内能是状态量．(2)在绝热过程中，做功一定能引起内能的变化．(3)物体的内能大，并不意味着做功多．在绝热过程中，只有内能变化越大时，相应地做功才越多．特别提醒(1)外界对某一系统做功时系统的内能不一定增加，还要看该系统有没有向外放热，以及向外放热的多少．(2)在绝热过程中，系统内能的增加量等于外界对系统所做的功．例1如图3所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气．以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中()图3A．E甲不变，E乙减小B．E甲不变，E乙增大C．E甲增大，E乙不变D．E甲增大，E乙减小答案 D解析本题解题的关键是明确甲、乙两气室气体都经历绝热过程，内能的改变取决于做功的情况．对甲室内的气体，在拉杆缓慢向外拉的过程中，活塞左移，压缩气体，外界对甲室内的气体做功，其内能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，乙室内的气体对外界做功，内能应减小．1．在绝热过程中，压缩气体，外界对气体做功，内能增大，温度升高，柴油机就是利用这个原理点火的．2．在绝热过程中，末态内能大于初态内能时，ΔU为正，W为正，外界对系统做功．末态内能小于初态内能时，ΔU为负，W为负，系统对外界做功．二、热和内能[导学探究](1)用铁锤反复敲击铁棒，铁棒的温度会升高，把铁棒放在碳火上烧，铁棒的温度也会升高，这说明了什么问题？(2)如图4所示是热传递的三种方式——传导、对流和辐射．图4①这三种方式在传递能量时有什么共同点？②热传递和做功都可以改变物体的内能，这两种方式在改变物体内能时本质上又有什么不同？答案(1)说明做功和热传递都能改变物体的内能．(2)①三种方式都是热量从一个物体传递到另外一个物体．②热传递是内能在物体间(或一个物体的不同部分)转移，做功是其他形式的能和内能之间的转化．[知识深化]1．在单纯传热中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少；系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少．即ΔU＝U2－U1＝Q.2．传热改变物体内能的过程是不同物体之间(或同一物体不同部分之间)内能转移的过程．例2(多选)关于热传递，下列说法正确的是()A．热传递中，热量一定从含热量多的物体传向含热量少的物体B．两个物体间发生热传递的条件是它们之间有温度差C．在热传递中热量一定从内能多的物体传向内能少的物体D．内能相等的两个物体相互接触时，也可能发生热传递答案BD解析热量的概念只有在涉及热传递时才有意义，所以不能说物体含有多少热量，A错误；物体间发生热传递的条件是物体间存在温度差，B正确；在热传递中，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，温度高的物体内能不一定多，故C错误，D正确．1．热传递与物体的内能的多少无关，只与两个物体(或一个物体的两部分)的温度差有关，热量总是从高温物体自发地传递到低温物体．2．热传递过程中，热量可以由内能大的物体传递到内能小的物体上，也可以由内能小的物体传递到内能大的物体上．三、内能和相关概念的辨析1．热量和内能(1)内能是由系统的状态决定的，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，可以通过热传递和做功两种方式来完成．(2)热量是热传递过程中的特征物理量，热量只是反映物体在状态变化过程中所转移的能量，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．(3)对某一状态而言，只有“内能”，不存在“热量”和“功”．不能说一个系统中含有多少热量．2．热量与温度：热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内大量分子做无规则运动剧烈程度的标志．热传递的前提条件是两个系统之间要有温度差，传递的是热量而不是温度．3．热量与功：热量和功都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量与一定量的功相当，热量可以通过系统转化为功，功也可以通过系统转化为热量，但它们之间有着本质的区别．4．改变内能的两种方式的比较例3关于温度、热量、功和内能，以下说法正确的是()A．同一物体温度高时，含有的热量多B．物体的内能越大，含有的热量就越多，温度也越高C．外界对系统做功W，内能必定增加D．发生热传递的条件是两物体之间存在温度差答案 D解析热量是物体间进行热传递时内能的转移，不能说物体含有多少热量，故A、B错；由于做功和热传递都可引起物体内能的变化，只根据做功无法准确判断物体内能的变化，故C 错；物体间发生热传递的条件是存在温度差，故D对．物理量之间进行比较时，关键是弄清物理量的概念及其意义，特别是容易混淆的一些概念，它们一定有不同之处，如内能、功和热量的区别关键之处是状态量与过程量.例4关于物体的内能和热量，下列说法中正确的是()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．热量是热传递过程中内能转移的量度答案 D解析物体的内能由温度、体积、物质的量及物态决定，不是只由温度决定，故选项A、B 错误；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，故选项C错误；关于热量的论述，选项D是正确的．1.(功与内能的关系)(多选)通过做功改变物体内能的是()A．古人钻木取火B．用火炉把水烧开C．用打气筒打气，筒壁变热D．瓶内的高压气体将瓶塞冲开，瓶内气体的温度降低答案ACD2．(热和内能的关系)下列例子中通过热传递改变物体内能的是()A．用砂轮磨刀具的时候，刀具的温度升高B．灼热的火炉使周围物体的温度升高C．手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些D．擦火柴时，火柴头上的易燃物质燃烧起来答案 B3．(热量、功与内能的关系)(多选)对于热量、功、内能三个量，下列说法中正确的是() A．热量、功、内能三个量的物理意义是等同的B．热量和功二者可作为物体内能大小的量度C．热量、功和内能的国际单位都相同D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的答案CD解析热量、功和内能的国际单位都是焦耳，但热量、功和内能三个量的物理意义是不同的，热量和功是过程量，内能是状态量，热量和功二者可作为物体内能改变的量度而不是内能大小的量度．故A、B错误，C、D正确．一、选择题考点一功与内能的关系1．(多选)在下述各种现象中，不是由做功引起系统温度变化的是()A．在阳光照射下，水的温度升高B．用铁锤不断锤打铅块，铅块温度会升高C．在炉火上烧水，水的温度升高D．电视机工作一段时间，其内部元件温度升高答案AC解析阳光照射下水温升高是热辐射使水的温度升高，在炉火上烧水是热传导和对流使水的温度升高，用铁锤锤打铅块的过程，是做功的过程，铅块温度升高，是由于外界做功引起的．电视机工作时，电流通过各元件，电流做功使其温度升高．可见A、C不是由做功引起温度变化的，故选A、C.2．(多选)一定质量的气体封闭在绝热的汽缸内，当用活塞压缩气体时，一定增大的物理量有(不计气体分子势能)()A．气体体积B．气体分子密度C．气体内能D．气体分子的平均动能答案BCD解析绝热过程外力对系统做功，内能增加，温度升高，分子平均动能增加．3．如图1所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动．设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中()图1A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小答案 A解析因为M、N内被封气体体积减小，所以外界对气体做功，又因气体与外界没有热交换即绝热过程，所以ΔU＝W，且ΔU>0，气体内能增大，A正确．4．如图2所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞．用打气筒缓慢地向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后()图2A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加答案 C解析打开卡子，胶塞冲出容器口后，密封气体体积增大，气体膨胀对外做功，气体内能减少，同时温度降低，温度计示数变小．考点二热和内能5．下列关于内能与热量的说法中，正确的是()A．马铃薯所含热量高B．内能越大的物体热量也越多C．热量自发地从内能大的物体传向内能小的物体D．热量自发地从温度高的物体传向温度低的物体答案 D6．(多选)在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法中正确的是() A．一定是物体放出了50 J的热量B．一定是物体吸收了50 J的热量C．一定是物体分子动能增加了50 JD．物体分子的平均动能可能不变答案BD解析在外界不做功的情况下，内能的改变量等于传递的热量，内能增加50 J，一定是吸收了50 J的热量，故A错，B对；物体内能包括所有分子的动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内能增加了50 J并不一定是分子动能增加了50 J．物体分子的平均动能有可能不变，这时吸收的50 J热量全部用来增加分子势能．考点三综合应用7．关于内能、温度和热量，下列说法中正确的是()A．物体的温度升高时，一定吸收热量B．物体沿斜面下滑时，内能将增大C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大D．内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时热传递停止答案 C8．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么()A．外界对胎内气体做功，气体内能减小B．外界对胎内气体做功，气体内能增大C．胎内气体对外界做功，内能减小D．胎内气体对外界做功，内能增大答案 D解析中午，车胎体积增大，故胎内气体对外界做功，胎内气体温度升高，故胎内气体内能增大，D项正确．9.如图3所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中()图3A．气体对外界做功，温度降低，内能减少B．气体对外界做功，温度不变，内能不变C．气体不做功，温度不变，内能不变D．气体不做功，温度不变，内能减少答案 C解析气体向真空膨胀，不做功；此为绝热容器，无热传递，Q＝0.二、非选择题10．(内能、温度和热量的综合应用)(1)某同学做了一个小实验；先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图4所示．这是因为烧瓶里的气体吸收了水的____________，温度____________，体积________．图4(2)若只对一定质量的理想气体做1 500 J的功，可使其温度升高5 K．若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5 K，那么气体吸收________ J的热量．如果对该气体做了2 000 J的功，使其温度升高了5 K，表明在该过程中，气体还________(选填“吸收”或“放出”)热量________J.答案(1)热量升高增大(2)1 500放出500解析(1)烧瓶内的气体要从热水中吸收水的热量，温度升高，体积增大．(2)做功和热传递都可以改变物体的内能，且是等效的．图511．(内能、温度和热量的综合应用)(1)如图5所示，一个导热汽缸竖直放置，汽缸内封闭有一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁紧密接触，可沿汽缸壁无摩擦地上下移动．若大气压保持不变，而环境温度缓慢升高，则在这个过程中________．A．汽缸内每个分子的动能都增大B．封闭气体对外做功C．汽缸内单位体积内的分子数增多D．封闭气体吸收热量E．汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少(2)有一个10 m高的瀑布，水流在瀑布顶端时速度为2 m/s，在瀑布底与岩石的撞击过程中，有10%的动能转化为水的内能，请问水的温度上升了多少摄氏度？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，g取10 m/s2.答案(1)BDE(2)2.4×10－3℃解析(1)温度是物体分子平均动能的标志．温度是大量分子热运动的集体表现，不是描述单个分子的，A 错；气体压强不变，受热等压膨胀，对外做功，B 正确；由于气体体积增大，因此汽缸内单位体积内的分子数减少，C 错；气体的压强不变，温度升高，吸收热量，气体膨胀，因此汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少，选项D 、E 正确．(2)对质量为m 的水，根据题意得⎝⎛⎭⎫12m v 2＋mgh ×10%＝cm Δt ，代入数据解得Δt ≈2.4×10－3 ℃.。
改变内能的两种方式
• 找一条橡皮筋，两手捏住其两端用 力拉长并迅速贴在脑门上气 的混合物，有可能使气缸中柴油达 到燃点的过程是： [ ] A．迅速向里推活塞 B．迅速向外拉活塞 C．缓慢向里推活塞 D．缓慢向外拉活塞
•用酒精灯给用活塞封住少量 水的试管加热，过一会试管 塞被冲出，水蒸汽的温度降 低了，为什么？
实验结论：只要所做的电功相等，则 系统温度上升的数值是相同的，即系统的 状态变化是相同的。
从焦耳的实验中可以得出什么结论？
1.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。
2.测出了热功当量（热与机械功之 间的当量关系），为热力学第一定 律和能量守恒定律的建立奠定了实 验基础。
改变内能的两种方式
1.功和内能 2.热和内能
物理选修3-3 第十章
热力学定律
第一节
功和内能
物体的内能与温度和体积的关系 温度变时分子动能变，体积变时分 子势能变，因此物体的内能决定于它的 温度和体积，但是这句话却不能作为判 断两物体内能大小的依据。如两物体温 度和体积均相同，而内能却没有确定的 O O 关系。再如，0 C的冰熔化成0 C的水体 积减小，不能就此认为其势能也减小， 而应该从改变内能的方式上分析,冰熔化 过程吸收热量，内能增加，而温度不变， 所增加的只是分子的势能。
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，这样的过程叫绝热过程
焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验
焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置—机械功
实验结论：只要重力所做的功相同，容 器内水温上升的数值都是相同的，即系统状 态的变化是相同的。
焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置—电功
为什么会呈现雾状？ 当用打气筒向瓶内打气时，外 界对系统做功，使得系统的内能增 加，温度升高，压强增大，使瓶塞 从瓶口中喷出。看到雾状物的原因 在于，在塞子突然跳起时，气体绝 热膨胀对外做功，内能减少，温度 下降，水蒸汽（或酒精蒸气）有一 部分被液化成小液滴
选修3-3内能
F
拉长的弹簧
A O B
原长的弹簧
压缩的弹簧
分子力与分子距离的关系曲线
F
O
r0
r
思考与讨论
甲分子固定，乙分子从无穷远处逐渐向甲靠近， 分子距离为ro时，分子力为0。
甲
ro
乙
1．当r<ro时，分子力表现为引力还是斥力？ 这个力对乙分子做什么功？ 分子势能增大还是减小？ 2．当r>ro时，分子力表现为引力还是斥力？ 这个力对乙分子做什么功？分子势能增大还是减小？ 3．分子势能何时最小？ 4．试规定两分子距离为无穷远时，它们的分子势能为0，在图 象中画出分子势能Ep与分子距离r的关系曲线，要求表现出Ep 的最小值的位置和Ep的大致变化趋势。
F
O r 0
Ep
r
分子势能与分子间的距离关系曲线（蓝色）
1、分子距离增大，分子势能是不是增大？
2、分子间距离变化，会引起体积变化。 当某个物体体积增大时，分子势能是不是增大？
记一记
பைடு நூலகம்内能的概念
物体中所有分子的热运动的动能和 分子势能的总和，叫物体的内能。
说一说
1 、冰块融化过程中，冰水混合物吸收热量， 从微观角度解释其内能的增加。
各速率区间的分子数 占分子总数的百分比 25
氧气分子速率分布
20
15 10 5 0 分子的速率 (单位m/s)
结论：各个分子动能大小不同，而且不断变化。
演示实验 在甲乙两个烧杯中分别倒入冷水和热水，然 后在烧杯中滴入品红溶液，观察注意观察扩散快 慢。
结论：温度越高，分子无规则热运动越 剧烈 。
思
类比分析 1、哑铃与地球之间存在相互吸引力，那么哑铃 和地球这个系统就具有了什么能？
高中物理人教版选修3-3教案《内能》
高中物理人教版选修3-3教案《内能》内能目标导航(1)知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志。
(2)知道什么是分子的势能；知道改变分子间的距离，分子势能就发生变化；知道分子势能跟物体体积有关。
(3)知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关。
(4)能够区别内能和机械能。
诱思导学１．分子动能（１）分子平均动能做热运动的分子，都具有动能，这就是分子动能。
由于分子运动的无规则性，若想研究单个分子的动能是非常困难、也是没有必要的。
热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，所以，重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，即分子平均动能。
（２）温度是物体分子热运动平均动能的标志。
说明：①温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的。
分子平均动能的大小由温度高低决定：温度升高，分子的平均动能增大；温度降低，分子的平均动能减小；温度不变，分子的平均动能不变。
温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，可能有个别的分子动能反而减小。
②分子的平均动能大小只由温度决定，与物质的种类无关。
也就是说，只要处于同一温度下，任何物质分子做热运动的平均动能都相同。
由于不同物质分子的质量不尽相同，因此，在同一温度下，不同物质分子运动的平均速率大小也不相同。
２．分子势能（１）分子势能由于分子间存在着相互作用力，所以分子间也有相互作用的势能。
这就是分子势能。
分子势能的大小有分子间的相互位置决定。
分子势能的变化非常类似于长度变化的弹簧中的弹性势能的变化。
（２）影响份子势能大小的身分份子势能的大小与份子间的距离有关，即与物体的体积有关。
份子势能的变化与份子间的距离发生变化时份子力做正功还是负功有关。
具体情况如下：①当份子间的距离r r时（此时类似于被拉伸的弹簧），份子间的作用力表现为引力，份子间的距离增大时，份子力做负功，因而份子势能随份子间距离的增大而增大。
【新教材】新人教版 物理 选修3-3 内能 课件
能 力
课
提
堂 互
C．两种气体分子热运动的总动能相等
升
动 ·
D．两种气体分子热运动的平均速率相等
突
破
考
点
菜单
物理·选修3-3
第七章 分子动理论
基
础
落
解析 因为温度是分子平均动能的标志，所以选项
实 ·
A 正确。因为氢气和氧气的分子质量不同，平均动能又
新 知 探 究
相等，所以两种气体分子的平均速率不同，由 Ek＝m2v2
第七章 分子动理论
基
础
落
实
·
新 知
如图7－5－1所示，分别向10 ℃和
探 究
50 ℃的水中滴入一滴红墨水，问：
综
合
(1)哪杯水中红墨水扩散得快？
训
练
(2)哪杯水中分子的平均动能大？
· 能
课 堂
(3) 影 响 分 子 平 均 动 能 的 因 素 是 什 图7－5－1
互 么？
力 提 升
动
· 突
提 示 (1)50 ℃ 的 水 ； (2)50 ℃ 的
练 ·
并不是分子平均速率的标志，所以即使温度相同，分
能 力
课
堂 子平均速率也不一定相同。
提 升
互
动
·
突
破
考
点
菜单
物理·选修3-3
第七章 分子动理论
基
础
落
实
·
新
知 探
1．(多选)当氢气和氧气温度相同时，下列说法正
究 确的是
综 合
训
A．两种气体分子的平均动能相等
练 ·
B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率
选修3-3 功和内能-热和内能 优秀课件
⑶ 实验现象
水由于摩擦
而温度上升
尽管各次悬挂重物的重量不同， 下落高度也不一样，但只要做
⑷ 实验结论
功相同，容器内水温上升的数 值都是相同的，即系统的状态
变化是相同的
3 绝热过程
系统内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，这样的过程叫做绝热过程。
结论： 使系统状态的绝热过程发生变化，做 功的数量只由过程始末状态决定，与 做功方法与做功过程无关。
焦耳的实验(Joule experiment)
焦耳实验揭示了热量与功之间确
定的当量关系（１卡＝4.186焦耳），
表明机械运动或电磁运动与热运动之
间是可以相互转化的．它启迪人们继
续发现了各种物质运动之间的相互转
做功和热传递的区别
1、做功使物体内能发生改变的时候，内能的改 变就用功数值来量度．外界对物体做多少功， 物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功， 物体的内能就减少多少．
热传递使物体的内能发生改变的时候，内能 的改变用热量来量度的．物体吸收多少热量， 物体的内能就增加多少；物体放出多少热量， 物体的内能就减少多少．
A( ．温)度升高，压强增大，内能减少 B．温度降低，压强增大，内能减少 C．温度升高，压强增大，内能增加 D．温度降低，压强减小，内能增加
图10－1－2
【思路点拨】 明确研究对象是密闭的气体，由功和内能的 关系得出温度的变化，再利用理想气体状态方程求解．
•【自主解答】 由F对密闭的气体做功，容器及活塞绝热， 则Q＝0，由功和内能的关系知理想气体内能增大，T升高， 再根据pV/T＝C，V减小，p增大，故选C.
描述系统两状态间差别与外界在 绝热过程中对系统做功的物理量
人教版 物理选修3-3 第十章 热力学定律
五. 能源和可持续发展
能量耗散：系统的内能流散到周围环境中，没 有办法把这些内能收集起来加以利用，这种现 象叫做能量耗散。 品质降低：能量从高度有用的形式降级为不大 可用的形式叫品质降低。 能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终 转化为低品质的内能。
四. 热力学第二定律的微观解释
1、几个重要概念 1）有序和无序 只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫 做有序；不符合某种确定规则的称为无序。
有序和无序是相对的。
2）宏观态和微观态 宏观态：符合某种规定、规则的状态， 叫做热力学系统的宏观态。 微观态：在宏观状态下，符合另外的规定、 规则的状态，叫做这个宏观态的微观态。 1）系统的宏观态所对应的微观态越多，此 宏观态的无序程度越大。 2）系统的宏观态所对应的微观态越多，此 宏观态出现的几率越大。 一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。
新能源：指目前尚未被人类大规模利用而有 待进一步研究、开发和利用的能源，如核能、 太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等。
第二类永动机？ 违背热力学第二定律！
注意以下两点》》 1）不管如何表述，热力学第二定律的实质 在于揭示了：一切与热现象有关的实际宏观 过程都是不可逆的。自然过程是按一定方向 进行的。 2）违背热力学第一定律的过程都不可能发 生。不违背热力学第一定律的过程不一定都 可以发生。（可能违背热力学第二定律）
1、热力学第二定律——克劳修斯表述 热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
热传递具有方向性！
机械能和内能的转化过程具有方向性！
热机的效率不可能达到100%！
2、热力学第二定律——开尔文表述 不可能从单一热库吸收热量，使之完全变 成功，而不产生其他影响。 热力学第二定律的所有表述都是等价的。
高中物理选修3-3-功和内能+热和内能
功和内能热和内能知识元改变内能的两种方式知识讲解一、功和内能1.功与系统内能改变的关系：做功可以改变系统的内能。
（1）外界对系统做功，系统的内能增加，在绝热过程中，内能的增量就等于外界对系统做的功，即：ΔU=U2-U1=W（2）系统对外界做功，系统的内能减少。
在绝热过程中，系统对外界做多少功，内能就减少多少，即W=-ΔE2.在绝热过程中，功是系统内能转化的量度3.功和内能的区别（1）功是能量转化的量度，是过程量，而内能是状态量（2）做功过程中，能量一定会发生转化，而内能不一定变化（3）内能变化时不一定有力做功，也可能是传热改变了物体的内能。
物体的内能大，并不意味着做功多二、热和内能1.传热与内能改变的关系（1）不仅对系统做功可以改变系统的热力学业状态，单纯的对系统传热也能改变系统的热力淡定状态，所以热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度（2）在单纯传热中，系统从外界吸收多少热量，内能就增加多少；系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少。
即：ΔU=U2-U1=Q2.传热改变物体内能的过程是物体间内能转移的过程3.内能与热量的区别内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下具有不同的内能，而热量是一个过程量，它表示由于传热而引起的内能变化过程中转移的能量，即内能的改变量。
如果没有传热，就无所谓热量，但此时物体仍有一定的内能例题精讲改变内能的两种方式例1.用力搓手感觉手会发热、冬天在阳光下觉得暖和等物理现象表明：____和_____在改变物体内能上可以起到相同的效果。
例2.关于热传递，下列说法中正确的是（）A．热传递的实质是温度的传递B．物体间存在着温度差，才能发生热传递C．热传递可以在任何情况下进行D．物体内能发生改变，一定是吸收或放出了热量例3.如图所示，在较厚的有机玻璃筒底部，放置少量易燃物，如蓬松的硝化棉。
迅速压下筒中的活塞，可看到硝化棉被点燃而发出火光。
对该实验现象的下列说法中正确的是（）A．这个实验说明功可以变成能B．这个实验说明做功可以改变筒内空气的内能C．用厚有机玻璃做筒和迅速压缩都是为了保证该过程为绝热过程D．活塞向下迅速压缩过程，筒内空气的分子平均动能和分子势能都增大了例4.小实验：将钢丝掰直后，快速来回弯曲，用手接触弯曲部分会感觉____，这是由于________________________________________。
选修3-3物体的内能 热和功
选修3-3物体的内能热和功要点一物体的内能1.对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是( )A.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大B.一定质量的理想气体在等温变化时,内能不改变,因而与外界不发生热交换C.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子永不停息地做无规则运动D.扩散现象说明分子间存在斥力答案 A要点二改变内能的两种方式2.下图为焦耳实验装置简图,用绝热性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.这个装置可测定热功当量B.做功增加了水的热量C.做功增加了水的内能D.功和热量是完全等价的,无区别答案 AC题型1 对做功和热传递改变物体内能的理解【例1】在如图所示的两端开口的“U”形管中,盛有同种液体,并用挡板K将液体隔成左、右两部分,左边液面比右边液面高.现打开挡板K,从打开挡板到两边液面第一次平齐的过程中,液体向外放热为Q,内能变化量为ΔU,动能变化量为ΔE k;大气对液体做功W1,重力做功为W2,液体克服阻力做功为W3,由功能关系可得:①W1=0 ②W2-W3=ΔE k③W2-W3=Q=ΔU④W3-Q=ΔU其中正确的是( )A.①②③B.①②④C.②③D.①③答案 B题型2 内能的理解【例2】关于物体的内能及其变化,下列说法正确的是( )A.物体温度改变时,其内能必定改变B.物体对外做功,其内能不一定改变;向物体传递热量,其内能不一定改变C.对物体做功,其内能必定改变;物体向外传出一定热量,其内能必定改变D.若物体与外界不发生热交换,则物体的内能必定不改变答案 B题型3 巧选研究对象【例3】如图所示,内壁光滑的圆柱形气缸竖直固定在水平地面上,气缸开口向上,一面积为0.01 m2的活塞密封了一定的空气,在活塞的上方竖直固定一支架,在支架的O点通过细线系一质量为m=8 kg的球,球心到O点的距离为L=2 m.活塞与支架的总质量为M=12 kg,已知当地的重力加速度g=10 m/s2,大气压强p=1.0×105 Pa,气缸和活塞都是绝热的.现将细线拉直到水平,稳定后由静止释放球,当球第一次运动到最低点时,活塞下降了h=0.2 m且恰好速度为零,此时细线中的拉力为T=252 N.求球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中气缸中的气体增加的内能ΔE.答案 228 J1.两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的作用力可以忽略).设甲固定不动,乙逐渐向甲靠近,直到不能再靠近的整个过程中( )A.分子力总是对乙做正功,分子间相互作用的势能总是减小B.乙总是克服分子力做功,分子间相互作用的势能总是增加C.先是乙克服分子力做功,然后分子力对乙做正功,分子间相互作用的势能是先增加后减小D.先是分子力对乙做正功,然后乙克服分子力做功,分子间相互作用的势能先减小后增加答案 D2.分子间的势能与体积的关系,正确的是( )A.物体的体积增大,分子间的势能增加B.气体分子间距离增大,分子间的势能减小C.物体的体积增大,分子间的势能有可能增加D.物体体积减小,分子间的势能增加答案 C3.1 g 100℃的水与 1 g 100℃的水蒸气相比较,下述说法中正确的是( )A.分子的平均动能与分子的总动能都相同B.分子的平均动能相同,分子的总动能不同C.内能相同D.1 g 100℃的水的内能小于1 g 100℃的水蒸气的内能答案 AD4.如图所示,绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分,K与气缸壁的接触是光滑的.两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用势能可忽略.现通过电热丝对气体a加热一段时间后,a、b各自达到新的平衡()A.a 的体积增大了,压强变小了B.b 的温度升高了C.加热后a 的分子热运动比b 分子热运动更剧烈D.a 增加的内能大于b 增加的内能 答案 BCD1.下列说法哪些是正确的( )A.水的体积很难被压缩,这是分子间存在斥力的宏观表现B.气体总是很容易充满容器,这是分子间存在斥力的宏观表现C.两个相同的半球壳吻合接触,中间抽成真空(马德堡半球),用力很难拉开,这是分子间存在吸引力的宏观表现D.用力拉铁棒的两端,铁棒没有断,这是分子间存在吸引力的宏观表现 答案 AD2.如图所示,甲分子固定在坐标原点O ,乙分子沿x 轴运动,两分子间的分子势能E p 与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示.图中分子势能的最小值为-E 0.若两分子所具有的总能量为0,则下列说法中正确的是 ( ) A.乙分子在P 点(x =x 2)时,加速度最大 B.乙分子在P 点(x =x 2)时,其动能为E 0 C.乙分子在Q 点(x =x 1)时,处于平衡状态 D.乙分子的运动范围为x ≥x 1 答案 BD3.气体分子运动具有下列特点( )A.气体分子间的碰撞频繁B.同种气体中所有的分子运动速率基本相等C.气体分子向各个方向运动的可能性是相同的D.气体分子的运动速率分布具有“中间多,两头少”的特点答案 ACD4.雨滴下落,温度逐渐升高,在这个过程中,有关说法正确的是( )A.雨滴内分子的势能都在减小,动能在增加B.雨滴内每个分子的动能都在不断增加C.雨滴内水分子的平均速率不断增大D.雨滴内水分子的势能在不断增大答案 C5.分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质.据此可判断下列说法中错误的是( )A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大C.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大D.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其它元素答案 B6.如图所示为悬浮在水中的一花粉微粒的布朗运动的情况.在一段时间内,从A点开始计时,每隔30 s记下一个位置,依次记为B、C、D、E、F,则 ( )A.图中的折线为此花粉的运动轨迹B.2 min内,此花粉的位移大小是AEC.第15 s时,此花粉应在AB的中点D.以上说法都不正确答案 B7.(2007·四川·14)如图所示,厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针,另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞.用打气筒慢慢向容器内打气,使容器内的压强增大到一定程度,这时读出温度计示数.打开卡子,胶塞冲出容器口后( )A.温度计示数变大,实验表明气体对外界做功,内能减少B.温度计示数变大,实验表明外界对气体做功,内能增加C.温度计示数变小,实验表明气体对外界做功,内能减少D.温度计示数变小,实验表明外界对气体做功,内能增加答案 C8.有甲、乙两种气体,如果甲气体内分子平均速率比乙气体内平均速率大,则( )A.甲气体温度,一定高于乙气体的温度B.甲气体温度,一定低于乙气体的温度C.甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度D.甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动的快答案 C9.(2007·北京·16)为研究影响家用保温瓶保温效果的因素,某位同学在保温瓶中灌入热水,先测量初始水温,经过一定时间后再测量末态水温.改变实验条件,先后共做了6次实验,实验数据记录如下表;序号瓶内水量（mL）初始水温（℃）时间（h）末态水温（℃）1 1 000 91 4 782 1 000 98 8 743 1 500 914 804 1 500 98 10 755 2 000 91 4 826 2 000 98 12 77下列研究方案中符合控制变量方法的是( )A.若研究瓶内水量与保温效果的关系,可用第1、3、5次实验数据B.若研究瓶内水量与保温效果的关系,可用第2、4、6次实验数据C.若研究初始水温与保温效果的关系,可用第1、2、3次实验数据D.若研究保温时间与保温效果的关系,可用第4、5、6次实验数据答案 A10.(2007·天津·20)A、B两装置,均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他条件都相同.将两管抽成真空后,开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内).水银柱上升至图所示位置停止.假设这一过程水银与外界没有热交换,则下列说法正确的是( )A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C.A和B中水银体积保持不变,故内能增量相同D.A和B中水银温度始终相同,故内能增量相同答案 B11.(2009·南京模拟)某学校物理兴趣小组组织开展一次探究活动,想估算地球周围大气层空气的分子个数.一学生通过网上搜索,查阅得到以下几个物理量数据:已知地球的半径R=6.4×106m,地球表面的重力加速度g=9.8 m/s2,大气压强p0=1.0×105Pa,空气的平均摩尔质量M=2.9× 10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数N A=6.0×1023 mol-1.(1)这位同学根据上述几个物理量能估算出地球周围大气层空气的分子数吗?若能,请说明理由;若不能,也请说明理由.(2)假如地球周围的大气全部液化成水且均匀分布在地球表面上,估算一下地球半径将会增加多少?(已知水的密度ρ=1.0×103kg/m 3) 答案 (1)能 1.1×1044个 (2)10 m12.在标准状况下,有体积为V 的水和体积为V 的可认为是理想气体的水蒸气.已知水的密度为ρ,阿伏加德罗常数为N A ,水的摩尔质量为M A ,在标准状况下水蒸气的摩尔体积为V A ,求:(1)标准状况下水分子与水蒸气分子的平均动能的大小关系. (2)它们中各有多少个水分子. 答案 (1)相等 (2)A AN MVρA AN V V13.离子显微镜由半径约为10 cm 的球形玻璃容器和一根钨针组成,钨针的针尖放在容器的中心,如图甲所示,针尖的表面可以看做是半径非常小的球面.近代金属加工技术可以做到使这个球面半径约为5×10-6 cm.在球形容器的内表面涂上一薄层导电物质,像电视荧光屏那样,在快速粒子的打击下可以发光.在导电层和针尖之间加上高电压,使导电层带负电,针尖带正电.在球形容器中充满低压氦气,当无规则运动的氦原子与针尖上的钨原子碰撞时,由于氦原子失去电子成为正离子,氦离子在电场力作用下沿球半径运动,以很大的速度打到球形容器的内表面上使之发光,这样,就出现了钨针针尖上原子分布的图样.如图乙所示,弧长ab 表示相邻两个钨原子间的距离,弧长AB 表示它们在球形容器内表面上的像之间的距离,现测得弧长AB =4×10-2 cm,试计算:(1)离子显微镜的放大率. (2)估算钨原子的直径. 答案 (1)2×106倍(2)2×10-8 m。
物理选修3-3_7.5内能
温度是表示 物体的冷热 程度．
注意点
同一温度下，不同 物质分子的平均动 能都相同．但由于 不同物质的分子质 量不一定相同．所 以分子热运动的平 均速率也不一定相 同．
温度反映的是大量 分子平均动能的大 小，不能反映个别 分子的动能大小， 同一温度下，各个 分子的动能不尽相 同．
二.分子的势能
内能参考答案
1.分子的平均动能 温度 表示物体的冷热程度 相对位置 体积 2.D 3.B 4.AC 5.动 分子势 温度 体积 6.能量 内能 7.50℃的水 5kg的水 8.CD 9.B 10.不对。与车厢动能对应的是机械能，与组成 车厢的分子动能对应的是内能 11.ABC 12.B C 13. C
它们之间可以转化
内能与机械能的区别
内能是由大量分子的热运动和分子的相对位置
所决定的能，内能中的动能和势能是物体内分子的 全部动能和势能 机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的 能，机械能中的动能和势能为物体的动能和势能 机械能可以为零；内能不为零
它们之间可以转化
经典例题1
质量相等的氢气和氧气,温度相同,不考虑分 子间的势能,则 A.氧气的内能较大 B.氢气的内能较大 C.两者内能相等 D.氢气分子的平均动能较大
热力学系统的平衡态是一种动态平衡,组成系统 的分子仍在不停地做无规则运动,只是分子运动 的平均效果不随时间变化,表现为系统的宏观性 质不随时间变化. 平衡态是一种理想情况,因为系统完全不受外界 影响是不可能的.
热平衡与温度——温度
•温度
温度是表示物体冷热程度的物理量，反 映了组成物体的大量分子的无规则运动 的激烈程度。
经典例题4
有两个分子，用r表示它们之间的距离，当 r =r0 时，两分子间的斥力和引力相等，使两分子从相 距很远处（r>> r0 ）逐渐靠近，直至不能靠近为 止（r< r0 ）．在整个过程中两分子间相互作用的 势能 A．一直增加 B．一直减小 C．先增加后减小 D．先减小后增加
选修3-3热和内能教案
第2节热和内能目标导航1．知道热传递的三种方式。
2．理解热传递是改变系统内能的一种方式。
3．知道传递的热量与内能变化的关系。
4．知道热传递与做功对改变系统的内能是等效的。
诱思导学1．热传递①热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，叫做热传递。
②热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。
2．热传递的实质：热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。
传递能量的多少用热量来量度。
3．传递的热量与内能改变的关系①在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少。
即ΔU= Q吸②在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少。
即Q放= -ΔU4．热传递具有方向性，热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会自发的从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分。
5．改变系统内能的两种方式：做功和热传递。
做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是等效的，都能引起系统内能的改变，但是它们还是有重要区别的。
做功是系统内能与其它形式的能之间发生转化，而热传递只是不同物体（或物体不同部分）之间内能的转移。
典例探究例1 如果铁丝的温度升高了，则（）A.铁丝一定吸收了热量B.铁丝一定放出了热量C.外界可能对铁丝做功D.外界一定对铁丝做功解析：做功和热传递对改变物体的内能是等效的，温度升高可能是做功，也可能是热传递。
故C正确。
答案：C友情提示：铁丝的温度升高从结果我们无法判断是哪种方式改变了内能，因为做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
例2 下列关于热量的说法，正确的是（）A.温度高的物体含有的热量多B.内能多的物体含有的热量多C.热量、功和内能的单位相同D.热量和功都是过程量，而内能是一个状态量解析：热量和功都是过程量，而内能是一个状态量，所以不能说温度高的物体含有的热量多，内能多的物体含有的热量多；热量、功和内能的单位相同都是焦耳。
粤教版高二物理选修3-3第一章第05节 物体的内能
联系
内能 微观分子热运动
分子动能、分子势能
机械能
宏观物体机械运动
物体动能、重力 势能或弹性势能
物质的量、物体的 温度和体积
永远不等于零
物体的机械运动的速度、
相对于零势能面的高度
或弹性形变量 一定条件下 可以等于零
在一定条件下可以相互转化
课堂小结 物 体 的 内 能
分子 动能
分子 势能
分子B从无穷远处向固定的分子A运动
r0
A
B
1. r > r0，分子力做什么功？分子势能如何变化？ 2. r < r0，分子力做什么功？分子势能如何变化？ 3. 分子势能何时最小？
4. 画出分子势能Ep与分子间距离r的关系图像， 规定无穷远处分子势能为0。
分子势能与分子力做功的关系
①当r>r0时，分子力表现为 引力 ，若r减小，
1.平均动能只与温度有关，平均速率还与分子质量有关 2.分子的总动能与平均动能和分子数有关 3.温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映 个别分子的动能大小
一、分子动能
决定分子总动能的因素
微观上看： 与分子的个数和平均动能有关 。 宏观上看： 与物质的量和温度有关 。
分子总动能 不变，内能 增大
EP=0
特别提醒：当r=r0时,分子势能最小且小于零. EP的正负表示大小
二、分子势能
决定分子势能的因素
微观上看： 与分子间的距离有关
。
宏观上看： 与物体的体积有关
。
三、物体的内能
1．定义：物体中_所__有__分__子__热__运__动__的__动__能__和_分__子__势__能_ 的总和，叫物体的内能．
物理选修3-3教材梳理第十章2.热和内能含解析
庖丁巧解牛知识·巧学一、热传递1.定义：热量从物体的一部分传递到另一部分，或从一个物体传递给另一个物体的物理过程。
2。
热传递的方式:传导、对流、辐射。
辨析比较热传导过程发生在相互接触的两固体之间，或同一物体的不同部分间,如用酒精灯灼烧铁棒的一端，另一端会发烫，这主要是通过热传导来传递热量，而热对流发生在气体、液体的传热过程中，如加热水壶的底部，表层的水温也上升；冬天暖气片能使整间房屋里的气温上升，这都是靠对流来完成的,晒衣服时，衣服温度升高,主要是太阳依靠热辐射来传递热量的.3.热传递的条件：两物体间存在温度差。
误区警示只要存在温度差，热传递过程就会进行,与原来物体内能的多少无关。
热传递过程能量可以由内能大的物体传到内能小的物体上，也可以由内能小的物体传到内能大的物体上.4.热传递的实质是内能的转移。
二、热和内能1。
热量:在单纯的传热递过程中系统内能改变的量度.或者这样表述:系统在单纯的传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q,即ΔU=Q.误区警示热量是用来衡量热传递过程中内能变化的一个物理量，是一个过程量.因此只有在热传递过程中才谈热量。
热量和内能是两个截然不同的概念，内能是状态量，我们说物体在一定状态下有内能，而不能说有热量.2。
热传递和内能变化的关系热传递改变物体内能的过程是物体间内能转移的过程，热传递使物体的内能发生变化时，内能改变的多少可用热量来量度。
物体吸收了多少热量，物体的内能就增加多少;物体放出了多少热量,物体的内能就减少多少。
3.做功和热传递在改变物体内能上的关系(1）两种方式的区别做功：其他形式的能和内能之间的转化，当机械能转化为内能时，必须通过物体的宏观运动才能实现。
热传递：物体间内能的转移，即内能从物体的一部分传到另一部分,或从一个物体传递给另一物体，它是在分子相互作用下，通过分子的微观运动来达到内能的改变的,物体间发生热传递的必要条件是存在温度差。
教科版高中物理选修3-3：《温度 内能 气体的压强》课件-新版
四、正确理解气体压强的微观意义 1．气体压强的产生：单个分子碰撞器壁的冲 力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁， 就对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子 动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体 分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．
2．决定气体压强大小的因素 (1)微观因素 ①气体分子的密集程度：气体分子密集程度(即单位 体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位 面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大； ②气体分子的平均动能：气体的温度高，气体分子 的平均动能就大，每个气体分子与器壁的碰撞(可视 为弹性碰撞)给器壁的冲力就大；从另一方面讲，分 子的平均速率大，在单位时间内器壁受气体分子撞 击的次数就多，累计冲力就大，气体压强就越大．
说明：内能是对一个宏观物体而言，不存在某个分
子内能的说法．物体的内能跟物体机械运动状态无
关．
三、气体的压强 1．气体的压强是__大__量_气__体__分__子__频_繁__持__续__地__碰__ _撞__器__壁___而产生的．气体压强就是大量气体分 子作用在器壁单位面积上的平均作用力．
2．影响气体压强的两个因素：一是气体分子的 _平_均__动__能____，二是分子的_密__集__程__度___．从两个 因素中可见一定质量的气体的压强与__温__度__、 _体__积___两个参量有关．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2．如图2－2－2所示，甲分子固定在坐标原点O， 乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分 子间距离的关系如图中曲线所示．F＞0表示斥力， F＜0表示引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位 置．现把乙分子从a处由静止释放，则( )
图2－2－2
A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速 运动 B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度 最大 C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子 势能一直增加 D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子 势能一直增加
高中物理选修3-3第七章 分子动理论5 内能
5内能[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道温度是分子平均动能的标志.2.明确分子势能与分子间距离的关系.3.理解内能的概念及其决定因素.4.了解内能和机械能的区别．科学思维：通过分析分子力做功情况，判断分子势能的变化情况，从而确定分子势能与分子间距离的关系．一、分子动能1．分子动能：由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能量．2．分子的平均动能所有分子热运动动能的平均值．3．温度是物体分子热运动的平均动能大小的唯一标志．二、分子势能1．分子势能：由分子间的相互位置决定的能．2．决定因素(1)宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关．(2)微观上：分子势能与分子之间的距离有关．三、内能1．内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和．2．普遍性：组成任何物体的分子都在做着无规则的热运动，所以任何物体都具有内能．3．相关因素(1)物体所含的分子总数由物质的量决定．(2)分子热运动的平均动能由温度决定．(3)分子势能与物体的体积有关．故物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定，同时受物态变化的影响．1．判断下列说法的正误．(1)温度反映了每个分子热运动的剧烈程度．(×)(2)温度是分子平均动能的标志．(√)(3)分子的势能是由分子间相互位置决定的能量，随分子间距的变化而变化．(√)(4)温度高的物体内能大．(×)2．(1)1千克10 ℃的水比10千克2 ℃的铁的分子的平均动能________．(2)质量和体积一定的同种气体，温度高时气体的内能________．答案(1)大(2)大一、分子动能(1)为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能？(2)物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？(3)物体运动的速度越大，其分子的平均动能也越大吗？答案(1)分子动能是指单个分子热运动的动能，但分子是无规则运动的，因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能都不尽相同，所以研究单个分子的动能没有意义，我们主要关心的是大量分子的平均动能．(2)温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的．所以物体温度升高时，个别分子的动能可能减小，也可能不变．(3)不是．分子的平均动能与宏观物体运动的速度无关．1．单个分子的动能(1)定义：组成物体的每个分子都在不停地运动，因此每个分子都具有动能．(2)由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义．2．分子的平均动能(1)定义：物体内所有分子的动能的平均值．(2)决定因素：温度是分子热运动的平均动能的标志．温度升高，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小或不变，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的．3．物体内分子的总动能物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积．物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关．例1(多选)当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法正确的是()A．两种气体分子的平均动能相等B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率C．两种气体分子热运动的总动能相等D．两种气体分子热运动的平均速率相等答案AB解析因为温度是分子平均动能的标志，温度相同，则分子平均动能相同，故选项A正确．因为氢气分子的质量小于氧气分子的质量，而分子平均动能又相等，所以氢气分子的平均速率大，故选项D错误，B正确．虽然气体质量和分子平均动能(温度)都相等，但由于气体摩尔质量不同，分子数目就不相等，故选项C错误．由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同.二、分子势能(1)功是能量转化的量度，分子力做功对应什么形式的能量变化呢？(2)若分子力表现为引力，分子间距离增大时，分子力做什么功？分子势能如何变化？分子间距离减小时，分子力做什么功？分子势能如何变化？(3)若分子力表现为斥力，分子力做功情况以及分子势能的变化情况又如何呢？答案(1)分子力做功对应分子势能的变化(2)负功分子势能增加正功分子势能减小(3)分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小；分子间距离减小时，分子力做负功，分子势能增大．1．分子力、分子势能与分子间距离的关系分子间距离r＝r0r＞r0，r增大r＜r0，r减小分子力等于零表现为引力表现为斥力分子力做功分子力做负功分子力做负功分子势能最小随分子间距离的增大而增大随分子间距离的减小而增大分子势能与分子间的距离的关系图象如图1所示．图12．分子势能的特点由分子间的相互位置决定，随分子间距离的变化而变化．分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关．3．分子势能的影响因素(1)宏观上：分子势能跟物体的体积有关．(2)微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与r的关系不是单调变化的．例2A、B两分子的距离等于分子直径的10倍，若将B分子向A分子靠近，直到不能再靠近的过程中，关于分子力做功及分子势能的变化说法正确的是()A．分子力始终对B做正功，分子势能不断减小B．分子力先对B做正功，而后B克服分子力做功，分子势能先减小后增大C．B分子先克服分子力做功，而后分子力对B做正功，分子势能先增大后减小D．分子间的距离不断减小，所以分子势能不断增大答案 B解析将B分子从距离等于分子直径10倍处向A分子靠近，分子力先表现为引力，引力做正功，分子势能减小，当r小于r0时，分子力表现为斥力，分子力又做负功，分子势能增加，B正确．1．分子势能的变化情况只与分子力做功相联系．分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大．分子力做功的大小等于分子势能变化量的大小．2．讨论分子势能变化时，绝不能简单地由物体体积的增大、减小得出结论．导致分子势能变化的原因是分子力做功．例3(多选)(2019·济宁市高二下期末)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图2所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子仅在分子力作用下，由静止开始相互靠近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法中正确的是()图2A．在r＝r0时，分子势能为零B．在r＝r0时，分子势能最小，但不为零C．在r>r0阶段，分子势能一直减小D．在r<r0阶段，分子势能先减小后增加答案BC解析因为两分子相距无穷远时分子势能为零，在r＝r0时，斥力和引力大小相等，方向相反，分子力合力为零，分子势能最小，但不为零，A错误，B正确；在r>r0阶段，随着两分子的靠近，分子间表现为引力，引力做正功，分子势能一直减小，C正确；在r<r0阶段，分子间作用力表现为斥力，在两分子靠近的过程中，分子力做负功，分子势能一直增加，D错误．分子势能图象问题的解题技巧1．要明确分子势能、分子力与分子间的距离关系图象中拐点的不同意义．分子势能图象的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0，分子力图象与r轴交点的横坐标表示平衡距离r0.2．要把图象上的信息转化为分子间的距离，再求解其他问题．三、内能(1)结合影响分子动能和分子势能的因素，从微观和宏观角度讨论影响内能的因素有哪些？(2)物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可以为零吗？答案(1)微观上：物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离．宏观上：物体的内能取决于物体所含物质的量、温度和体积及物态．(2)物体的机械能变化时其温度和体积不一定变化，因此其内能不一定变化，两者之间没有必然联系．组成物体的分子在做永不停息的无规则运动，因此物体的内能不可能为零．1．内能的决定因素(1)宏观因素：物体内能的大小由物质的量、温度和体积三个因素决定，同时也受物态变化的影响．(2)微观因素：物体内能的大小由物体所含的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定．2．温度、内能和热量的比较(1)温度宏观上表示物体的冷热程度，是分子平均动能的标志．(2)内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和．(3)热量指在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少，等于物体内能的变化量．3．内能和机械能的区别与联系内能机械能对应的运动形式微观分子热运动宏观物体机械运动常见的能量形式分子动能、分子势能物体动能、重力势能、弹性势能影响因素物质的量、物体的温度、体积及物态物体的质量、机械运动的速度、相对于零势能面的高度、弹性形变量大小永远不等于零一定条件下可以等于零联系在一定条件下可以相互转化4.物态变化对内能的影响一些物质在物态发生变化时，如冰的熔化、水在沸腾时变为水蒸气，温度不变，此过程中分子的平均动能不变，由于分子间的距离变化，分子势能变化，所以物体的内能变化．例4下列说法正确的是()A．铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变B．物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大C．A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能D．A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同答案 D解析温度是分子平均动能的标志，内能是所有分子热运动动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能变化，A项错误；两物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但分子的平均速率可能不同，故D项正确；最易出错的是认为有热量从A传到B，A的内能肯定大，其实有热量从A传到B，只说明A的温度高，内能大小还要看它们的总分子数和分子势能等因素，故C项错误；机械运动的速度与分子热运动的平均动能无关，故B项错误．比较物体内能的大小和判断内能改变的方法具体比较和判断时，必须抓住物体内能的大小与分子总数、温度、物体的体积及物态等因素有关，结合能量守恒定律，综合进行分析．(1)当物体质量m一定时(相同物质的摩尔质量M相等)，物体所含分子数n就一定．(2)当物体温度一定时，物体内部分子的平均动能就一定．(3)当物体的体积不变时，物体内部分子间的相对位置就不变，分子势能也不变．(4)当物体发生物态变化时，要吸收或放出热量，使物体的温度或体积发生改变，物体的内能也随之变化．1．(分子动能)关于温度与分子动能的关系，下列说法正确的是()A．某物体的温度为0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零B．温度是分子热运动平均动能的标志C．温度较高的物体，其分子平均动能较大，则分子的平均速率也较大D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高答案 B解析某物体温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地做无规则运动，A错误；温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，但由于分子的质量不一定相同，则分子平均速率不一定大，B正确，C错误；物体内分子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关，物体的运动速度越大，不能代表物体内部分子的热运动越激烈，所以物体的温度不一定高，D错误．2．(分子力和分子势能)下列关于分子力和分子势能的说法正确的是()A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小答案 C解析当分子力表现为引力时，分子间距离增大，分子力可能先增大后减小，也可能一直减小，分子力做负功，分子势能增大，所以A、B错误；当分子力表现为斥力时，分子间距离减小，分子力增大，分子力做负功，分子势能增大，所以C正确，D错误．3．(分子力和分子势能)下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是()答案 B解析当r<r0时，分子力表现为斥力，随分子间距离r增大，分子势能E p减小；当r>r0时，分子力表现为引力，随分子间距离r增大，分子势能E p增大；当r＝r0时，分子力为零，此时分子势能最小，故选项B正确．4．(内能)关于物体的内能，下列说法中正确的是()A．机械能可以为零，但内能永远不为零B．温度相同、质量相同的物体具有相同的内能C．温度越高，物体的内能越大D．0 ℃的冰的内能与等质量的0 ℃的水的内能相等答案 A解析机械能是宏观能量，可以为零，而物体内的分子在永不停息地做无规则运动，且存在相互作用力，所以物体的内能永不为零，A项正确；物体的内能与物质的量、温度和体积及物态有关，B、C、D错误．一、选择题考点一分子动能1．(多选)对于20 ℃的水和20 ℃的水银，下列说法正确的是()A．两种物体的分子的平均动能相同B．水银分子的平均动能比水的大C．两种物体的分子的平均速率相同D．水银分子的平均速率比水分子的平均速率小答案AD解析温度是分子平均动能的标志，温度相同的物体的分子的平均动能相同，故A对，B错；由水银的摩尔质量大于水的摩尔质量，知D 对，C 错．2．(多选)下列关于分子动能的说法，正确的是( )A ．物体的温度升高，每个分子的动能都增加B ．物体的温度升高，分子的平均动能增加C ．如果分子的质量为m ，平均速率为v ，则平均动能为12m v 2 D ．分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子的总数之比答案 BD解析 温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增加，但是其中个别分子的动能却有可能减小，A 错，B 对；分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子总数的比值，所以C 错，D 对．3．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中，温度保持不变，体积增大，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是( )A ．气体分子间的作用力增大B ．气体分子的平均速率增大C ．气体分子的平均动能减小D ．气体分子的平均动能不变答案 D解析 气泡在上升的过程中，内部气体温度不变，分子的平均动能不变，平均速率不变，体积增大，分子间的作用力减小，故D 正确．4．下列说法正确的是( )A ．只要温度相同，任何物体分子的平均动能都相同B ．分子动能指的是由于分子定向移动具有的动能C ．10个分子动能和势能的总和就是这10个分子的内能D ．温度高的物体分子平均速率小于温度低的同种物质组成的物体分子平均速率答案 A解析 温度是分子平均动能的标志，温度相同，则物体分子的平均动能相同，A 正确；分子动能是分子做无规则运动而具有的动能，B 错误；物体内能是对大量分子而言的，对于10个分子而言毫无意义，C 错误；若组成物体的物质相同，温度高的物体分子平均速率大，D 错误．考点二 分子势能与分子力的功5．分子具有与分子间距离有关的势能，这种势能叫做分子势能．关于分子势能下列说法中正确的是()A．分子间作用力做负功，分子势能一定减少B．分子间作用力做正功，分子势能一定减少C．分子间距离增大时，分子势能一定增加D．分子间距离减小时，分子势能一定增加答案 B解析分子力做正功，分子的动能增加，分子的势能减少，分子力做负功，分子动能减少，分子势能增加，A错误，B正确；在平衡位置以内，分子间距离增大时，分子势能减少，C 错误；在平衡位置以外，分子间距离减小时，分子势能减少，D错误．6.如图1所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲、乙两分子间的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现将乙分子从a移动到d的过程中，两分子间的分子力和分子势能同时都增大的阶段是()图1A．从a到b B．从b到cC．从b至d D．从c到d答案 D解析根据分子力做功与分子势能的关系，分子力做正功分子势能减少，分子力做负功分子势能增加，故D选项正确．7．(2019·上海市宝山区模拟)当两分子间距变化时分子势能变大了，则可以判定在此过程()A．分子力一定做了功B．分子力一定增大C．分子间距一定变大D．分子力一定是引力答案 A8．(多选)图2甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图象．由图象判断以下说法中正确的是()图2A．当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小且为零B．当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大而增大C．当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大D．当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力和分子势能都逐渐增大答案CD解析由题图可知，当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均达到最小，但此时分子力为零，而分子势能不为零，为负值；当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大先增大后减小，此时分子力做负功，分子势能增大；当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力逐渐增大，而此过程中分子力做负功，分子势能增大，由此知选项C、D正确．考点三内能、物体的机械能及综合应用9．(多选)(2018·全国卷Ⅱ改编)对于实际的气体，下列说法正确的是()A．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能B．气体的内能包括气体整体运动的动能C．气体的体积变化时，其内能可能不变D．气体的内能包括气体分子热运动的动能答案ACD解析实际气体的内能包括气体分子间相互作用的势能和分子热运动的动能，当气体体积变化时影响的是气体的分子势能，内能可能不变，所以A、C、D正确，B错误．10．关于物体的内能，以下说法正确的是()A．箱子运动的速度减小，其内能也减小B．篮球的容积不变，内部气体的温度降低，其气体的内能将减小C．物体的温度和体积均发生变化，其内能一定变化D．对于一些特殊的物体，可以没有内能答案 B解析物体的内能与物体的机械运动无关，故A错误；当气体的体积不变而温度降低时，气体的分子势能不变，分子的平均动能减小，气体的内能减小，故B正确；物体的温度和体积均发生变化时，物体内的分子势能和分子的平均动能都发生变化，其内能可能不变，故C错误；任何物体都有内能，故D错误．11．(2018·安阳市高二检测)关于物体的内能和机械能，下列说法正确的是()A．分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能B．物体的分子势能由物体的温度和体积决定C．物体的速度增大时，物体的内能增大D．物体的动能减小时，物体的温度可能升高答案 D解析分子具有热运动的动能，同时由于分子间存在着相互作用力而具有分子势能，所有分子的这两种能量的总和组成物体的内能．内能是物体具有的宏观物理量，而对单个分子来说，不存在分子内能的概念，A错误；分子势能与温度无关，由分子力做功决定，与分子间距有关，所以宏观上表现为与体积有关，B错误；物体的速度增大时，物体的动能增大，这里的动能是宏观物体的机械能中的动能，而不是分子的动能，C错误，D正确．二、非选择题12．三个瓶子分别盛有质量相同的氢气、氧气和氮气，它们的温度相同，则分子平均速率最大的是__________；在不计分子势能的情况下，气体内能最大的是________．答案氢气氢气13．(1)1 kg的40 ℃的水跟1 kg的80 ℃的水哪个内能多？(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水哪个内能多？(3)一杯100 ℃的开水跟一池塘常温下的水哪个内能多？(4)1 kg的100 ℃的水跟1 kg的100 ℃的水蒸气哪个内能多？答案见解析解析(1)两者质量一样，同种物质，所以分子数目一样，而80 ℃的水比40 ℃的水的水分子平均动能大，若不考虑水的膨胀引起的体积微小变化，则1 kg的80 ℃的水的内能多．(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水比较，2 kg的40 ℃的水内能多，因为后者分子数目多．(3)虽然100 ℃的开水的水分子平均动能较大，但池塘的水的分子数比一杯水的分子数多得多，故一池塘常温下的水的内能比一杯100 ℃的开水的内能多．(4)它们的质量相等，因而所含分子数相等，分子的平均动能也相同，但100 ℃的水蒸气分子势能比100 ℃的水的分子势能大，故1 kg的100 ℃的水蒸气的内能比1 kg的100 ℃的水的内能多．。
高中物理 第七章 分子动理论 第5节 内能练习(含解析)新人教版选修3-3
第5节 内能1．知道什么是分子动能，知道温度是分子热运动平均动能的标志。
2．知道什么是分子势能，知道分子势能与分子间距离和物体体积的关系。
3．知道什么是内能，知道决定物体内能大小的因素。
一、分子动能 1．定义：分子由于□01永不停息地做无规则运动而具有的能。
2．分子热运动的平均动能：所有□02分子的热运动的动能的□03平均值。
3．温度的微观意义：温度是□04分子热运动的平均动能的标志。
二、分子势能1．定义：分子间由于存在□01分子力，因此分子组成的系统具有由分子间的□02相互位置决定的势能，这种势能叫做分子势能。
2．分子势能的决定因素(1)微观上：分子势能与分子之间的□03距离有关。
(2)宏观上：分子势能的大小与物体的□04体积有关。
三、内能1．定义：物体中所有分子的热运动□01动能与□02分子势能的总和。
2．决定因素(1)分子热运动的平均动能由□03温度决定。
(2)分子的势能与物体的□04体积有关。
(3)物体的内能由□05物质的量、□06温度、□07体积共同决定。
判一判(1)温度高的物体，分子的平均动能一定大。
( )(2)分子势能可以为正值、负值、零值。
( )(3)物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能也越大。
( )提示：(1)√(2)√(3)×课堂任务对分子动能的理解1．单个分子的动能由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也是不同的，所以单个分子的动能没有意义。
2．分子热运动的平均动能(1)热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能。
(2)温度是分子热运动的平均动能的标志，这是温度的微观意义，在相同温度下，各种物质分子热运动的平均动能都相同，由于不同物质分子的质量不一定相同，因此相同温度时不同物质分子热运动的平均速率不一定相同。
物体温度升高，分子热运动加剧。
分子热运动的平均动能增大，但并不是每一个分子的动能都变大。
教科版选修3-3 第4章 第2节 热力学第一定律
第2节热力学第一定律一、改变物体内能的两种方式1．改变内能的两种方式：做功和热传递。
2．做功：外力对物体做功，可以使物体的内能增加。
3．热传递：没有做功而使物体内能改变的物理过程。
4．做功和热传递对物体内能的改变是等效的，但本质不同。
二、热力学第一定律1．定义：功、热量跟内能改变之间的定量关系。
2．数学表达式：ΔU＝Q＋W。
1．判断：(1)物体吸收热量，内能一定增大。
( )(2)物体对外做功，内能一定减小。
( )(3)物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变。
( )(4)物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变。
( )答案：(1)×(2)×(3)√(4)×2．思考：运用所学物理知识分析古代人“钻木取火”的原理是什么？提示：“钻木取火”即人对木头做功，使木头的内能增大，温度升高，当温度达到木头的着火点时，木头便开始燃烧，即利用做功的方式改变木头的内能。
1.2内能是由系统的状态决定的，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方式来完成。
热量是热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，离开过程则毫无意义。
就某一状态而言，只有“内能”，不能谈到“热量”或“功”。
(1)内能是状态量，热量、功是过程量。
(2)热量、功、内能本质是不同的。
1．物体的内能增加了20 J，下列说法中正确的是( )A．一定是外界对物体做了20 J的功B．一定是物体吸收了20 J的热量C．一定是物体分子动能增加了20 JD．物体分子的平均动能可能不变解析：选D 做功和热传递都可以改变物体内能，物体内能改变20 J，其方式是不确定的，因此A、B 错误；物体内能包括所有分子的平均动能和分子势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能三者决定，故C错误。
1.(1)对ΔU＝Q＋W的理解：热力学第一定律将单纯的绝热过程和单纯的热传递过程中内能改变的定量表述推广到一般情况，既有做功又有热传递的过程，其中ΔU表示内能改变的数量，W表示做功的数量，Q 表示外界与物体间传递的热量。
高二物理选修3-3 热力学第一定律
高二物理选修3-3 热力学第一定律【知识要点】1.热力学第一定律（1）.一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
这个关系叫做热力学第一定律。
其数学表达式为：ΔU=W+Q（2）.与热力学第一定律相匹配的符号法则（3）热力学第一定律说明了做功和热传递是系统内能改变的量度，没有做功和热传递就不可能实现能量的转化或转移，同时也进一步揭示了能量守恒定律。
（4）应用热力学第一定律解题的一般步骤：①根据符号法则写出各已知量（W、Q、ΔU）的正、负；②根据方程ΔU=W+Q求出未知量；③再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。
2.能量守恒定律⑴能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。
这就是能量守恒定律。
⑵热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的具体体现。
⑶能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。
3.第一类永动机不可能制成任何机器运动时只能将能量从一种形式转化为另一种形式，而不可能无中生有地创造能量，即第一类永动机是不可能制造出来的。
【典型例题】例1．一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各式中正确的是（）A.W=8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=4×104JB.W=8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－2×105JC.W=－8×104J，ΔU =1.2×105J ，Q=2×104JD.W=－8×104J，ΔU =－1.2×105J ，Q=－4×104J例2．一定质量的理想气体经过一系列过程，如图所示．下列说法中正确的是( )a→过程中，气体体积增大，压强减小，气体吸热A.bb→过程中，气体压强不变，体积增大，气体对外做功B.cC.a c →过程中，气体压强增大，体积变小，气体吸热D.a c →过程中，气体内能增大，体积不变例３．水在1个标准大气压下沸腾时，汽化热为L=2264 J/g ，这时质量m=1g 的水变为水蒸气，其体积由V1=1.043 cm3变为V2=1676 cm3，在该过程中水增加的内能是多少？例4．“和平号”空间站己于2001年3月23日成功地坠落在南太平洋海域，坠落过程可简化从为一个近圆轨道（可近似看作圆轨道）开始．经过与大气摩擦，空间站的大部分经过升温、熔化、最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海．此过程中，空间站原来的机械能中除一部分用于销毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量Ｅ’通过其他方式散失（不考虑坠落过程中化学反应的能量）．（1）试导出下列各物理量的符号表示散失能量Ｅ’的公式． （2）算出Ｅ’的数值（结果保留两位有效数字）． 坠落开始时空间站的质量Ｍ＝1. 57×105㎏； 轨道离地面的高度为h =146km ； 地球半径为Ｒ＝6.4×106m ；坠落空间范围内重力加速度可看作g =10m/s 2； 入海残片的质量m =1.2×104㎏； 入海残片的温度升高△Ｔ＝3000K ； 入海残片的入海速度为声速v =340m/s ；空间站材料每1千克升温1k 平均所需能量Ｃ=1.0×103J ； 每销毁1千克材料平均所需能量7100.1⨯=μJ【当堂反馈】１．如题图，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。
教科版选修3-3 第18点 改变内能的两种方式的比较
第18点改变内能的两种方式的比较1．做功和热传递是改变内能的两种方式在单纯做功过程中，外界对物体做了多少功，物体内能就增加多少；物体对外界做了多少功，物体内能就减少多少，此时有W＝ΔU.在单纯热传递过程中，物体吸收了多少热量，物体内能就增加多少；物体放出了多少热量，物体内能就减少多少，此时有Q＝ΔU.2．做功和热传递在改变物体的内能上是等价的一杯水可以通过加热(热传递)的方法使温度升高到某一温度值，水的内能增加ΔU；也可以通过搅拌(做功)的方法使水温升高到同一温度值，水的内能增量相同．除非事先知道，否则我们无法区分是哪种方式使这杯水的内能增加的，因此，做功和热传递在改变物体内能上是等价的．3．做功和热传递的本质区别做功使物体内能改变的过程是一个宏观过程，是机械能转化为内能的过程；热传递使物体内能改变的过程是一个微观过程，是物体间内能的转移过程，没有能量形式的转化．对点例题下列关于做功和热传递的说法中正确的是( )A．做功和热传递的实质是相同的B．做功和热传递在改变物体内能上是等价的C．做功和热传递是对同一过程中的两种说法D．做功和热传递是不可能同时发生的解题指导做功和热传递在改变物体内能上是等价的，但本质不同，做功是将其他形式的能量转化为内能或将内能转化为其他形式的能量的过程；热传递是将一个物体的内能传递给另一个物体的过程，且做功和热传递可以同时进行．故正确选项为B.答案 B规律总结正确解答本题的关键是理解做功和热传递的区别与联系．做功过程涉及能量的转化，必须通过宏观的运动来实现；热传递过程只是能量的转移，没有能量形式的变化，其发生的唯一条件是温度差．两过程是各自独立的，可以同时发生，也可以不同时发生．(多选)用下列方法改变物体的内能，属于做功方式的是( )A．搓搓手会感到手暖和些B．汽油机汽缸内被压缩的气体C．车刀切下的炽热的铁屑D．物体在阳光下被晒热答案ABC。
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分子力与分子距离关系
F
O
ro
r
分子势能的变化 甲分子固定，乙分子从无穷远处逐渐向甲靠近， 分子距离为ro时，分子力为0。
思考与讨论
甲
F ro
F
运动方向
乙
1．当r>ro时，分子力对乙分子做什么功？ 分子势能增大还是减小？ 2．当r<ro时，分子力对乙分子做什么功？ 分子势能增大还是减小？
3．分子势能何时最小？
高中物理选修3-3 第顾
分子动理论基本观点
1、物体由大量分子组成。 2、分子永不停息地做无规则运动。 3、分子间存在相互作用力。
思
考
在同一温度下，物体中各个分子的运动速率 是不是相同的？每个分子速率是否不断变化？ 速率各不相同、而且不断变化 各个分子运动的动能也各不相同，而且不断变化。 大量分子动能平均值叫分子热运动的平均动能。
３、关于内能概念的说法，正确的是（ C） A．温度高的物体，内能一定大 B．物体吸收热量，温度一定升高 C．0oC冰融化成0oC的水，内能一定增大 D．物体温度升高，内能一定增大
课堂小结
1、物体温度是它的分子热运动平均动能的标志。 2、分子势能与分子间距离的关系。 3、物体内分子势能和物体体积的关系。 4、物体内能的概念 5、物体内能和机械能的区别
4．试规定两分子距离为无穷远时，它们的分子势能为0，试画 出分子势能Ep与分子距离r的关系曲线，要求表现出Ep的最小 值的位置和Ep的大致变化趋势。
势能的正负表示大小
Ep
O
ro
r
分子势能与分子距离关系
Ep
O
r1
r2
ro
r3 r
分子势能与分子距离关系
一个分子固定，另一个分子从r1到r2过程中分 子势能 减小 ，从r2到r0过程中分子势能 减小 ，从 r0到r3过程中分子势能 增大 。
氧气可知，二者（ A ） A．分子数相同，分子平均动能也相同 B．分子数相同，分子平均动能不相同 C．分子数不同，分子平均动能相同 D．分子数不同，分子平均动能不相同
２、有关分子间势能与体积关系的下列说法中，
正确的是（ BD ） A．物体的体积增大，分子间势能增大 B．物体的体积增大，分子间势能有可能增大 C．物体的体积增大，分子间势能减小 D．物体的体积增大，分子间势能有可能减小
演示实验 在甲乙两个烧杯中分别倒入冷水和热水，然 后在烧杯中滴入品红溶液，注意观察扩散快慢。
结论：温度越高，分子无规则运动越 剧烈，
分子热运动的平均动能就会越大。
更加深入的理论研究表明：
物体温度 是它的分子热运动平均动能的标志。 解释
两杯水的温度不同，从微观上分析是什么不同造成的？
物体的分子平均动能只和温度有关，而和 物质的种类、物体质量、体积、压强等无关。
分子距离决定物体体积，
如果物体体积增大，
分子势能是不是增大？
内
能
物体中所有分子热运动的动能和分
子势能 的总和，叫物体的内能。
说一说 冰块融化时吸收的热量到哪去了？
迷你实验室
空气压缩实验。
内能和机械能
使哑铃向上运动，和静止在桌面上相比，
哪种情况下哑铃的内能大？
达标练习
1、比较100oC时的18g水蒸气和100oC时的32g
例题: 1、请比较3杯水中分子平均动能和分子总动能的大小
A
动能是否相同？
B
C
2、一个铁球一杯水的温度相同，它们的分子平均
演示实验 酒精灯加热冰水混合物，观察温度计示数变化。 温度计示数不变
冰水混合物吸收的能量到哪里去了呢？
类比分析
1、哑铃与地球之间存在相互吸引力，那么哑铃 和地球这个系统就具有了什么能？
重力势能 2、弹簧连接两个小球，把弹簧拉长或者压缩时， 这个系统就具有了什么能？ 弹性势能
类比分析
把红色小球固定，绿球在弹簧弹力作用下向红球 靠近。思考并作答。
F
拉长的弹簧
A O B F
原长的弹簧 压缩的弹簧
1、从A到O，弹力对绿色小球做什么功？ 正功 弹性势能怎么变化？ 减小 2、从O到B，弹力对绿色小球做什么功？ 负功 弹性势能怎呢变化？ 增大