功、热和内能的改变讲义 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册

选择性必修第三册

第三章热力学定律

1.功、热和内能的改变

知识点

一、焦耳的实验

1．系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程叫做绝热过程．如热学过程经历的时间极短，这样的过程可近似提成为绝热过程。

2．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1、2决定，而与做功方式无关．

二、内能

1．内能的概念

物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。2．对内能的理解

(1)微观：所有分子的动能和势能之和．

(2)宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量．

(3)内能是状态量．

3．决定内能大小的因素

(1)物体的内能大小和分子数、温度及体积(微观表现就是分子间的距离)有关。

(2)理想气体的内能只由温度决定，只是温度的函数。

4．内能的另一种定义

任何一个热力学系统都存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，我们把它称之为系统的内能．

5．内能与机械能的区别和联系

(1)区别：内能与机械能是两个不同的概念．对应着不同的运动形式。

(2)联系：在一定条件下可以相互转化，且总量保持不变．

三、内能的变化

1．功和内能变化的关系

做功可以改变系统的内能，功是过程量，内能是状态量，功是系统内能转化

的量度。在绝热过程中：

(1)外界对系统做功，系统内能增加，系统对外界做功，系统内能减少。

(2)当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的增加量ΔU＝U2－U1就等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W.

2．传热和内能变化的关系

(1)热传递产生的条件：热量从高温物体传向低温物体，温度差是传热的条件，传热一般会引起温度的变化，温度和热量是两个不同的物理量，在热传递中传递的是热量，而不是温度。

(2)热传递可以改变系统的内能，热量是过程量，内能是状态量，热量是系统内能转移的量度。系统在单纯传热过程中，物体吸热内能增加，物体放热内能减少。

(3)当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2，内能的增加量ΔU＝U2－U1就等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q.

3．热量与功的比较

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，但它们之间有着本质的区别．

(1)做功是其他形式的能与内能的相互转化过程，内能的改变量可用做功的数值来量度．当物体的体积变小时，是外界对物体做功，外界对物体做时，物体的内能增加；当物体的体积变大时，是物体对外做功，物体对外界做功时，物体的内能减少。对于气体而言P-V图像中面积在数值上等于气体对外界或外界对气体所做的功。

(2)热传递是物体间内能的转移过程，内能的转移量用热量来量度，物体吸收热量，内能增加；物体放出热量内能减少．

基础必做练习

【1】判断下列说法中正确的是（ B )

A.热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体

B.做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的

C.在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量

D.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】(多选)下列关于热传递的说法正确的是( BD )

A．热量是从含热量较多的物体传到含热量较少的物体

B．热量是从温度较高的物体传到温度较低的物体

C．热量是从内能较多的物体传到内能较少的物体

D．热量是热传递过程中物体内能变化的量度

【3】在以下事例中，通过热传递的方式来改变物体内能的是( B )

A．两小球碰撞后粘合起来，同时温度升高

B．冬天暖气为房间供暖

C．点燃的爆竹在空中爆炸

D．汽车的车轮与地面相互摩擦发热

【4】关于温度、热量、功和内能，以下说法正确的是( D )

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．两物体之间发生热传递的条件是存在温度差

【5】下列说法正确的是( A )

A．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的

B．外界对物体做功，物体的内能一定增大

C．物体吸收热量，温度一定升高

D．热量总是由内能大的物体流向内能小的物体

【6】(多选)如图为焦耳实验装置示意图，用绝热性能良好的材料制作容器，重物下落时带动叶片转动，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( AD )

A．该装置可测定做功和内能变化的关系 B．做功增加了水的热量

C．功和热量是完全等价的，无区别 D．做功增加了水的内能

【7】关于热传递，下列说法正确的是( B )

A．热传递的实质是温度的传递

B．物体间存在温度差，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

【8】(多选)关于物体的内能，下列说法正确的是( ABC )

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

【9】(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)( BCD )

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

【10】如图所示，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，则在将拉杆缓慢向左拉的过程中( D )

A．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

【11】如图所示，太阳能热水器是一种能够将太阳的光能转化为内能的装置．这种装置可以使装置内的水温度升高，这种改变水的内能的方式是( B )

A．做功 B．热传递

C．既有做功也有热传递 D．电流的热效应