高中物理 第十章 热力学定律 2 热和内能教材梳理素材 新人教版选修3-3
高中物理第十章热力学定律2热和内能目标导引素材新人教版选修3-3(new)
2 热和内能一览众山小诱学·导入材料：点燃酒精灯，将铁丝的一端放在酒精灯的火焰上灼烧，让一名同学手握铁丝的另一端，一会儿就觉得发烫,说明热量从铁丝的一端传递到另一端，这一端的温度升高了.一壶凉水放在正在燃烧的火炉上，水会从外界吸收热量，温度升高;一壶热水放在空气中，它会慢慢放出热量，温度降低.问题什么条件下物体会吸、放热？吸、放热过程又具有什么规律？导入:在第1节中我们已经学过了做功可以改变物体的内能，但材料中给出的现象中没有做功过程,物体的内能也改变了,这说明除做功外还有改变内能的方式——热传递。
本节将从热传递入手研究热和内能.温故·知新1。
什么是热平衡？热平衡时有什么特征？答:两个系统已经具有了某个“共同性质"，此时我们就说两个系统达到了热平衡.热平衡时温度相同.2。
热传递时，热量向哪个物体传递？有哪几种方式?答:热量从温度高的物体向温度低的物体传递，热传递方式有三种：传导、对流、辐射.尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。
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高中物理第10章热力学定律第2节热和内能课件新人教版选修33
• C．物体在阳光照射下温度升高 • D．反复弯折一根铁丝，弯折的部分温度升高 • 解析：A、B、D均是通过做功改变物体的内能，C项是通
过热传递的方式之一热辐射来改变物体内能，故C项正确 。
• 『想一想』 • 如图所示是热传递的三种方式——传导、对流和辐射，请在图片基础上思考以
下问题：
• (1)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)热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递。 • (2)做功是其他形式的能与内能之间的转化，热传递是内能之间的转移。
课内探究
探究 功、内能、热量和温度的区别与联系
在寒冷的冬季，人们常常生火取暖，当我们双手靠近 火源，双手立即就会感受到手变热了。思考一下内能的概 念，你认为改变物体的内能有几种方式？
提示：做功和热传递
• 1．内能与温度 • 从宏观看，温度表示的是物体的冷热程度；从微观看，温度反映了分子热运动的激烈程度，
是分子平均动能的标志。物体的温度升高，其内能一定增加。但向物体传递热量，物体的内 能却不一定增加(可能同时对外做功)。 • 2．热量和内能 • 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。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”。
素养提升
做功和热传递在改变物体内能上的关系
高中物理选修3-3知识复习提纲：第十章 热力学定律(人教版)
高中物理选修3-3知识复习提纲：第十章热力学定律(人教版)高中物理选修3-3知识点总结：第十章热力学定律（人教版）冷热变化是最常见的一种物理现象，本章主要将的就是热力学的有关问题，其中热力学的第一和第二定律是比较重要得，对于能量守恒定律必须要深刻的理解。
考试的要求：Ⅰ、对所学知识要知道其含义，并能在有关的问题中识别并直接运用，相当于课程标准中的“了解”和“认识”。
Ⅱ、能够理解所学知识的确切含义以及和其他知识的联系，能够解释，在实际问题的分析、综合、推理、和判断等过程中加以运用，相当于课程标准的“理解”，“应用”。
要求Ⅰ：热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律、热力学第二定律的微观结构等内容。
要求Ⅱ：这一章这项要求考察比较少。
知识网络：内容详解：一、功、热与内能●绝热过程：不从外界吸热，也不向外界传热的热力学过程称为绝热过程。
●内能：内能是物体或若干物体构成的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量的总和，用字母U表示。
●热传递：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，这个过程称之为热传递。
●热传递的方式：热传导、对流热、热辐射。
二、热力学第一定律、第二定律●第一定律表述：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作的功的和。
表达式uWQ符号+-W外界对系统做功系统对外界做功Q系统从外界吸热系统向外界放热u系统内能增加系统内能减少●第二定律的表述：一种表述：热量不能自发的从低温物体传到高温物体。
另一种表述：（开尔文表述）不可能从单一热库吸收热量，将其全部用来转化成功，而不引起其他的影响。
●应用热力学第一定律解题的思路与步骤：一、明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。
二、别列出物体或系统(吸收或放出的热量)外界对物体或系统。
三、据热力学第一定律列出方程进行求解，应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据，对结果的正负也同样依照规则来解释其意义。
物理人教版选修3-3 课件：第十章 2 热和内能
直到温度相等，不再发生热交换为止．而热量是热传递过程中
内能的变化量，所以选项 A 和 D 都正确；选项 B 错误．根据热
平衡方程
c铜
m(T1－T)＝c铁
m(T－T2)，解得
T＝
c铜 T1＋c铁 c铜＋c铁
T2
，由
此可知选项 C 是错误的．
答案：AD
1．做功和热传递是等效的，这里指的是( C ) A．它们能使物体改变相同的温度 B．它们能使物体增加相同的热量 C．它们能使物体改变相同的内能 D．它们本质上是相同的 解析：做功和热传递是等效的，是指在改变系统内能上是 等效的．C 正确．
2．(双选)下列现象中，哪些是通过热传递的方式改变物体 内能的( BD )
A．打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加 B．夏天喝冰镇汽水来解暑 C．冬天搓搓手，会感觉到手变得暖和起来 D．太阳能热水器在阳光照射下，水的温度逐渐升高 解析：A 是电流做功改变内能，C 是摩擦做功改变内能， 只有 B、D 是通过热传递的方法改变物体内能的，故选 B、D.
3．(双选)下列关于热量的说法，正确的是( CD ) 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．
二、热与内能 1．热量：用来衡量热传递过程中传递___能__量___多少的物理 量，是过程量，用 Q 表示，单位为__焦__耳____． 2．热传递与内能变化的关系 (1)关系：系统与外界没有通过做功交换能量时，传递给系 统的热量等于系统__内__能____的变化量． (2)公式：ΔU＝Q. 3．改变内能的方式 两种方式：做功和热传递． 两种方式等效，都能改变系统内能，但区别很大． 名师点睛：热量只在能量的传递时有意义，不能说物体具 有多少热量，只能说吸收了或放出了多少热量．
高中物理 第十章 热力学定律 第1、2节 功和内能 热和内能讲义(含解析)新人教版选修3-3-新人教
第1、2节功和内能热和内能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，也不向外界放热的过程。
2．绝热过程中系统内能的增加量等于外界对系统所做的功，即ΔU＝W。
3．热传递：热量从物体的高温部分传递到低温部分，或从高温物体传递给低温物体的过程。
4．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。
5．做功和热传递是改变内能的两种方式且具有等效性，但二者实质不同。
一、焦耳的实验1．绝热过程系统只通过对外界做功或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．代表实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温度上升。
(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．内能的概念(1)内能是描述热力学系统自身状态的物理量。
(2)在绝热过程中做功可以改变热力学系统所处的状态。
2．绝热过程中内能的变化(1)表达式：ΔU＝W。
(2)外界对系统做功，W为正；系统对外界做功，W为负。
三、热和内能1．热传递(1)条件：物体的温度不同。
(2)过程：温度不同的物体发生热传递，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低温物体。
(3)热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射。
2．热和内能(1)单纯地对系统传热也能改变系统的热力学状态，即热传递能改变物体的内能。
(2)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。
(3)单纯的传热过程中内能的变化。
①公式：ΔU＝Q。
②物体吸热，Q为正；物体放热，Q为负。
1．自主思考——判一判(1)温度高的物体含有的热量多。
(×)(2)内能大的物体含有的热量多。
(×)(3)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体。
(×)(4)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的。
(√)(5)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量。
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第十章第二节《热和内能》新课教学课件
系统内能的增加量。)
3.注意： 热量是一个过程量，内能是一个状态量，可以 说系统具有多少内能，不能说系统具有多少热 量，只能说系统吸收或放出了多少热量。
3.关于Q（符号指吸收的热Q＞0. ②当系统温度降低时，系统放出了热量，Q＜0.
3.关于Q（符号指吸收的热量）的理解：
①当系统温度上升时，系统吸收了热量，Q＞0. ②当系统温度降低时，系统放出了热量，Q＜0.
③当系统温度不变时，没有吸收，也没有发出热量，Q=0。
问题：从热学角度来看，热量与功有什么异同之处？
三、功与热量： 1.相同点：
做功与热传递在改变系统内能方面的作用是等 效的，一定数量的功与确定数量的热相对应。
作用的分子力可以忽略不计，当缓慢推动活塞Q向左
运动的过程中。有下列说法：
①活塞对气体做功，气体的平均动能增加；
②活塞对气体做功，气体向外放热；
③单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数目增大；
④气体的单位分子数增大，压强不变。
其中说法正确的是 （ A．①③ B．①④
C
）
C．②③ D．②④
课堂小 结
一、热传递： 1.定义： 指热量从一个物体传递给另一个物体或从同一物
【例题】如图所示，A、B是两个完全相同的球， 分别浸没在水和水银的同一深度处，A、B两球用 同一种材料制成，当温度稍微升高时，球的体积会 明显变大，如果开始水和水银的温度相同，且两液 体温度同时缓慢升高到同一值，两球膨胀后，体积
相等，则 （ B ）
A．A球吸收的热量较多 B．B球吸收的热量较多 C．两球吸收的热量一样多 D．无法确定
选修3—3 第十章《热力学定律》
§10.2 热和内能
《热力学第二定律》人教版高三物理选修3-3PPT课件
自发
高温
低温
自发
低温
高温
克劳修斯表述指明热传导过程是不可逆的。
二、热力学第二定律
电冰箱工作时违反热力学第二定律吗？
电冰箱的内部温度比外部温度低，为什么致冷系 统还能不断地把箱内热量传给外界的空气？
二、热力学第二定律
大气
电冰箱制冷系统
贮藏的食品
因为电冰箱消耗了电能， 对制冷系统做了功，一旦 切断电源，电冰箱就不能 把其内部的热量传给外界 的空气了．相反，外界的 热量会自发地传给电冰箱，
开尔文表述揭示机械能与内能转化方向性 ——机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能。
二、热力学第二定律的另一种表述
克劳修斯定表述律：的不两可能种将表热量述从低温物体传到高温物体而不引起其
它变化（即热量不会自发地从低温物体传到高温物体）。
开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量并使它完全变为有用的功而 不引起其它变化。
问题与练习解答
1、汽车行驶时，要消耗汽油。尽量译尽地说明:汽油燃烧时释放的化学能通过哪 些途径最终转化成了周国环境的内能。
化学能
漏气热损 散热热损 摩擦热损
气缸内气体的内 输出机械
能
功W
内能耗散在空 气中
问题与练习解答
2、以下哪些现象能够发生、哪些不能发生?能够发生的现象是否违背热力学第 二定律? A、一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热。 B、蒸汽机把蒸汽的内能全部特化成机械能。 C、桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下说，上面的水变清，泥、水自动 分离。 D、电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体
可逆与不可逆过程：热量传递、扩散现象、功转热、气体膨胀都是单方向进行， 不可逆的。
高中物理选修3-3知识复习提纲：第十章 热力学定律(人教版)
高中物理选修3-3知识复习提纲：第十章热力学定律(人教版) 第十章热力学定律一、热力学基本概念1. 系统和环境2. 热平衡、机械平衡、化学平衡3. 热力学第零定律及其应用二、热力学第一定律1. 定义与表达式2. 等容过程3. 等压过程4. 等温过程5. 绝热过程三、理想气体状态方程1. 理想气体的特征2. 理想气体状态方程的导出3. 理想气体的等温、等容、等压过程四、热力学第二定律1. 热力学第二定律的表述2. 卡诺循环3. 热机的效率4. 热力学第二定律的推论五、热力学第三定律1. 热力学第三定律的表述2. 热力学第三定律的应用3. 熵与混乱度六、物态方程1. 范德瓦尔斯状态方程2. 实际气体的状况方程3. 理想气体和实际气体的区别七、物质的内能1. 定义与微观解释2. 内能的变化3. 定压过程和定容过程中内能的变化4. 内能与焓的关系八、焓的性质及焓变1. 定义与性质2. 焓变的计算3. 定压过程和定容过程中焓的变化九、热力学第一定律的应用1. 准静态定容过程中的内能变化和热的变化2. 准静态等压过程中的焓变化和热的变化3. 等压反应的焓变与热的变化4. 准静态等温过程中的做功与热的变化5. 绝热过程中的做功和内能变化十、温标与热容量1. 理想气体的温标2. 摄氏温标与绝对温标之间的关系3. 热容量的概念与计算十一、熵与熵变1. 熵的定义与性质2. 熵增定律3. 熵变的计算十二、吉布斯自由能1. 吉布斯自由能的定义与表达式2. 吉布斯自由能的性质3. 吉布斯自由能的应用以上是第十章热力学定律的知识复习提纲，通过复习上述知识，可以帮助我们更好地理解和掌握热力学的内容，为高中物理选修3-3的学习打下坚实的基础。
人教版高中物理选修3-3第十章知识点
高中物理选修3-3第十章知识点1、热力学第二定律(1)常见的两种表述①克劳修斯表述(按热传递的方向性来表述)：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
②开尔文表述(按机械能与内能转化过程的方向性来表述)：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。
a.“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。
b.“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等。
(2)热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性,进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
(3)热力学过程方向性实例特别提醒：热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱;在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程。
2、能量守恒定律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另一物体，在转化和转移的过程中其总量不变。
第一类永动机不可制成是因为其违背了热力学第一定律;第二类永动机：违背宏观热现象方向性的机器被称为第二类永动机.这类永动机不违背能量守恒定律，不可制成是因为其违背了热力学第二定律(一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行)。
熵是分子热运动无序程度的定量量度，在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的。
3、能量耗散：系统的内能流散到周围的环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用。
高中物理选修3-3知识点①分子势能分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。
分子势能的大小与分子间距离有关，分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。
②物体的内能物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
高二物理人教版选修3-3课件：第十章 第1~2讲 功和内能 热和内能
第十章——热力学定律第1讲 功和内能第2讲 热和内能目标定位 1.知道做功可以改变物体的内能.2.知道热传递与内能变化的关系.3.知道热传递和做功对改变物体内能的等效结果.1预习导学 梳理·识记·点拨 2课堂讲义 理解·深化·探究3对点练习 巩固·应用·反馈预习导学 梳理·识记·点拨1.系统不从 吸热，也不向外界 的过程叫做绝热过程.2.要使系统状态通过过程发生变化，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 .一、焦耳的实验外界放热绝热无关二、内能1.任何一个热力学系统都存在一个 系统的物理量，我们把它称之为系统的 .2.当系统从状态1经过过程达到状态2时，内能的增加量ΔU ＝ 就等于外界对系统所做的，即 .只依赖于自身状态内能绝热U 2－U 1功W ΔU ＝W三、热和内能1.不仅对系统 可以改变系统的内能，单纯的对系统也能改变系统的内能.2.当系统从状态1经过单纯的达到状态2，内能的增加量ΔU ＝就等于外界向系统传递的 ，即 .做功传热传热U 2－U 1热量Q ΔU ＝Q课堂讲义 理解·深化·探究一、功和内能关系的理解1.内能(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)状态量.2.功和内能变化的关系做功可以改变系统的内能，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，即ΔU＝U2－U1＝W；(2)系统对外界做功，系统内能减少，即W＝ΔU.3.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.(2)联系：在一定条件下可以相互转化，且总量保持不变.例1 如图1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( )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乙减小图1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，内能的改变取决了做功的情况，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，气体对外界做功，内能就减小，故D选项正确.答案 D借题发挥 (1)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.例2 下列关于系统的内能的说法正确的是( )A.系统的内能是由系统的状态决定的B.分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的C.做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能D.气体在大气中绝热膨胀时对外做了功，但气体的内能不变解析 系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，A对；正因为内能是由系统的状态决定的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致的，B对；做功和热传递都可以改变系统的内能，C错；气体绝热膨胀时对外界做了功，又因为与外界没有热交换，所以系统的内能要减小，故D错.答案 AB二、热和内能1.传热和内能变化的关系系统在单纯传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q.2.区分三组概念(1)内能与热量：内能是状态量，可以说系统具有多少内能而不能说传递多少内能；热量是过程量，不能说系统具有多少热量，只能说传递了多少热量.(2)热量与温度热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志.虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是能量，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，功是能量变化的量度，但它们之间有着本质的区别.例3 一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T比铁块1高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换的温度T2能量，则( )A.从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量B.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能减少量不等于铁块内能的增加量D.达到热平衡时，两者的温度相等解析 一个系统在热交换的过程中，如果不与外界发生热交换，温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸收的热量，直到温度相等，不再发生热交换为止，而热量是热传递过程中内能的变化量，所以选项A、D都正确，选项B错误；答案 AD例4 若对物体做1 200 J的功，可使物体温度升高3 ℃，改用传热的方式，使物体温度同样升高3 ℃，那么物体应吸收________ J的热量，如果对该物体做3 000 J的功，物体的温度升高5 ℃，表明该过程中，物体应________(填“吸收”或“放出”)热量________ J.解析 做功和传热在改变物体内能上是等效的，因此物体用做功方式使温度升高3 ℃，如用吸热方式，也使温度升高3 ℃应吸收1 200 J的热量.如对物体做功3 000 J，温度升高5 ℃，而物体温度升高5 ℃，需要的功或热量应为ΔE.1 200 J＝cm×3 ℃，ΔE＝cm×5 ℃，所以ΔE＝2 000 J.Q＝ΔE－W＝－1 000 J，因此物体应放出1 000 J的热量.答案 1 200 放出 1 000对点练习 巩固·应用·反馈1234做功与内能的关系1.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.答案 AC2.一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程.设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中( )A.外界对气体做功，气体分子的平均动能增加B.外界对气体做功，气体分子的平均动能减少C.气体对外界做功，气体分子的平均动能增加D.气体对外界做功，气体分子的平均动能减少解析 绝热膨胀过程是指气体膨胀过程未发生热传递，膨胀过程气体体积增大，气体对外界做功W＜0.由ΔU＝U2－U1＝W可知，气体内能减小.由于气体分子间的势能忽略，故气体分子的平均动能减少.答案 D1234传热与内能的关系3.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解析 热传递的实质是物体间内能的转移，故A错；热传递的条件是物体间存在温度差，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，若两物体温度相同，它们之间便不再发生热传递，即达到了热平衡，故B对，C错；物体吸收或放出热量，内能会发生变化，但内能变化不一定是热传递引起的，还可以通过做功的方式实现，故D错.答案 B4.对于热量、功和内能，三者的说法正确的是( )A.热量、功、内能三者的物理意义等同B.热量、功都可以作为物体内能的量度C.热量、功、内能的单位不相同D.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的解析 物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，而要改变物体的内能可以通过做功或热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A错；热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的，而功是量度用做功的方式来改变物体内能多少的，B错；三者单位都是焦耳，C错；热量和功是过程量，内能是状态量，D正确.答案 D。
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2 热和内能庖丁巧解牛知识·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.在热传递过程中，内能从高温物体传递给低温物体，使高温物体内能减少，低温物体内能增加，最后达到温度相等. （2）两种方式的联系做功和热传递都可以改变物体的内能，从它们改变内能的最终结果看，两者是等效的.深化升华本质的区别：做功使物体的内能改变，是其他形式的能和内能之间的转化，例如摩擦生热就是机械能转化成内能，热传递改变物体的内能是物体间内能的转移，如太阳照射冰，使冰化成水，就是太阳的内能通过辐射这一热传递的方式转移到冰，使冰的内能增加.辨析比较（1）热量和内能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过程来完成，而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，毫无意义，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”.（2）热量和温度热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志，虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是能量，不是温度.热传递不仅可以使系统温度发生变化，还可以使物质状态发生变化.在物质状态变化中，传递给系统的热量并没有使系统的温度发生变化，因此不能说“系统吸收热量多，温度变化一定大”，也不能认为“系统的温度高，它放出的热量一定多”.因为放出的热量，不但和温度的变化值有关，还和比热容有关.总之，热量和温度之间虽然有一定的联系，但它们是完全不同的两个物理量.（3）热量和功热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量还与一定量的功相当，热量可以通过系统转化为功，功也可以通过系统过程转化为热量，但它们之间有着本质的区别.用做功来改变系统的内能，是系统内分子随整体的有序运动，转化为另一系统的分子的无规则运动的过程，是机械能或其他形式的能和内能之间的转化过程.用热传递来改变系统的内能，是通过传导、对流和辐射来完成的，它将分子的无规则运动，从一个系统转移到另一个系统，这种转移就是系统间内能转换的过程.典题·热题知识点一热传递例1 下列所述现象中属于利用热传导的方式来传热的是（）A.冬天，用手去拿室外的铁块，手感到冷B.夏天，开空调后一段时间整个房间内温度降低C.在地面上晒小麦D.冬天，用暖水袋暖手解析：冬天，室外的铁块温度低，手温度高，用手拿铁块时，手上的热量直接通过热传导的方式传到铁块上；用暖水袋暖手，道理同上；开空调后整个房间内温度降低，是空气通过对流的方式使热空气降温；晒小麦是依靠太阳热辐射来吸收热量的，所以正确答案为A、D.答案：AD例2 一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则（ ）A.从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量B.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量C.达到热平衡时，铜块的温度 T=221T T + D.达到热平衡时，两者的温度相等解析：一个系统在热交换的过程中，如果不与外界发生热交换，温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸收的热量，直到温度相等，不再发生热交换为止.而热量是热传递过程中内能的变化量，所以选项A 和D 都正确，选项B 错误.根据热平衡方程c 铜m(T 1-T)=c 铁m(T-T 2)，解得 T=铁铜铁铜c c T c T c ++21，由此可知选项C 是错误的.答案：AD方法归纳 两个物体相接触，能够发生热传递的前提条件是两者之间存在温度差，热传递过程中内能转移的量可用热量来量度，热传递的最终结果是两者温度相等. 知识点二 热和内能例3 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.热量总是从内能大的物体流向内能小的物体D.热量总是从温度高的物体流向温度低的物体解析：A 是一种很常见的说法，在日常生活中无须计较，但从物理学的角度看，确有不妥，热量是过程量，不是状态量，不能像内能那样蕴含在物体中，A 错.说法B 与说法A 有相同的错误.此外，物体的内能与可能发生的热量之间，在数量上没有必然联系.B错.两物体之间的热量流向只与它们的温度高低有关，而与它们的内能无关，C错，D对.答案：D误区警示本例中须注意，热量是交换传递中的内能，如果脱离热传递过程，就谈不上什么热量，并且内能是状态量，而热量是过程量.知识点三做功和热传递例4 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效的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析：做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但本质不同，做功是将其他形式的能量转化为内能转化为内能或将内能转化为其他形式的能量；热传递是将一个物体的内能传递给另一个物体，且做功和热传递可以同时进行，故正确选项为B.答案：B误区警示不要将等效认为是相等（同），做功和热传递本质不同，但在改变物体内能上是等效的，注意它们的区别和联系.例5 一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，（若不计气泡内空气分子势能的变化）则（）A.气泡对外做功，内能不变，同时放热B.气泡对外做功，内能不变，同时吸热C.气泡内能减少，同时放热D.气泡内能不变，不吸热也不放热解析：在气泡缓慢上升的过程中，气泡外部的压强逐渐减小，气泡膨胀，对外做功，故气泡中空气分子的内能减小，温度降低，但由于外部恒温，且气泡缓慢上升，故可以认为上升过程中气泡内空气的温度始终等于外界温度，内能不变，故须从外界吸收热量，且吸收的热量等于对外界所做的功.答案：B方法归纳 做功和热传递在改变物体内能上是等效的，且它们可以同时进行，它们引起内能变化的方向可以是都使系统内能增加或减小，也可以是一者使系统内能增加，另一者使系统内能减小.知识点四 内能的改变和能量转化知识的综合例 6 某同学想要估测每秒钟太阳辐射到地球表面上的能量，他用一个横截面积S=3.2 dm 2的保温圆筒，内装有质量为m=0.4 kg 的水，让太阳光垂直照射t=3 min ，水升高的温度Δt=2.2 ℃，已知水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)，地球半径为R=6 400 km ，试求太阳向地球表面辐射能量的功率.解析：太阳以热辐射的方式向地球表面传递热量，根据公式Q=cmΔt 先求出单位时间辐射到地球表面单位面积上的功率，再求总功率.太阳辐射到水中的能量Q=cmΔt=4.2×103×0.4×2.2 J=3.7×103 J太阳光在1 s 内垂直照射到1 m 2面积上的功率 P=St Q =603103.2103.72-3⨯⨯⨯⨯ W=6.4×102 W 太阳辐射到地球表面上能量的功率P′=P×πR 2=6.4×102×3.14×(6 400×103)2 W=8.2×1016 W.方法归纳 （1）明确公式Q=cmΔt 中各量的意义.（2）太阳照射地球时，地球表面仅有半个表面被照亮，这相当于在垂直太阳光方向上半径为地球半径的圆面所接收到太阳的功率.问题 ·探究方案设计探究问题 请以水和煤油为例探究.不同种类的物质，吸热的本领一样吗？探究思路：实验装置如图10-2-1所示，取两只相同的烧杯分别装入500 g 水和500 g 煤油，它们的初温都处于室温，用相同的电加热器加热.图10-2-1（1）使它们被加热的时间相等，观察并读出温度计示数.（2）让它们的温度都从20 ℃升高到40 ℃，记录并比较加热时间.物质加热时间初温末温物质加热时间初温末温水 3 min 20 ℃40 ℃水 3 min 20 ℃40 ℃煤油 3 min 20 ℃60 ℃煤油 1.5 min 20 ℃40 ℃实验现象分析：给等质量、相同温度的水和煤油加热，吸收相等的热量（加热时间相同）煤油上升的温度比较高；使它们上升的温度相等，对水加热时间更长一些.探究结论：不同种类的物质吸热的本领不一样.。