3.1 功、热和内能的改变 讲义 -2022-2023学年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【12】(多选)对于热量、功和内能三个量，下列说法正确的是(CD)A．热量、功和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【13】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.用打气筒给自行车轮胎打气后，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adfbce综合提升练习【1】如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施加一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体(C)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【2】(功与内能的改变)如图所示，在大口的玻璃瓶内装一些水，水的上方有水蒸气．然后用一与打气筒相连的活塞密闭瓶口，并给瓶内打气，当打到某一状态时，瓶塞会跳起来．当瓶塞跳起时，我们会看到瓶内出现了“白雾”．对于“白雾”的形成，下列说法正确的是(D)A．这些“白雾”是当瓶塞跳起后外界的水蒸气在瓶口遇冷形成的小水珠B．这是打气筒向瓶内打进去的水蒸气C．这是瓶内的水向外膨胀形成的水雾D．瓶内空气推动瓶塞做功，空气的内能减小，温度降低，使水蒸气液化形成小水滴【3】(多选)在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50J，下列说法正确的是(BD)A．一定是物体放出了50J的热量B．一定是物体吸收了50J的热量C．一定是物体分子动能增加了50JD．物体分子的平均动能可能不变【4】(多选)夏季，长春市的天气温差比较大，充足气的车胎经过正