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第七章内能能量守恒定律系统回顾知识点梳理（一）、分子的动能、温度：分子由于运动而具有的能量。每个分子的动能各不相同，大量分子的动能才有意义，物体内所有分子的动能的平均值称为分子热运动的平均动能，温度是物体分子热运动的平均动能的标志。（二）、分子势能：分子间具有由它们的相对位置所决定的能。如果rr0分子势能随r增大而增大；如果rr0分子势能随r减小而增大；分子势能跟物体的体积有关。（三）、物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和。物体内能的多少跟物质的量及物体的温度和体积有关。理想气体的内能由物质的量和温度决定，与体积无关。物体的内能和物体的机械能是不同的，要加以区别。（四）做功和内能1.绝热过程：物质系统与外界没有热量交换的情况下进行的物理过程。即系统不从外界吸收热量，也不向外界放出热量。2.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=W②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=－ΔU3.功是系统内能转化的量度。4.在国际单位制中，内能和功的单位都是焦耳（J）。（五）热传递和内能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。（六）热力学第一定律、能量守恒定律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做功W热量Q内能的改变ΔU取正值“+”外界对系统做功系统从外界吸收热量系统的内能增加取负值“－”系统对外界做功系统向外界放出热量系统的内能减少（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（1）自然界存在着多种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量。如机械运动对应机械能；分子热运动对应内能；电磁运动对应电磁能。（2）不同形式的能量之间可以相互转化。摩擦可以将机械能转化为内能；炽热电灯发光可以将电能转化为光能。（3）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。（4）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。（5）能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。（6）能量守恒定律的重要意义第一，能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、变化的普遍规律，学习这个定律，不能满足一般地理解其内容，更重要的是，从能量形式的多样化及其相互联系，互相转化的事实出发去认识物质世界的多样性及其普遍联系，并切实树立能量既不会凭空产生，也不会凭空消失的观点，作为以后学习和生产实践中处理一切实际问题的基本指导思想之一。第二，宣告了第一类永动机的失败。3.第一类永动机不可能制成任何机器运动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。（四）热力学第二定律1.可逆与不可逆过程（1）热传导的方向性热传导的过程可以自发地由高温物体向低温物体进行，但相反方向却不能自发地进行，即热传导具有方向性，是一个不可逆过程。（2）说明：①“自发地”过程就是在不受外来干扰的条件下进行的自然过程。②热量可以自发地从高温物体传向低温物体，热量却不能自发地从低温物体传向高温物体。③要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要由外界对其做功才能完成。电冰箱、空调就是例子。2.热力学第二定律的两种表述①克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。②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。3.热机：把内能转化为机械能的装置。其原理是热机从热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后向冷凝器释放热量Q2。4.第二类永动机①设想：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。②第二类永动机不可能制成，表示尽管机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能而不引起其他变化；机械能和内能的转化过程具有方向性。（七）能源和可持续发展1.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。2.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。3.能源：能源是指能够提供可利用能量的物质，它是现代社会生活的重要物质基础。常规能源：指已被广泛应用的能源，如煤、石油、天然气、水力等。4.能源危机与环境污染（1）近一百年，地球人口由16亿增加到目前的50亿，净增了2倍多，而能源消耗据统计却增加了16倍。按目前的消耗量，专家预测石油、天然气最多只能维持半个世纪，煤炭尚可维持一二百年。（2）能源利用的过程也直接污染着地球环境①温室效应：化石燃料燃烧放出的大量二氧化碳，使大气中二氧化碳的含量大量增高，导致“温室效应”，造成地面温度上升，两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海地区等不良影响。②酸雨污染：排放到大气中的大量二氧化硫和氮氧化物等在降水过程中溶入雨水，使其形成酸雨，酸雨进入地表、江河，破坏土壤，影响农作物生长，使生物死亡，破坏生态平衡。同时腐蚀建筑结构、工业装备、动力和通讯设备等，还直接危害人类健康。③臭氧层的破坏：臭氧层的存在对吸收紫外线方面起着举足轻重的作用，一旦臭氧层遭到破坏，对生物有害的紫外线会毫无遮拦地照射到地面上，会提高皮肤癌和白内障的发病率，也会影响我们的免疫系统。同时对不同生态系统中生物的生长、发育、繁殖、分布和生物地球化学循环都会造成一系列危害。5.新能源的开发（1）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。（2）无穷无尽的太阳能：太阳以其巨大的、无穷无尽的辐射能形式提供地球最清洁的能源。①数量巨大：太阳辐射功率为3.9×1026瓦。能到达地球表面的太阳能每年约为1.3×1010吨标准煤，是目前全世界所消耗的各种能量总和的1×104倍。②时间长久：根据天文学的研究结果，可知太阳系已存在大约5×109年左右，估计尚可继续维持大约1010年之久。③清洁安全：太阳能素有“干净能源”和“安全能源”之称，它不仅毫无污染，也毫无危险。6.永葆青春的风能：风能是由于太阳辐射造成地球各部分受热不均匀，而引起的空气流动所产生的能量。整个地球接受到的太阳能辐射能约有0.2%被转换成风能，全球的风能总量估计有1.6×1022J。这是一个巨大的潜在的能源宝库，如果1%被利用，即可满足人类对能量的全部需求。7.丰富干净的海洋能：包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能等，它们不仅可以再生，还具有不污染环境的优点。据科学家估计，世界海洋能源总量为40多万亿千瓦，这些能量超过目前世界能源消费的一万倍，如果开发出其中一小部分，即可满足人类对能源的全部需求。8.深藏不露的地热能：地球本身是一个巨大的天然储热库。地热能指地球内部可释放出来的热量。据估计，从地球内部每年传到地球表面的热量，相当于370亿吨标准煤燃烧时所放出的热量。9.未来能源的希望——核能：在当前开发和利用的新能源中，核能尤其重要。核能包括裂变能和聚变能，其中受控热核聚变的原料氘和氚可取自海洋，足够人类使用几十亿年，是取之不尽的能源。第一节物体的内能1.温度：描述热现象的一个基本物理量（1）宏观上，表示物体的；（2）微观上，反映了的剧烈程度，温度是的标志。温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计学意义的，对于单个分子来说，温度是（“有”、“没有”）意义的。同一温度下，不同物质的分子的平均动能（“相同”、“不相同”），平均速率（“相同”、“不相同”）。2.分子动能分子由于所具有的能量（1）物体分子的动能会不会为零？求单个分子的动能有无可能？有无必要？（2）一个物体所含分子的总动能由哪两个因素决定的？3.分子势能（1）叫分子势能。（2）分子势能跟分子间距有关分子势能的大小随分子间距的变化规律：（平衡位置：r0）①当r﹥r0时，分子力表现为力，随着r的增加，分子势能（“增大”、“减小”）②当r﹤r0时，分子力表现为力，随着r的减小，分子势能（“增大”、“减小”）在位置时，分子势能最小。4.物体的内能（1）什么是物体的内能？（2）内能的决定因素：例1如图所示的容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下方是水，上方为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡．在这个过程中，下面哪个说法正确（）A．大气压力对水做功，水的内能增加B．水克服大气压力做功，水的内能减少C．大气压力对水不做功，水的内能不变D．大气压力对水不做功，水的内能增加5.改变内能的两种方式（1）做功改变物体的内能体现了其它形式的能和内能之间的转化。功是能量转化的量度。在无热交换时，外界对物体做了多少功（指改变物体内能的部分功，不包括改变物体机械能的那部分功），物体的内能就改变多少；反之，物体对外做了多少功，物体的内能就减少多少。（2）热传递改变物体的内能是能量的转移。（3）做功和热传递对改变物体的内能是。6.区别几个概念（1）内能与机械能机械能是。物体（“可以”、“不可以”）同时具有机械能和内能。物体的机械能在一定的条件下（“可以”、“不可以”）为零；物体的内能在一定的条件下（“可以”、“不可以”）为零。（2）请你谈一谈内能与热量的区别：第二节能的转化和能量守恒定律1.什么叫“能”？你知道哪几种能？请写出名称：2.能量守恒定律的内容：3.为什么课本上的“永动机”不能持续地转动下去？4.结合生活中的现象谈谈你对能的转化与守恒定律的认识第三节能的转化的方向性能源开发1.谈谈你对“自然过程的方向性”的认识，请列举几个自然界中具有“单向性”过程的例子2.既然能量守恒，为什么还会有能源危机？3.什么叫能源？人类利用的主要能源是什么？什么叫新能源，举出几个例子。4.什么叫“一次能源”？什么叫“二次能源”？各举几个例子。5.我国在能源开发和利用中存在哪些问题？6.我们利用能源的技术发展方向是什么？第四节太阳能1.什么是太阳能？太阳能有什么特点？2.利用太阳能有哪些途径？各有什么优势和不足？3.家庭太阳能热水器的工作原理是什么？第七章过关测试卷一．选择题1．物体从高处落下，由于空气阻力的影响，则它的（）A．机械能减少，内能也减少B．机械能减小，内能增加C．机械能增加，内能也增加D．机械能和内能都不变2．下列哪个过程是通过热传递来改变物体内能的（）A．冬天搓手B．古人钻木取火C．用火炉把水烧开D．用气筒给车胎打气，车胎内气体温