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第三章热力学基础第一节内能功热量第三章热力学基础1.了解改变物体内能的两种方式：做功和热传递．2.了解内能的变化可以分别用功和热量来量度．3．了解做功和热传递对于改变物体内能的等效性以及它们的本质区别．一、内能1．定义：内能是物体内部所有分子做热运动的_______和___________的总和．2．内能大小的决定因素：分子平均动能与_______有关，分子势能与_______有关，故内能与物体的___________、_______、_______有关．3．内能与机械能：机械能是描述物体机械运动状态的量，内能是描述物体热学状态的量．机械能是_______的；而内能是________的，有物质就具有内能．动能分子势能温度体积物质的量温度体积相对绝对1．物体的宏观运动影响物体的内能吗？提示：物体的宏观运动影响的是物体的机械能，不影响物体的内能．二、改变物体内能的两种方式1．做功与内能的转化(1)“摩擦生热”是_________转化为_______．电流热效应是________转化为_______．(2)如果仅仅是做功改变内能时，则外界对系统做_______，系统的内能就________；系统克服外界做功，即外界对系统做_________，物体的内能就________．内能的变化量等于外界对系统所做的功，即功是系统内能变化的量度．机械能内能电能内能正功增加负功减少2．热传递与内能的转移(1)热传递：没有做功而使物体内能改变的现象称为热传递．热传递的方向：热量自发地从高温物体传递到低温物体，直至两物体温度相等．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．(2)热量：热传递时所转移的内能称为热量．热量是一个过程量．(3)内能改变与热量的关系：如果是单纯由热传递引起内能变化时，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就______多少；系统向外界放出多少热量，系统的内能就_______多少．增加减少3．做功和热传递在改变内能上的区别做功和热传递在改变系统的内能上_______相同，但它们有重要的区别：做功是___________的能与_______之间的转化，而热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间______________．效果其它形式内能内能的转移2．“钻木取火”反映了怎样的能量转化过程？提示：做功可以改变物体的内能，使机械能转化为内能．功、内能、内能的变化之间的关系1．内能与内能的变化的关系(1)物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能之和．在微观上由分子数和分子热运动剧烈程度和相互作用力决定，宏观上体现为物体温度和体积，因此物体的内能是一个状态量．(2)当物体温度变化时，分子热运动剧烈程度发生改变，分子平均动能变化．物体体积变化时，分子间距离变化，分子势能发生变化，因此物体的内能变化只由初、末状态决定，与中间过程及方式无关．2．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，物体对外界做多少功，就有多少内能转化为其他形式的能，物体的内能就减少多少．3．功和内能的区别(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，只有内能变化较大时，对应着做功较多．如图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()A．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[解析]当气体与外界无热交换时，外界对气体做的功就是气体内能变化的量度．当外界对气体做功(气体体积减小)时，气体内能增加；当气体膨胀对外做功(气体体积增大)时，气体内能减少，故A对．[答案]A【通关练习】1．(多选)关于物体内能的变化情况，下列说法中正确的是()A．吸热的物体，其内能一定增加B．体积膨胀的物体，其内能一定减少C．放热的物体，其内能也可能增加D．绝热压缩的气体，其内能一定增加解析：选CD.做功和热传递都能改变物体的内能，不能依据一种方式的变化就判断内能的变化．2．金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外逸出，待筒内外压强相等时，立即关闭开关．在外界保持恒温的条件下，经过一段较长的时间后，再次打开开关，这时出现的现象是()A．筒外空气流向筒内B．筒内空气流向筒外C．筒内外有空气交换，处于动平衡态，筒内空气质量不变D．筒内外无空气交换解析：选B.因高压空气急剧外逸时，气体来不及充分与外界发生热交换，可近似看成绝热膨胀过程，气体对外做功，内能减少，所以关闭开关时，筒内气体温度较外界偏低，再经过较长时间后，筒内外气体温度相同．筒内剩余气体属于等容升温过程，压强要升高，大于外界气压，所以再打开开关时，筒内气体要流向筒外．故B正确．内能、温度和热量之间的区别和联系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方式来完成．而热量是传热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剧烈程度的标志．虽然热传递的前提是两个系统之间存在温度差，但是传递的是热量，不是温度．传热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移的过程．关于温度、热量、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．在传热中，放出热量的物体的内能一定大于吸收热量的物体的内能D．热量总是自发地从温度高的物体传给温度低的物体[解析]同一物体温度高时，内能大，只有传热过程转移的内能才能称为热量，A、B错误；在传热过程中，热量从温度高的物体传给温度低的物体，温度高的物体内能不一定大，故C错误，D正确．[答案]D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解析：选D.物体的内能由温度、体积及物质的量决定，不只由温度决定，故A、B错；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，所以完全有可能内能大的物体的内能继续增大，内能小的物体的内能继续减小，故C错；关于热量的论述，D对．