學而優·教有方學而優·教有方PAGE6PAGE53.1功、熱和內能的改變一、自主學習（一）功與內能的改變1.系統的內能:任何一個熱力學系統必定存在一個只依賴于系統自身狀態的物理量，這個物理量在兩個狀態間的差別與外界在絕熱過程中對系統做的功相聯系，是系統的一種能量，我們把它稱為系統的_________。2.絕熱過程中做功與系統內能變化的關系:當系統從某一狀態經過絕熱過程達到另一狀態時，內能的變化量ΔU就_________外界對系統所做的功W，即_________。（二）熱與內能的改變1.熱傳遞:熱量從_________物體傳到_________物體的過程。2.實現熱傳遞的條件:兩物體間存在著_________。3.熱傳遞與系統內能變化的關系:系統在單純的傳熱過程中內能的變化量ΔU等于外界向系統傳遞的熱量Q，即_________。二、課堂探究[情景設問]在有機玻璃筒底放置少量易燃物，例如硝化棉，或浸過乙醚的棉花、火柴頭等。迅速壓下筒中的活塞，觀察筒底物品的變化。這個實驗說明了什么？結論1：___________使得物體（密閉氣體）溫度升高。（一）焦耳的實驗[課件展示]焦耳的第一個實驗用絕熱性能良好的材料制作容器，容器中安裝著葉片組成的攪拌器。重物下落時帶動葉片轉動，攪拌容器中的水，水由于摩擦而溫度上升。焦耳的實驗裝置結論2：在這個過程中，系統不從外界吸熱，也不向外界放熱，這樣的過程叫作___________。[課件展示]焦耳的第二個實驗讓正在下降的重物帶動發電機發電，電流通過浸在液體中的電阻絲，由電流的熱效應給液體加熱，使液體溫度上升。與焦耳實驗原理相同的實驗裝置示意圖[討論]由焦耳的這些實驗，你能得出什么結論？結論3：在熱力學系統的絕熱過程中，外界對系統所做的功僅由過程的___________兩個狀態決定，不依賴于做功的具體過程和方式。[討論]還有哪些力做功僅由物體的起點和終點兩個位置決定，與物體的運動路徑無關？如：重力做功對應重力勢能；電場力做功對應電勢能（電能）結論4：任何一個熱力學系統都必定存在一個只依賴于系統自身狀態的一種能量，這種能量叫做系統的__________。[討論]總結對比兩個焦耳實驗實驗條件實驗結論實驗1絕熱過程絕熱過程中，只要重力所做的功相同，系統狀態的變化是相同的。實驗2絕熱過程絕熱過程中，只要所做的電功相等，系統狀態的變化是相同的。（二）功與內能的改變[思考與討論]觀察下圖，思考狀態改變過程中內能的變化。絕熱壓縮結論5：在絕熱過程中，外界對系統做功，系統的內能__________；系統對外做功，系統的內能___________。[實驗演示]取一個透明塑料瓶，向瓶內注入少量的水。將橡膠塞打孔，安裝上氣門嘴，再用橡膠塞把瓶口塞緊，并向瓶內打氣，觀察橡膠塞跳出時瓶內的變化。結論6：以瓶內氣體為研究對象，橡膠塞跳出后，瓶內的氣體迅速膨脹，系統___________做功，因此，氣體的內能迅速減少，瓶內氣體溫度迅速下降，瓶內水蒸氣液化，就會出現大量的霧狀小水滴。[思考]嘗試總結做功與內能的聯系和區別。結論7：①做功可以改變物體的內能，對物體做功，物體的內能會________；物體對外做功，本身的內能會________；②內能的改變量可用做功的多少來量度，所以在國際單位制中，內能的單位也是________；③做功改變物體內能的實質是________和其他形式的能之間的相互轉化。（三）熱與內能的改變[討論]給你一根鋼絲，除了做功，如何才能改變它的內能呢？結論7：當系統從狀態1經過單純的傳熱達到狀態2時，內能的變化量：___________;它就等于外界向系統傳遞的熱量Q，即___________。[思考]做功和熱傳遞這兩種改變物體內能的方式有何區別和聯系？結論8：ΔU＝W（絕熱過程）ΔU＝Q（外界對系統不做功）做功時，___________與其他形式的能（如內能與機械能、內能與電能等）發生轉化，而傳熱只是不同物體（或一個物體的不同部分）之間___________的轉移。三、典題精講【例題1】1千克0℃的水變成0℃的冰的過程中，以下說法正確的是（）A．分子平均動能變小 B．分子勢能變小C．內能變大 D．內能不變【例題2】有關分子的熱運動和內能，下列說法正確的是（）A．一定質量的理想氣體，溫度不變時，內能可能增加B．物體的溫度越高，所有分子的熱運動都變越劇烈C．可看作理想氣體的質量相等的氫氣和氧氣，溫度相同時氧氣的內能小D．物體的內能是物體中所有分子熱運動的動能和重力勢能的總和核心素養專練1．如圖所示，在一個大燒杯A內放一個小燒杯B，杯內部都放有水，現對A的底部加熱，則（）A．燒杯A中的水比B中的水先沸騰B．兩燒杯中的水同時沸騰C．燒杯A中的水會沸騰，B中的水不會沸騰D．上述三種情況都可能2．下列物態變化現象中，屬于凝華的是（）A．初春，冰雪消融B．盛夏，自來水管壁“出汗C．金秋，清晨的霧在太陽出來后散去D．寒冬，雪后的清晨窗戶上出現的冰花3．甲、乙兩杯水溫度各為40℃、80℃，下列說法正確的是（）A．兩杯水放在空氣中其內能保持不變B．甲杯中水的內能一定比乙杯中的小C．乙杯中水的溫度降低，水的內能一定減小D．甲杯中的水分子運動一定比乙杯中的劇烈4.關于質量相同的100℃的水和100℃的水蒸氣，下列說法中正確的應是（）A．分子數相同，分子平均動能不相同，分子勢能相同，它們的內能相同B．分子數相同，分子平均動能相同，分子勢能不相同，內能相同C．分子數相同，分子平均動能相同，分子勢能不相同，內能不相同D．分子數不同，分子平均動能不相同，分子勢能相同，內能不相同5.下列關于物體內能變化的說法，正確的是（）A．一定質量的晶體在熔化過程中內能保持不變B．一定質量的氣體在體積膨脹過程中內能一定增加C．一定質量的物體在熱膨脹過程中內能不一定增加D．一定質量的物體在體積保持不變的過程中，內能一定不變6.關于熱傳遞，下列說法中正確的是（）A．熱傳遞的實質是溫度的傳遞B．物體間存在著溫度差，才能發生熱傳遞C．熱傳遞可以在任何情況下進行D．物體內能發生改變，一定是吸收或放出了熱量7.關于物體的內能以下說法正確的是（）A．籃球的容積不變，內部氣體的溫度降低，其氣體的內能將減小B．箱子運動的速度減小，其內能也減小C．物體的溫度和體積均發生變化，其內能將一定變化D．對于一些特殊的物體，可以沒有內能8．下面關于能量轉化的說法中，正確的是（）①在爐子上放一壺水，將水加熱到50℃是機械能轉化為內能的過程②將一杯熱水倒入一盆冷水中，冷水和熱水溫度變成一樣，是熱水的內能轉移到冷水中的過程③冬日，人們在太陽光下曬太陽取暖，是太陽能轉化為機械能的過程④節日里點燃的“沖天爆竹”騰空而起，是化學能轉化為內能又轉化為機械能的過程A．①②B．③④C．①③D．②④9.改變物體內能的兩種物理過程雖然等效，但有本質的區別。做功是其它形式的能和內能之間的__________；而熱傳遞卻是物體間內能的__________。10.某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體。初始時容器中空氣的溫度與外界相同，壓強大于外界。現使活塞緩慢移動，直至容器中的空氣壓強與外界相同。此時，容器中空氣的溫度__________（填“高于”“低于”或“等于”）外界溫度，容器中空氣的密度__________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空氣的密度。學而優·教有方PAGE6參考答案自主學習（一）內能等于ΔU=W（二）高溫低溫