选修3-3--功和内能---热和内能
2．做功和热传递在改变物体的内能上是等效的． 3．做功和热传递在本质上是不同的： 做功使物体的内能改变，是 （不同形式能量间的转化） 热传递使物体的内能改变， （同种形式能量的转移）
2．对于热量、功和内能三者的关系下列说法中正确 的是( CD ) A．三者单位相同，物理意义相同 B．热量和功是内能的量度
热传递
演示实验：
动画：热传递
1、两个温度不同的物体相互接触，热量从高温 物体传到了低温物体，这样的过程叫做热传递。
2、发生条件：物体之间或物体的不同部分之间存在温 度差。 3、热传递有三种方式：热传导、热对流、热辐射。
四、热和内能
1、当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2，内能 的增量△U=U2-U1就等于外界向系统传递的热量Q，即 △U=Q。 2、像做功一样， 所以不 能说物体具有多少热量， 只能说物体吸收或放出了 多少热量。 拓展思考：在单纯传热过程 中，系统从外界吸热，系统 的内能怎么变？数量上有什 么关系？若系统对外界放热 呢？
焦耳的实验(Joule experiment)
焦耳实验揭示了热量与功之间确 定的当量关系（１卡＝4.186焦耳）， 表明机械运动或电磁运动与热运动之 间是可以相互转化的．它启迪人们继 续发现了各种物质运动之间的相互转 化关系，为能量转化和守恒定律的建 立奠定了基础．
焦耳在做热功当量实验
内能 内能的微解释
C．一定是物体分子动能增加了50 J
D．物体的分子平均动能可能不变
变式训练2
确的是(
关于物体内能的变化，以下说法中正
)
A．物体吸收热量，内能一定增大
B．物体对外做功，内能一定减少
C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不
变
D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不
变
温度、热量、内能的区别
重物下落 带动叶片转动 对水做功
⑶ 实验现象
水由于摩擦 而温度上升
尽管各次悬挂重物的重量不同， 下落高度也不一样，但只要做 功相同，容器内水温上升的数 值都是相同的，即系统的状态 变化是相同的
⑷ 实验结论
3
绝热过程
系统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，这样的过程叫做绝热过程。
绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力 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( )
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
图10－1－2
•【自主解答】
外界没有对系统（水） 做功，只对系统传热， 同样能改变系统的状态。
1、物体从外界吸热，物体内能增加。
2、物体对外界放热，物体内能减少。
做功和热传递的区别
1、
外界对物体做多少功， 物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功， 物体的内能就减少多少．
物体吸收多少热量， 物体的内能就增加多少；物体放出多少热量， 物体的内能就减少多少．
C．热量和功由过程决定，而内能由物体状态决定
D．系统内能增加了100 J，可能是外界采用绝热方 式对系统做功100 J，也可能是外界单纯地对系统传 热100 J
拓展迁移、学以致用
做功和内能变化的关系
例1 如图10－1－2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
功和内能 热和内能
功
1
做功的两个基本要素
力
位移
2
做功的实例分析
案例1: 冬天搓手 案例2: 压缩气体
焦耳实验
1
焦耳的两个代表性实验
代表性实验1: 重物下落带动叶片搅拌水 代表性实验2: 电流的热效应给水加热
2
代表性实验1 ⑴ 实验装置
轴
叶片
重物P′
绝 热 材 料
叶片
重物P
装水的容器
⑵ 实验过程
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D对．
【答案】
D
【方法总结】温度、内能是状态量、热量、功是过
程量．
变式训练3 关于物体的内能和热量，下列说法中 正确的有( )
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 ．在传热过程中，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．热量是传热过程中内能转移的量度
图10－1－3
A．气体对外界做功，温度降低，内能减少 B．气体对外界做功，温度不变，内能减少
C．气体不做功，温度不变，内能不变
D．气体不做功，温度不变，内能减少
传热和内能变化的关系
例2
在外界不做功的情况下，物体的内能增加了
50 J，下列说法中正确的是( BD )
A．一定是物体放出了50 J的热量
B．一定是物体吸收了50 J的热量
由 F 对密闭的气体做功，容器及活塞绝热，
则 Q ＝ 0 ，由功和内能的关系知理想气体内能增大， T 升高， 再根据pV/T＝C，V减小，p增大，故选C.
【方法总结】
对于一定质量的气体，分析出判断：
• 变式训练1
如图10－1－3所示，
绝热容器中间用隔板隔开，左侧 装有气体，右侧为真空．现将隔 板抽掉，使左侧气体自由膨胀直 至达到平衡，则在此过程中(不计 气体的分子势能)( )
系统中所有分子热运动的动能和分 子势能的总和 影响因素：温度、体积、物质的量 内能是状态量
功和内能
1
做功改变物体内能的案例分析
乙醚顶塞
钻木取火
2
做功与改变内能的关系 由ΔU = W 可知 系统经历绝热过程 若外界对系统做功（ 从状态 1到达状态2 W > 0） 则系统内能增加（ ΔU> 0 ） 内能分别为 U 1、 U 2 若系统对外界做功（ W < 0） 做功为 W 则系统内能减小（ Δ= UW <0） 则内能的变化量ΔU
要点： 内外有能量交换 无热交换方式
代表性实验二：对系统做电功（电流热效应）
现象：电流 通过电热丝 使绝热容器 内的液体温 度升高。
结论：对同一系统，在绝热过程中只要所做的 电功相同，系统温度上升的数值就相同，即系 统的状态变化相同。即对水做功可以改变内能。
焦耳的实验说明什么问题？
在各种不同的绝热过程中，如果使系统从状 态1变为状态2，所需外界做功的数量是相同的。 结论： 使系统状态的绝热过程发生变化，做功的数量只 由过程始末状态决定，与做功方法与做功过程无 关。
例3
(
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
【精讲精析】
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；在
2020高中物理选修3-3同步第十章 1~2 内能与内能改变方式
1功和内能2热和内能[学习目标] 1.了解焦耳的两个实验的原理，知道做功和热传递的实质.2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，理解做功和热传递对改变系统内能是等效的，明确两种方式的区别.3.明确内能、功、热量、温度四个物理量的区别和联系．一、焦耳的实验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．2．代表性实验(1)重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升．(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．内能微观：所有分子热运动的动能和分子势能之和．宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量．2．功和内能：在绝热过程中，外界对系统做的功等于系统内能的增加量，即ΔU＝W. 3．(1)ΔU＝W适用条件是绝热过程．(2)在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外界做功，系统的内能减少．三、热和内能1．热传递(1)条件：物体的温度不同．(2)热传递：热量总是从高温物体向低温物体传递．2．热和内能(1)热量：它是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度．(2)表达式：ΔU＝Q.(3)热传递与做功在改变系统内能上的异同．①做功和热传递都能引起系统内能的改变．②做功时是内能与其他形式能的转化；热传递只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)内能多的物体含有的热量多．(×)(2)热量一定从内能多的物体传递给内能少的物体．(×)(3)做功和热传递都可改变物体的内能，从效果上是等效的．(√)(4)在绝热过程中，外界对系统做的功小于系统内能的增加量．(×)(5)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．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adf bce一、功和内能[导学探究](1)在焦耳的许多实验中，有两个最具有代表性：一个实验是让重物下落带动叶片搅拌容器中的水，引起水温上升；另一个实验是通过电流的热效应给水加热．焦耳的这两个实验说明了什么问题？(2)如图1，在有机玻璃筒底放少量浸有乙醚的棉花，压下活塞，观察棉花的变化．图1①你能看到什么现象？实验现象说明了什么？②图中用力按压活塞时为什么一定要迅速？(3)如图2，小孩沿滑梯下滑时屁股通常会感到发热，这是为什么？图2答案(1)做功和热传递对改变物体的内能是等效的．(2)①可以看到棉花燃烧．实验现象说明压缩空气做功，使空气内能增大，达到棉花的燃点后引起棉花燃烧．②迅速按下活塞是为了减少甚至杜绝热传递，创造一个绝热条件．(3)小孩沿滑梯下滑时克服摩擦力做功，内能增加．[知识深化]1．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．2．功与内能的区别(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，只有内能变化越大时，相应地做功才越多．特别提醒(1)外界对某一系统做功时系统的内能不一定增加，还要看该系统有没有向外放热，以及向外放热的多少．(2)在绝热过程中，系统内能的增加量等于外界对系统所做的功．例1如图3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()图3A．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乙减小答案 D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，内能的改变取决于做功的情况．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，外界对甲室内的气体做功，其内能应增大；对乙室内的气体，活塞左移，气体膨胀，乙室内的气体对外界做功，内能应减小．1．在绝热过程中，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．二、热和内能[导学探究](1)用铁锤反复敲击铁棒，铁棒的温度会升高，把铁棒放在碳火上烧，铁棒的温度也会升高，这说明了什么问题？(2)如图4所示是热传递的三种方式——传导、对流和辐射．图4①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)说明做功和热传递都能改变物体的内能．(2)①三种方式都是热量从一个物体传递到另外一个物体．②热传递是内能在物体间(或一个物体的不同部分)转移，做功是其他形式的能和内能之间的转化．[知识深化]1．在单纯传热中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少；系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少．即ΔU＝U2－U1＝Q.2．传热改变物体内能的过程是不同物体之间(或同一物体不同部分之间)内能转移的过程．例2(多选)关于热传递，下列说法正确的是()A．热传递中，热量一定从含热量多的物体传向含热量少的物体B．两个物体间发生热传递的条件是它们之间有温度差C．在热传递中热量一定从内能多的物体传向内能少的物体D．内能相等的两个物体相互接触时，也可能发生热传递答案BD解析热量的概念只有在涉及热传递时才有意义，所以不能说物体含有多少热量，A错误；物体间发生热传递的条件是物体间存在温度差，B正确；在热传递中，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，温度高的物体内能不一定多，故C错误，D正确．1．热传递与物体的内能的多少无关，只与两个物体(或一个物体的两部分)的温度差有关，热量总是从高温物体自发地传递到低温物体．2．热传递过程中，热量可以由内能大的物体传递到内能小的物体上，也可以由内能小的物体传递到内能大的物体上．三、内能和相关概念的辨析1．热量和内能(1)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，可以通过热传递和做功两种方式来完成．(2)热量是热传递过程中的特征物理量，热量只是反映物体在状态变化过程中所转移的能量，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．(3)对某一状态而言，只有“内能”，不存在“热量”和“功”．不能说一个系统中含有多少热量．2．热量与温度：热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内大量分子做无规则运动剧烈程度的标志．热传递的前提条件是两个系统之间要有温度差，传递的是热量而不是温度．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，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．4．改变内能的两种方式的比较例3关于温度、热量、功和内能，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．外界对系统做功W，内能必定增加D．发生热传递的条件是两物体之间存在温度差答案 D解析热量是物体间进行热传递时内能的转移，不能说物体含有多少热量，故A、B错；由于做功和热传递都可引起物体内能的变化，只根据做功无法准确判断物体内能的变化，故C 错；物体间发生热传递的条件是存在温度差，故D对．物理量之间进行比较时，关键是弄清物理量的概念及其意义，特别是容易混淆的一些概念，它们一定有不同之处，如内能、功和热量的区别关键之处是状态量与过程量.例4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答案 D解析物体的内能由温度、体积、物质的量及物态决定，不是只由温度决定，故选项A、B 错误；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，所以完全有可能是内能大的物体内能继续增大，内能小的物体内能继续减小，故选项C错误；关于热量的论述，选项D是正确的．1.(功与内能的关系)(多选)通过做功改变物体内能的是()A．古人钻木取火B．用火炉把水烧开C．用打气筒打气，筒壁变热D．瓶内的高压气体将瓶塞冲开，瓶内气体的温度降低答案ACD2．(热和内能的关系)下列例子中通过热传递改变物体内能的是()A．用砂轮磨刀具的时候，刀具的温度升高B．灼热的火炉使周围物体的温度升高C．手感到冷时，搓搓手就会觉得暖和些D．擦火柴时，火柴头上的易燃物质燃烧起来答案 B3．(热量、功与内能的关系)(多选)对于热量、功、内能三个量，下列说法中正确的是() A．热量、功、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答案CD解析热量、功和内能的国际单位都是焦耳，但热量、功和内能三个量的物理意义是不同的，热量和功是过程量，内能是状态量，热量和功二者可作为物体内能改变的量度而不是内能大小的量度．故A、B错误，C、D正确．一、选择题考点一功与内能的关系1．(多选)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答案AC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.2．(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)()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答案BCD解析绝热过程外力对系统做功，内能增加，温度升高，分子平均动能增加．3．如图1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()图1A．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，气体内能减小答案 A解析因为M、N内被封气体体积减小，所以外界对气体做功，又因气体与外界没有热交换即绝热过程，所以ΔU＝W，且ΔU>0，气体内能增大，A正确．4．如图2所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞．用打气筒缓慢地向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后()图2A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加答案 C解析打开卡子，胶塞冲出容器口后，密封气体体积增大，气体膨胀对外做功，气体内能减少，同时温度降低，温度计示数变小．考点二热和内能5．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．热量自发地从内能大的物体传向内能小的物体D．热量自发地从温度高的物体传向温度低的物体答案 D6．(多选)在外界不做功的情况下，物体的内能增加了50 J，下列说法中正确的是() A．一定是物体放出了50 J的热量B．一定是物体吸收了50 J的热量C．一定是物体分子动能增加了50 JD．物体分子的平均动能可能不变答案BD解析在外界不做功的情况下，内能的改变量等于传递的热量，内能增加50 J，一定是吸收了50 J的热量，故A错，B对；物体内能包括所有分子的动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、分子势能共同决定，所以内能增加了50 J并不一定是分子动能增加了50 J．物体分子的平均动能有可能不变，这时吸收的50 J热量全部用来增加分子势能．考点三综合应用7．关于内能、温度和热量，下列说法中正确的是()A．物体的温度升高时，一定吸收热量B．物体沿斜面下滑时，内能将增大C．物体沿斜面匀速下滑时，内能可能增大D．内能总是从高温物体传递给低温物体，当内能相等时热传递停止答案 C8．某驾驶员发现中午时车胎内的气压高于清晨时的，且车胎体积增大．若这段时间胎内气体质量不变且可视为理想气体，那么()A．外界对胎内气体做功，气体内能减小B．外界对胎内气体做功，气体内能增大C．胎内气体对外界做功，内能减小D．胎内气体对外界做功，内能增大答案 D解析中午，车胎体积增大，故胎内气体对外界做功，胎内气体温度升高，故胎内气体内能增大，D项正确．9.如图3所示，绝热容器中间用隔板隔开，左侧装有气体，右侧为真空．现将隔板抽掉，让左侧气体自由膨胀到右侧直至平衡，在此过程中()图3A．气体对外界做功，温度降低，内能减少B．气体对外界做功，温度不变，内能不变C．气体不做功，温度不变，内能不变D．气体不做功，温度不变，内能减少答案 C解析气体向真空膨胀，不做功；此为绝热容器，无热传递，Q＝0.二、非选择题10．(内能、温度和热量的综合应用)(1)某同学做了一个小实验；先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图4所示．这是因为烧瓶里的气体吸收了水的____________，温度____________，体积________．图4(2)若只对一定质量的理想气体做1 500 J的功，可使其温度升高5 K．若改成只用热传递的方式，使气体温度同样升高5 K，那么气体吸收________ J的热量．如果对该气体做了2 000 J的功，使其温度升高了5 K，表明在该过程中，气体还________(选填“吸收”或“放出”)热量________J.答案(1)热量升高增大(2)1 500放出500解析(1)烧瓶内的气体要从热水中吸收水的热量，温度升高，体积增大．(2)做功和热传递都可以改变物体的内能，且是等效的．图511．(内能、温度和热量的综合应用)(1)如图5所示，一个导热汽缸竖直放置，汽缸内封闭有一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁紧密接触，可沿汽缸壁无摩擦地上下移动．若大气压保持不变，而环境温度缓慢升高，则在这个过程中________．A．汽缸内每个分子的动能都增大B．封闭气体对外做功C．汽缸内单位体积内的分子数增多D．封闭气体吸收热量E．汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少(2)有一个10 m高的瀑布，水流在瀑布顶端时速度为2 m/s，在瀑布底与岩石的撞击过程中，有10%的动能转化为水的内能，请问水的温度上升了多少摄氏度？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，g取10 m/s2.答案(1)BDE(2)2.4×10－3℃解析(1)温度是物体分子平均动能的标志．温度是大量分子热运动的集体表现，不是描述单个分子的，A 错；气体压强不变，受热等压膨胀，对外做功，B 正确；由于气体体积增大，因此汽缸内单位体积内的分子数减少，C 错；气体的压强不变，温度升高，吸收热量，气体膨胀，因此汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少，选项D 、E 正确．(2)对质量为m 的水，根据题意得⎝⎛⎭⎫12m v 2＋mgh ×10%＝cm Δt ，代入数据解得Δt ≈2.4×10－3 ℃.。
改变内能的两种方式
• 找一条橡皮筋，两手捏住其两端用 力拉长并迅速贴在脑门上气 的混合物，有可能使气缸中柴油达 到燃点的过程是： [ ] A．迅速向里推活塞 B．迅速向外拉活塞 C．缓慢向里推活塞 D．缓慢向外拉活塞
•用酒精灯给用活塞封住少量 水的试管加热，过一会试管 塞被冲出，水蒸汽的温度降 低了，为什么？
实验结论：只要所做的电功相等，则 系统温度上升的数值是相同的，即系统的 状态变化是相同的。
从焦耳的实验中可以得出什么结论？
1.在各种不同的绝热过程中，系统 状态的改变与做功方式无关，仅与 做功数量有关。
2.测出了热功当量（热与机械功之 间的当量关系），为热力学第一定 律和能量守恒定律的建立奠定了实 验基础。
改变内能的两种方式
1.功和内能 2.热和内能
物理选修3-3 第十章
热力学定律
第一节
功和内能
物体的内能与温度和体积的关系 温度变时分子动能变，体积变时分 子势能变，因此物体的内能决定于它的 温度和体积，但是这句话却不能作为判 断两物体内能大小的依据。如两物体温 度和体积均相同，而内能却没有确定的 O O 关系。再如，0 C的冰熔化成0 C的水体 积减小，不能就此认为其势能也减小， 而应该从改变内能的方式上分析,冰熔化 过程吸收热量，内能增加，而温度不变， 所增加的只是分子的势能。
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，这样的过程叫绝热过程
焦耳实验是一个需要在绝热过程中完成的实验
焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置—机械功
实验结论：只要重力所做的功相同，容 器内水温上升的数值都是相同的，即系统状 态的变化是相同的。
焦耳二个代表性实验：焦耳热功当量实验装置—电功
为什么会呈现雾状？ 当用打气筒向瓶内打气时，外 界对系统做功，使得系统的内能增 加，温度升高，压强增大，使瓶塞 从瓶口中喷出。看到雾状物的原因 在于，在塞子突然跳起时，气体绝 热膨胀对外做功，内能减少，温度 下降，水蒸汽（或酒精蒸气）有一 部分被液化成小液滴
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。
人教版高中物理选修3-3知识点汇总_一册全_
人教版高中物理选修3—3知识点总结第七章 分子动理论第一节 物体是由大量分子组成的一、实验：用油膜法估测分子的大小 二、分子的大小 阿伏加德罗常数1．分子的大小：除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10－10m 。
2．阿伏加德罗常数：N A ＝6.02×1023_mol －1。
3．两种分子模型 分子 模型意义分子大小或分子间的平 均距离图例球形 模型固体和液体可看成是由一个个紧挨着的球形分子排列而成的，忽略分子间的空隙d ＝36V 0π(分子大小)立方体 模型 (气体)气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，每个小立方体是每个分子占有的活动空间，这时忽略气体分子的大小d ＝3V 0 (分子间平 均距离)设物质的摩尔质量为M 、摩尔体积为V 、密度为ρ、每个分子的质量为m 0、每个分子的体积为V 0，有以下关系式：(1)一个分子的质量：m 0＝MN A＝ρV 0。
(2)一个分子的体积：V 0＝V N A ＝MρN A (只适用于固体和液体；对于气体，V 0表示每个气体分子平均占有的空间体积)。
(3)一摩尔物质的体积：V ＝Mρ。
(4)单位质量中所含分子数：n ＝N A M 。
(5)单位体积中所含分子数：n ′＝N AV 。
(6)气体分子间的平均距离：d ＝ 3VN A 。
(7)固体、液体分子的球形模型分子直径：d ＝36V πN A ；气体分子的立方体模型分子间距：d ＝ 3VN A。
第二节 分子的热运动一、扩散现象1．定义：不同物质能够彼此进入对方的现象。
2．产生原因：物质分子的无规则运动。
3．意义：反映分子在做永不停息的无规则运动。
二、布朗运动1．概念：悬浮微粒在液体(或气体)中的无规则运动。
2．产生原因：大量液体(或气体)分子对悬浮微粒撞击作用的不平衡性。
3．影响因素：微粒越小、温度越高，布朗运动越激烈。
4．意义：间接反映了液体(或气体)分子运动的无规则性。
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。
高中物理人教版选修3-3教案《内能》
高中物理人教版选修3-3教案《内能》内能目标导航(1)知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志。
(2)知道什么是分子的势能；知道改变分子间的距离，分子势能就发生变化；知道分子势能跟物体体积有关。
(3)知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关。
(4)能够区别内能和机械能。
诱思导学１．分子动能（１）分子平均动能做热运动的分子，都具有动能，这就是分子动能。
由于分子运动的无规则性，若想研究单个分子的动能是非常困难、也是没有必要的。
热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，所以，重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，即分子平均动能。
（２）温度是物体分子热运动平均动能的标志。
说明：①温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的。
分子平均动能的大小由温度高低决定：温度升高，分子的平均动能增大；温度降低，分子的平均动能减小；温度不变，分子的平均动能不变。
温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，可能有个别的分子动能反而减小。
②分子的平均动能大小只由温度决定，与物质的种类无关。
也就是说，只要处于同一温度下，任何物质分子做热运动的平均动能都相同。
由于不同物质分子的质量不尽相同，因此，在同一温度下，不同物质分子运动的平均速率大小也不相同。
２．分子势能（１）分子势能由于分子间存在着相互作用力，所以分子间也有相互作用的势能。
这就是分子势能。
分子势能的大小有分子间的相互位置决定。
分子势能的变化非常类似于长度变化的弹簧中的弹性势能的变化。
（２）影响份子势能大小的身分份子势能的大小与份子间的距离有关，即与物体的体积有关。
份子势能的变化与份子间的距离发生变化时份子力做正功还是负功有关。
具体情况如下：①当份子间的距离r r时（此时类似于被拉伸的弹簧），份子间的作用力表现为引力，份子间的距离增大时，份子力做负功，因而份子势能随份子间距离的增大而增大。
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-功和内能+热和内能
功和内能热和内能知识元改变内能的两种方式知识讲解一、功和内能1.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=W（2）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=-ΔE2.在绝热过程中，功是系统内能转化的量度3.功和内能的区别（1）功是能量转化的量度，是过程量，而内能是状态量（2）做功过程中，能量一定会发生转化，而内能不一定变化（3）内能变化时不一定有力做功，也可能是传热改变了物体的内能。
物体的内能大，并不意味着做功多二、热和内能1.传热与内能改变的关系（1）不仅对系统做功可以改变系统的热力学业状态，单纯的对系统传热也能改变系统的热力淡定状态，所以热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度（2）在单纯传热中，系统从外界吸收多少热量，内能就增加多少；系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少。
即：ΔU=U2-U1=Q2.传热改变物体内能的过程是物体间内能转移的过程3.内能与热量的区别内能是一个状态量，一个物体在不同的状态下具有不同的内能，而热量是一个过程量，它表示由于传热而引起的内能变化过程中转移的能量，即内能的改变量。
如果没有传热，就无所谓热量，但此时物体仍有一定的内能例题精讲改变内能的两种方式例1.用力搓手感觉手会发热、冬天在阳光下觉得暖和等物理现象表明：____和_____在改变物体内能上可以起到相同的效果。
例2.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例3.如图所示，在较厚的有机玻璃筒底部，放置少量易燃物，如蓬松的硝化棉。
迅速压下筒中的活塞，可看到硝化棉被点燃而发出火光。
对该实验现象的下列说法中正确的是（）A．这个实验说明功可以变成能B．这个实验说明做功可以改变筒内空气的内能C．用厚有机玻璃做筒和迅速压缩都是为了保证该过程为绝热过程D．活塞向下迅速压缩过程，筒内空气的分子平均动能和分子势能都增大了例4.小实验：将钢丝掰直后，快速来回弯曲，用手接触弯曲部分会感觉____，这是由于________________________________________。
2021学年高中物理第10章热力学定律第1节功和内能课件新人教版选修3_3
• (1)在绝热过程中，外界对系统做功，系统的__内__能__增__加。内能的增量就等于外 界对__系__统__做__的__功_____，即ΔU＝U2－U1＝__W____。
• (2)在绝热过程中，系统对外界做功，系统的__内__能__减__少。内能的减少量就等于 系统对__外__界__做__的__功_____，即ΔU＝U2－U1＝__－__W____。
• 『选一选』
• (多项选择)一定质量的气体封闭在绝热的气缸内，当用活 塞压缩气体时，一定增大的BC物D理量有(不计气体分子势能)(
)
• 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
• 解析：外力做功，气体体积减小，分子密度增大，内能增 加，温度升高，分子的平均动能增加。
• 『想一想』
根据理想气体状态方程pTV＝C 可判断压强一定增大，选项 B、D 错误。
〔对点训练〕 如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一个灵敏温度计和一 根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动的胶塞。用 打气筒慢慢向筒内打气，使容器内的压强增加到一定 程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容
器口后( C )
• “火〞不但可以用来取暖，还可以用来加 热食物，“火〞把人类带入了文明的殿堂 。我们的祖先很早就创造了“钻木取火〞 的用具，使人们不再仅仅依靠自然的“恩 赐〞而得到“火〞。
• 你知道“钻木取火〞的道理吗？
提示：做功可以改变物体的内能，“钻木取火”就是通过外力做功，机械能 转化为内能。木材内能增加，温度达到着火点而燃烧。
第一节 功和内能
※ ※※
了解焦耳的热功当量实验，明确实验原理 理解内能的概念，并了解功是能量改变的量度
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课前预习
高中物理3-3热学知识点归纳(全面、很好)
选修3-3热学知识点归纳一、分子运动论1. 物质是由大量分子组成的（1）分子体积分子体积很小，它的直径数量级是（2）分子质量分子质量很小，一般分子质量的数量级是 （3）阿伏伽德罗常数（宏观世界与微观世界的桥梁）1摩尔的任何物质含有的微粒数相同，这个数的测量值：设微观量为：分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m ；宏观量为：物质体积V 、摩尔体积V 1、物质质量M 、摩尔质量μ、物质密度ρ． 分子质量： 分子体积:（对气体，V 0应为气体分子平均占据的空间大小）分子直径: 球体模型: V d N =3A )2(34π 303A 6=6=ππV N V d （固体、液体一般用此模型） 立方体模型:30=V d （气体一般用此模型）（对气体，d 理解为相邻分子间的平均距离） 分子的数量．A 1A 1A A N V V N V M N V N Mn ====ρμρμ2. 分子永不停息地做无规则热运动（1）分子永不停息做无规则热运动的实验事实：扩散现象和布郎运动。
（2）布朗运动布朗运动是悬浮在液体（或气体）中的固体微粒的无规则运动。
布朗运动不是分子本身的 运动，但它间接地反映了液体（气体）分子的无规则运动。
（3）实验中画出的布朗运动路线的折线，不是微粒运动的真实轨迹。
因为图中的每一段折线，是每隔30s 时间观察到的微粒位置的连线，就是在这短短的30s 内，小颗粒的运动也是极不规则的。
（4）布朗运动产生的原因大量液体分子（或气体）永不停息地做无规则运动时，对悬浮在其中的微粒撞击作用的不平衡性是产生布朗运动的原因。
简言之：液体（或气体）分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。
（5）影响布朗运动激烈程度的因素固体微粒越小，温度越高，固体微粒周围的液体分子运动越不规则，对微粒碰撞的不平衡性越强，布朗运动越激烈。
（6）能在液体（或气体）中做布朗运动的微粒都是很小的，一般数量级在，这种微粒肉眼是看不到的，必须借助于显微镜。