第二讲 内能 能的转化和守恒定律
第二讲 内能 能的转化和守恒定律
第二讲《内能能的转化和守恒定律》一、物体的内能分子的动能温度既然组成物体的分子不停地做无规则运动，那么，象一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能。
物体里分子运动的速率是不同的，有的大，有的小，因此各个分子的动能并不相同。
在热现象的研究中，我们所关心的不是物体里每个分子的动能，而是所有分子的动能的平均值。
这个平均值叫做分子热运动的平均动能。
温度升高，物体分子的热运动加剧，分子热运动的平均动能也增加。
温度越高，分子热运动的平均动能越大。
温度越低，分子热运动的平均动能越小。
从分子运动论的观点看来，温度是物体分子热运动的平均动能的标志。
这样，分子运动论使我们懂得了温度的微观含义。
分子势能分子间存在相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。
分子间的距离大于r0的时候，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此分子势能随着分子间的距离的增大而增大。
这种情形同弹簧被拉长时弹性势能的变化相似。
分子间的距离小于r0的时候，分子间的相互作用表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此分子势能随着分子间的距离减小而增大。
这种情形同弹簧被压缩时弹性势能的变化相似。
物体的体积发生变化时，分子间的距离也发生变化，因而分子势能随着发生变化。
可见分子势能跟物体的体积有关系。
气体分子间的距离较大，分子的相互作用是引力。
对气体来说，体积增大，分子间的距离增大，分子势能增加；体积缩小，分子间的距离减小，分子势能减少。
物体的内能物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成的，因此任何物体都具有内能。
由于分子热运动的平均动能跟温度有关系，分子势能跟体积有关系，因此物体的内能跟物体的温度和体积有关系。
温度升高时，分子的动能增加，因而物体的内能增加。
体积变化时，分子势能发生变化，因而物体的内能发生变化。
《内能》内能守恒,能量转换
《内能》内能守恒，能量转换在我们生活的这个世界里，能量的存在和变化无处不在。
从微观的原子、分子运动，到宏观的天体运行、气候变化，能量始终在发挥着它神奇而又关键的作用。
而在这众多的能量形式中，内能是一个非常重要的概念。
内能，简单来说，就是构成物体的所有分子的动能和势能的总和。
分子的动能取决于分子的运动速度，而分子的势能则与分子间的相互作用以及分子的相对位置有关。
想象一下，在一个寒冷的冬天，我们会通过烧火取暖。
当木材燃烧时，发生了一系列复杂的化学变化。
木材中的分子与氧气分子相互作用，产生了新的物质，并释放出大量的热能。
这个过程中，木材和氧气所具有的内能发生了改变。
但从整个系统来看，能量的总量是守恒的。
内能守恒是自然界的一个基本定律。
这意味着在一个封闭的系统中，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。
再比如，我们给一个热水袋装满热水，然后把它放在被窝里。
过了一段时间，热水袋里的水温下降了，而被窝里的温度升高了。
这是因为热水袋里的水具有较高的内能，通过热传递的方式将内能转移到了被窝里。
在这个过程中，热水袋和被窝所构成的系统的内能总和并没有改变。
能量的转换形式多种多样。
比如，汽车的发动机燃烧汽油，将燃料的化学能转化为机械能，从而使汽车能够行驶；水电站利用水流的势能转化为电能，为我们的生活提供电力；太阳能热水器则是将太阳的光能转化为热能，为我们提供热水。
在这些能量转换的过程中，内能往往扮演着重要的角色。
以汽车发动机为例，汽油燃烧时，化学能首先转化为内能，使气体膨胀，推动活塞做功，进而将内能转化为机械能。
但在这个过程中，并不是所有的内能都能完全转化为有用的机械能，一部分内能会以热量的形式散失到周围环境中。
在实际生活中，我们常常希望能够提高能量转换的效率，以减少能源的浪费。
比如，改进发动机的设计，使其能够更充分地燃烧燃料，减少内能的散失；研发更高效的太阳能电池板，提高光能到电能的转换效率。
九年级物理能量的转化和守恒
复习：
做功： 摩擦双手取暖过程中，是 机械 能转化 内能。 热传递： 用热水袋取暖过程中，能量从热水袋 转移到 手 。
由上述两个例子可知： 能量从一种形式 转化 为另一种形式，或者 从一个物体 转移 到另一个物体，在这些过 程中，能的总量是 不变 的。（选填“变”
或“不变”）。
我们把这个叫做能量守恒定律： 能量不会凭空消失，也不会凭空产生， 能量从一种形式转化为另一种形式，或 者从一个物体转移到另一个物体，在这 些过程中，能的总量是不变的。
热传递（实质是内能的转移） 发生热传递的条件是：物体间存在 温度差 即：能量只会从温度高的物体向温度低 的物体转移。（内能多不一定温度高）
一自然界中能量的形式有多种多样， 例如：我们学过的——内能。
电能 核能 太阳能 光能 机械能（包括动能和势能）
化学能
在一定条件下，各种形式的能是可以相互转化 例如： 1、摩擦生热： 机械 能转化为 内 能。 2、电灯发光： 电 能转化为 光 能。 3、柴火燃烧： 化学 能转化为 内 能。 4、水电站的水轮机发电： 机械 能转化为电 能 5、壶中的水沸腾时将壶盖顶起 内 能转化为 机械 能。 6、太阳能发电机发电：太阳 能转化为 电 能 7、电风扇转动： 电 能转化为 机械 能。
8、用打气筒给自行车轮胎打气： 机械 能转化为 内 能。 9、石块从空中落下： 重力势能 能转化为 动 能。 10、给蓄电池充电： 电 能转化为 化学 能 11、蓄电池放电： 化学 能转化为 电 能
说出下图中发生的能量转化或转移
1、酒精燃烧：
化学能转化为内能
火焰把水加热：
火焰内能转移到水中
3、塞子为什么会飞出？
万千瓦功率 2、一座65万千瓦功率的水电站，发 一天 电能 电一天所获得的电能，相当于完全 燃烧多少吨烟煤？（烟煤的燃烧值 为2.9×107 J/kg ） 解：Q = W = Pt = 6.5×108 W ×24×3600s = 5.616×1015 J 由Q = mq得 15 J 5.61 6 × 10 m =Q/q = 2.9×107 J/kg = 1.97×108 kg
《能量的转化和守恒》内能的利用PPT教学课件2
3.能量可以从一个物体转移到另一个物体
①机械能从一个物体转移到另一个物体的实例 两小球相撞，使静止的小球具有了初速度 ②电能从一个物体转移到另一个物体的实例 发电机发电使电灯发亮 ③内能从一个物体转移到另一个物体的实例 靠近火炉取暖
小结： 在一定条件下，各种形式的能量可以相互转 化和转移 。
掉在地上的弹性小球为什么越跳越低?
一、能的转化
1. 自然界中能量的各种形式 电能 机械能 内能 光能 化学能
问:各种形式的能之间是否可以相互转化？
人的化学能转化为机械能
来自太阳的能被转化，储存在煤中
内能转化成机械能Biblioteka 快速的化学反应能使烟火冲上天空
2.各种形式的能之间可以相互转化
• • • • • • • • • • 锯木头，锯条发热 气体膨胀做功，温度降低 水轮机带动发电机发电 电动机带动水泵转动 电流通过灯丝使灯丝发光 煤燃烧 光合作用 原子能发电 压缩气体做功 给蓄电池充电 （机械能 内能） （内能 机械能） （机械能 电能） （电能 机械能） （电能 内能 光能） （化学能 内能） （光能 化学能） （核能 内能 电能） （机械能 内能） （电能 化学能）
1933年意大利科学家费米，在 研究β衰变的过程中发现，能量不守 恒。于是他根据能量守恒定律大胆预 言了还有一种未发现的粒子，这就是 现在已被科学界公认的中微子。这一 事例说明了能明守恒定律已成为人类 认识自然的重要依据。
永动机
达· 芬奇的永动机模型
三、无法实现的“永动机”
1.“永动机“：不消耗任何能量和燃料，却源 源不断对外做功的机器。 2.由能量守恒定律知：无法实现。 3.工程技术的任务，在于设法找出合理利用能 源的途径，并减少机器运转过程中不必 要的能量损耗，而不是去研制永远无法 实现的“永动机”。
《能的转化与能量守恒》能源与能量守恒定律PPT课件
第二十章 能源与能量守恒定律能的转化与能源自守恒新课引入知识回顾：
什么叫能量？
（1）物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。能量简称“能”。
（2）自然界的能量有机械能、内能、光能、电能、化学能、核能等多种形式。
人们发现，自然界中的能量不仅可以从一个物体转移到其他物体，而且在一定条件下，形式不同的能量之间还可以相互转化。
学习目标
知识讲解
一、能的转移和转化
活动1 能量的转移
如图所示是一些能量转移的实例，你能说出各例中是什么能量发生了转移吗？
内能
机械能
电能
知识讲解
活动2 能量的转化
能量不仅可以转移，而且各种形式的能量在一定条件下还可以相互转化。
另外，当木材、煤、石油和天然气等物质燃烧时，它们的化学能就会转化为内能和光能。绿色植物通过光合作用，将太阳能转化为化学能……
各种能都能够做功，做功的过程就是能量转化的过程。
说一说
放在桌上的热水袋冷却，热水的内能消失了吗？
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式．或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变．
讨论交流课文P81页活动1 能量的转移
各种形式的是可以相互转化的
风能转化为电能
讨论交流课文P82页活动2 能量的转化
各种形式的是可以相互转化的
机械能转化为电能
各种形式的是可以相互转化的
电能转化为内能
充电器充电
电能转化为化学能
各种形式的是可以相互转化的
电能转化为机械能
各种形式的是可以相互转化的
《内能和热量》内能守恒,能量转换
《内能和热量》内能守恒，能量转换在我们的日常生活中，内能和热量是两个经常被提及但又可能让人感到有些困惑的概念。
其实，它们与我们的生活息息相关，从烧水煮饭到汽车行驶，从冬天取暖到夏天制冷，处处都有内能和热量的身影。
那什么是内能呢？简单来说，内能就是物体内部所有分子的动能和势能的总和。
分子在不停地做无规则运动，运动得越快，动能就越大；分子之间还有相互作用，这种相互作用的能量就是势能。
所以，物体的内能取决于它的温度、质量、状态以及物质的种类等因素。
比如，一杯热水的内能比一杯冷水的内能大，因为热水中分子的运动更剧烈，动能也就更大。
同样质量的冰和水，水的内能更大，因为冰融化成水需要吸收热量，增加了内能。
内能是一个状态量，它只与物体当前的状态有关，而与物体是如何达到这个状态的过程无关。
这就好像一个人的财富总量，只取决于他当前拥有的资产，而不管他是通过工作、投资还是继承等方式获得的。
接下来我们再说说热量。
热量是在热传递过程中，传递的内能的多少。
当两个温度不同的物体接触时，高温物体的内能会向低温物体转移，这个转移的内能就是热量。
比如说，我们把刚煮熟的鸡蛋放入冷水中，鸡蛋的热量会传递给冷水，鸡蛋的温度降低，内能减少；冷水的温度升高，内能增加。
这里，从鸡蛋传递给冷水的内能就是热量。
需要注意的是，热量是一个过程量，它只有在热传递过程中才有意义。
就像我们说一个人赚了多少钱，这是在描述一个过程中的变化，而不是他拥有的固定财富。
那么，内能和热量之间有什么关系呢？这就要提到内能守恒定律了。
内能守恒定律指出，在一个孤立系统中，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而总的能量保持不变。
比如说，我们在燃烧煤炭取暖时，煤炭的化学能通过燃烧转化为内能，一部分内能以热量的形式散发到周围环境中，另一部分则用来提高室内空气的内能，使房间变得温暖。
在这个过程中，总的能量是守恒的。
第二讲 能量的相互转换 2
能量的相互转换知识要点：中考中经常出现的能量形式有：机械能、内能、太阳能、风能、化学能、光能、核能、电磁能等等。
这些能量之间都可以相互转化，并且遵守能量守恒定律。
能量守恒——能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
这些能量中的重点是机械能和内能：1．机械能=动能＋势能（1）动能：运动物体的质量大，速度越大，它的动能就越大。
（2）势能：分为重力势能和弹性势能．重力势能：物体的重力越大，举得越高，重力势能就越大。
弹性势能：物体的弹形变越大，弹性势能就越大。
1. 机械能你乘坐的校车，往前跳跃的青蛙，甚至是你听到的声音都具有机械能。
机械能（mechanical energy）是指与物体的运动或位置高度，形变相关的能。
机械能可以表现为动能，也可以表现为势能。
2. 热能所有的物体都是由叫做原子和分子的微小粒子组成的。
由于粒子的运动形式和排列和排列结构方面的原因，所有这些粒子既有动能又有势能。
热能（thermal energy）是指组成物体的粒子的运动速度就会增大，从而使得物体摸上去感觉是热的。
随着势能的增加，冰淇淋开始融化。
3. 化学能化合物，如巧克力、木头和蜡，都储存有化学能（chemical energy）。
化学能是指储存在化合物化学键里的势能。
你吃的食物，用来点蜡烛的火柴都储存有化学能，甚至你身体的细胞里都储存有化学能。
4. 电能当门的金属球形握把上的静电击中你的时候，你就能感受到电能。
运动的电荷形成电流，或者说产生了电能（electrical energy）。
电器设备，如收音机、电灯以及电脑等，用的都是来自电池或电厂的电能。
5. 电磁能你每天看到的光就是一种电磁能（electroma-gnetic energy）。
电磁能以各种各样的波的形式传播，这些波同时具备某些电的属性和磁的属性。
除了可见光外，紫外线、微波和红外线都是电磁能的表现形式。
初三-热机-能量守恒定律
热和能热机、能量的转化和守恒一、热机(一)、内能的获得——燃料的燃烧燃料燃烧：化学能转化为内能。
(二)、热值1、定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值（燃料有三种：固体燃料、气体燃料、液体燃料）。
单位：J/kg。
2、关于热值的理解：①对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。
1kg是针对燃料的质量而言，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。
某种燃料：说明热值与燃料的种类有关。
完全燃烧：表明要完全烧尽，否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
②热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
例1 关于燃料的热值，以下说法正确的是（）（概念辨析题型）A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关B.容易燃烧的燃料，热值一定大C.煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多D.0.5 g汽油和2 kg汽油，它们的热值是一样的解析：燃料的热值与燃烧情况无关，燃烧放出的热量与燃烧情况有关，A错；酒精比木炭容易燃烧，而煤气比木炭容易燃烧，但酒精的热值时3.0×107J/kg,而木炭的是3.4×107J/kg，Q 可煤气的热值约是3.9×107J/kg，所以容易燃烧的燃料，热值不一定大，B错；由mq 知，燃料放出热量的多少与热值和燃料的质量，以及燃烧的充分程度有关，不一定是热值大的放出的热量多，C错；热值是燃料的一种特性，与质量无关，D对。
答案：D练一练1 . 将一瓶酒精倒掉21后，则剩下的酒精（ ） A. 密度不变，比热容和热值都变为原来的21 B. 质量、比热容、热值都变为原来的21 C. 比热容不变、质量和热值变为原来的21 D. 比热容和热值都不变，质量变为原来的21 3、公式：mq Q =（q 为热值）。
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第二讲《内能能的转化和守恒定律》一、物体的内能分子的动能温度既然组成物体的分子不停地做无规则运动，那么，象一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能。
物体里分子运动的速率是不同的，有的大，有的小，因此各个分子的动能并不相同。
在热现象的研究中，我们所关心的不是物体里每个分子的动能，而是所有分子的动能的平均值。
这个平均值叫做分子热运动的平均动能。
温度升高，物体分子的热运动加剧，分子热运动的平均动能也增加。
温度越高，分子热运动的平均动能越大。
温度越低，分子热运动的平均动能越小。
从分子运动论的观点看来，温度是物体分子热运动的平均动能的标志。
这样，分子运动论使我们懂得了温度的微观含义。
分子势能分子间存在相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。
分子间的距离大于r0的时候，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此分子势能随着分子间的距离的增大而增大。
这种情形同弹簧被拉长时弹性势能的变化相似。
分子间的距离小于r0的时候，分子间的相互作用表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此分子势能随着分子间的距离减小而增大。
这种情形同弹簧被压缩时弹性势能的变化相似。
物体的体积发生变化时，分子间的距离也发生变化，因而分子势能随着发生变化。
可见分子势能跟物体的体积有关系。
气体分子间的距离较大，分子的相互作用是引力。
对气体来说，体积增大，分子间的距离增大，分子势能增加；体积缩小，分子间的距离减小，分子势能减少。
物体的内能物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成的，因此任何物体都具有内能。
由于分子热运动的平均动能跟温度有关系，分子势能跟体积有关系，因此物体的内能跟物体的温度和体积有关系。
温度升高时，分子的动能增加，因而物体的内能增加。
体积变化时，分子势能发生变化，因而物体的内能发生变化。
任何物体都具有内能，它同时还可以具有机械能。
例如正在空中飞行的炮弹，除了具有内能，还具有机械能——动能和重力势能。
下面我们要研究内能的变化，在作这种研究的时候，我们暂时不考虑作为研究对象的那个物体的机械能的变化。
顺便指出：我们过去常常提到热能，学过内能后应该知道，所谓热能不过是内能的一种通俗的说法。
阅读材料：《热的本质》热的本质是什么?为了弄清这个问题，人类经历了一段曲折的认识过程。
在二百多年以前，人们普遍认为热是一种特殊的物质——热质。
热质是一种没有质量的流质，它既不能产生，也不能消失，总保持守恒。
一个地方的热质多了，另一个地方的热质就要变少。
热质流入一个物体，物体含有的热质多了，温度就升高；热质从一个物体流出，物体含有的热质少了，温度就降低，这就是热质说。
热质说成功地说明了有关热传导和热量测定的一些实验事实，直到十九世纪初大多数学者都支持热质说。
热质说碰到的最大困难是对摩擦生热现象的解释。
1798年，本杰明·汤普森(伦福德伯爵)在慕尼黑指导军工生产时发现：用钻头加工炮筒时，摩擦可以产生大量的热，使炮筒的温度升得很高，而且只要钻孔继续进行，就会不断地产生出大量的热来，好象物体里含有的热质是取之不尽的，热质并不守恒。
维护热质说的人解释说：炮筒温度升高，是由于钻下来的铜屑的比热减小了，铜屑放出的热质被炮筒所吸收。
伦福德测定了钻下来的铜屑的比热，证明比热一点也没减小。
伦福德的实验给热质说一个致命的打击。
伦福德从大量实验中得出结论：热不可能是一种物质，只能认为热是一种运动。
后来还有许多人研究了热和机械功的关系。
十九世纪中叶建立了能的转化和守恒定律，确认热是能的一种形式，它可以跟机械能、电能等相互转化，并在转化中守恒，而不存在守恒的热质。
能的转化和守恒定律的建立，彻底否定了热质说，同时为分子运动论的发展开辟了道路。
而分子运动论进一步从微观上研究热现象，说明热现象是大量分子做无规则运动的表现，热这种形式的能是大量做无规则运动的分子具有的能，即课文中讲的内能。
这样，人们对热的本质获得了正确认识。
练习一1、壶里的水被加热而温度升高，水的内能怎样改变?液体的热膨胀很小，可不予考虑。
2、一根烧红了的铁棍逐渐冷却下来，铁棍的内能怎样改变?固体的热膨胀很小，可不予考虑。
3、容器里装着一定质量的气体，在保持体积不变的条件下使它的温度升高，气体的内能怎样改变?在保持温度不变的条件下把气体压缩，气体的内能怎样改变?4、设想我们对固体进行压缩。
当分子间的距离小于r 0时，随着固体被压缩分子势能怎样改变?二、改变内能的两种方式在热学研究中所涉及的总是内能的变化。
那么，什么物理过程可以改变物体的内能呢?做功可以改变物体的内能。
用锯条锯木头，我们克服摩擦力做了功，锯条和木头的温度升高，内能增加。
这类所谓摩擦生热的现象，是大家都知道的。
物体在非弹性碰撞中做功，可以使它们的温度升高，内能增加。
用搅拌器在水中搅拌做功，可以使水的温度升高，内能增加。
气体被压缩或膨胀是做功，气体的内能就发生变化。
在一个厚壁玻璃筒里放一块浸过乙醚的棉花，迅速压下活塞对筒内空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到乙醚的着火点，浸过乙醚的棉花就燃烧起来如图1所示。
柴油机就是利用这个道理来点火，使喷入气缸内的雾状柴油燃烧的。
热机气缸内高温高压的气体膨胀叫做功，气体的温度降低，内能减少。
热机就是利用这个道理对外做功的。
但做功并不是改变物体内能的唯一方式。
灼热的火炉使它上面和周围的物体温度升高，这些物体的内能增加。
火炉熄灭后，这些物体的温度降低，内能义减少。
在这样的过程中，物体的内能改变了，但是并没有做功。
达种没有做功而使物体内能改变的物理过程叫做热传递。
可见，能够改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递。
做功使物体的内能发生变化的时候，内能的变化就用功的数值来量度。
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。
热传递使物体的内能发生变化的时候，内能的变化是用热量来量度的。
外界传递给物体多少热量，或者说物体吸收了多少热量，物体的内能就增加多少；物体传递给外界多少热量，或者说物体放出了多少热量，物体的内能就减少多少。
一杯水可以用热传递的方式传给它一定的热量，使它从某一温度升高到另一温度；也可以用做功的方式，比如用搅拌器在水中搅拌，使它升高同样的温度。
两种方式不同，得到的结果却相同。
除非事先知道，我们将无法区别是哪种方式使这杯水的内能增加的。
可见，做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
三、热功当量既然做功和热传递对改变物体的内能是等效的，功和热量都可以用来量度内能的变化，那么功和热量之间就应该有确定的数量关系。
图1在以前的教材中，热量的单位是卡。
使1克水的温度升高1℃所需的热量就是1卡。
如果功和热量之间有确定的数量关系，1卡的热量相当于多少焦耳的功?相当于单位热量的功的数值叫做热功当量。
历史上第一个用实验来测定热功当量的人是英国物理学家焦耳。
他用各种不同的方法测定了热功当量，下面我们介绍其中最著名的一种（如图2所示）。
图2量热器里装着水。
重物P和P’下落时带动量热器中的轴转动，轴上的叶片就带动周围的水随着转动。
量热器内壁上也固定着叶片，它们的作用是阻碍水的运动，增大摩擦。
叶片搅动水做功，使水的内能增加，温度由t1升高到t2。
已知每个重物的质量船和落下的高度h，我们可以算出这个功：W=2mgh。
假定水的内能的增加不是由于做功而是由于热传递的结果，我们也可以算出使水的温度由t1升高到t2所需的热量：Q=(m l c l+m2c2)(t2一t1)，其中m l ，m2，c l，c2，分别表示水和量热器的质量和比热。
这样，就可以求出热功当量：J=W/Q。
这个实验焦耳做过多次，测得的热功当量的数值相同。
他又用水银代替水，重做上述实验，也得到相同的结果。
他还用其他方法来测定，结果仍然相同。
焦耳同时代的和以后的许多科学家用不同的方法来测定，结果都相同。
热功当量的数值通常可取为：J=4.2焦／卡。
热功当量的数值的确定，证明功和热量之间存在着确定的数量关系，即1卡=4．2焦，或者1焦=0.24卡。
这进一步定量地证明做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
热量的单位卡，是过去人们对热的本质认识不清楚的情况下规定的。
既然功和热量之间有确定的数量关系，那么，功、热量和能量使用相同的单位，是很自然也很合理的。
现在，国际单位制中规定它们统一用焦耳作单位，并建议逐步取消卡这个单位。
练习二1、举出几个实例来说明：做功可以改变物体的内能。
2、锅炉中盛有150千克的水，由20℃加热到100℃，水的内能增加多少?3、一个物体的内能增加了20焦。
如果物体跟周围环境不发生热交换，周围环境需要对物体做多少焦的功?如果周围环境对物体没有做功，需要传给物体多少焦的热量?四、能的转化和守恒定律热力学第一定律现在我们来研究功、热量跟内能变化之间的定量关系。
一个物体，如果它跟外界不发生热交换，也就是它既没有吸收也没有放出热量，那么，外界对它做多少功，它的内能就增加多少。
设外界对物体所做的功为W，内能的增加为△E，那么，W=△E。
在物体对外界做功的情况下，上式同样适用。
这时W 为负值，内能的增加△E也是负值，表示内能减少。
如果外界既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么物体吸收了多少热量，它的内能就增加多少。
设物体吸收的热量为Q，内能的增加为△E，那么，Q=△E。
在物体放出热量的情况下，上式同样适用．这时Q为负值，内能的增加△E也是负值，表示内能减少。
在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q，等于物体内能的增加△E。
即：W+Q=△E。
上式所表示的功、热量跟内能变化之间的定量关系，在物理学中叫做热力学第一定律。
能的转化和守恒定律现在我们从能的转化的观点来考察热力学第一定律。
我们知道，功是能的转化的量度。
做功使内能发生变化时，其他形式的能和内能发生相互转化。
在摩擦生热的现象中，克服摩擦力做多少功，就有多少机械能转化成等量的内能。
在图1所示的压缩气体做功的过程中，做多少功，就有多少机械能转化成等量的内能。
气体膨胀做功的时候，做多少功，就有多少内能转化成等量的机械能。
热传递使内能发生变化时，只是内能在物体之间的转移，而没有能量形式的转化。
一个物体从外界吸收了多少热量，就有多少内能从外界转移给这个物体。
这里我们看到，做功和热传递对改变物体的内能虽然等效，但从能的转化的观点来看却是有区别的。
热力学第一定律表示，做功和热传递提供给一个物体多少能量，物体的内能就增加多少，能量在转化或转移中守恒。
不但机械能，其他形式的能也可以和内能相互转化。
通过电流的导线变热，电能转化成内能。