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第十四章 内能与热机
第1节 内能及其改变
1.了解内能和热量的含义，知道做功和热传递是改变内能的两种途径，了解热传递的三种形式。
2.通过实例和应用，理解内能跟温度的关系，知道做功与热传递的实质是能量转化与转移的形式。
加热盛水的烧瓶时瓶塞被弹出去
你知道推动瓶塞的能量来自哪里吗？
装着开水的水壶瓶塞被弹起来
此时水蒸气所具有的能量是什么呢？
水蒸气
内能
观察思考
1. 分子具有动能与势能
（1）分子动能
运动的物体具有动能，运动的分子也同样具有动能。构成物质的分子在不停地做热运动，温度越高，分子热运动的速度越大，它们的动能也就越大。
分子在做热运动，所以也具有动能
运动的足球具有动能
知识点一：物体的内能
（2）分子势能
①被压缩的弹簧各部分互相排斥，被拉伸的弹簧各部分互相吸引；所以具有弹性势能。
压缩的弹簧排斥
拉伸的弹簧吸引
②分子间既相互吸引又相互排斥，所以分子也具有势能，叫作分子势能。
结论：分子间也具有势能，叫作分子势能。
2. 内能
（1）内能的概念：物体内所有分子无规则运动的分子动能与分子势能的总和称为物体的内能。
（2）内能的国际单位：焦耳（J）。
（3）内能是不同于机械能的另一种形式的能
飞在空中的足球，具有动能和重力势能，同时还具有内能。机械能与整个物体的机械运动情况有关，而内能与物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用情况有关，内能是不同于机械能的另一种形式的能。
（4）一切物体都具有内能
炙热的铁水具有内能；冰冷的冰块，温度虽然低，其中的水分子仍然在做热运动，所以也具有内能。
北极的冰山
炽热的铁水有内能
3. 影响内能大小的因素
（1）物体的内能与温度的关系
对一杯水加热时，水的温度越高，水内部分子运动越剧烈，内能越大。反之，温度越低， 内能越小。
水的内能增大
分子动能变大
分子无规则
运动剧烈
温度升高
（2）内能大小与质量的关系
想一想：温度相同、质量不同的水，内能相同吗？为什么？
分析：温度相同、质量不同的水，质量越大，水分子数目越多，所以分子动能和势能的总和也会越大，即水的内能也越大。
结论：在温度相同、状态相同时，物质的质量越大，内能越大。
200g、20℃的水的内能要大于100g、20℃水的内能.
（3）内能大小与状态（体积）的关系
想一想：一块0℃的冰熔化成0℃的水时内能是否改变
分析：因为0℃的冰熔化成0℃的水时，要吸收热量，体积变小，分子间的距离变小，作用力变大，所以水的内能变大。
结论：可见物体的内能跟物体的状态（体积）有关。
总结：影响内能大小的因素：
物体的内能跟物体的温度、质量、状态等都有关.
内能 机械能
概念
影响 因素
研究 对象
存在 条件
物体内部所有分子动能
与分子势能的总和
物体所具有的动能
和势能的总和
物体的温度、体积、
质量、状态等
物体的质量、速度、
高度或形变程度
微观世界的大量分子
宏观世界的所有物体
永远存在
运动或在高处或
发生弹性形变
4. 内能与机械能的区别
穿棉袄
搓手
烤火
电烤炉
改变内能的方式有哪些呢？
冬天双手感觉很冷，如何让双手暖和起来？
知识点二：改变物体内能的两种途径
观察思考
钻木取火
从滑梯下滑时屁股感觉很烫
摩擦可以产生热，这部分内能是从哪里来的呢？
摩擦时物体克服摩擦力做了功，这部分内能是物体克服摩擦力做功转化而来的。
1. 做功可以改变物体的内能
观察思考
实验1：在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团脱脂棉，把活塞迅速压下去，观察发生的现象
【实验】做功改变内能
脱脂棉燃烧起来
机械能
内能
对气体压缩做功
活塞压缩空气做功
达到脱脂棉的燃点燃烧
空气内能增大，温度升高
实验2：在烧瓶内盛少量水 ，并盖紧瓶塞 。向瓶内打气 ，当瓶塞跳起时，观察瓶内的变化。
向瓶内打气瓶塞跳起，瓶内出现白气。
瓶内气体推动瓶塞做功（瓶塞挑起）
瓶内气体内能减少，
瓶内气体温度降低
水蒸气液化为小水滴(出现白气)
内能
机械能
气体膨胀做功
做功和内能的改变
外界压缩气体做功，机械能转化为内能，内能增加。
气体膨胀对外界做功，内能转化为机械能，内能减少。
机械能
内能
气体膨胀做功
机械能
内能
对气体压缩做功
（1）内容：外界对物体做功，物体的内能增加，温度升高；
物体对外界做功，物体的内能减少，温度降低。
（2）做功的实质:
能量的转化
飞船返回舱穿越大气层时，克服空气阻力做功，内能增加，温度太高，表面燃烧。
（3）做功改变内能的实例
搓手取暖——通过双手摩擦做功，内能增加，温度升高。
火柴与打磨涂层摩擦做功，内能增加，温度升高，火柴点燃。
【现象一】在炉火上烧水。
实验现象及分析：烧水时炉火的温度远远高于水的温度，所以水的温度升高，内能增加。
结论：热传递改变了水的内能。
烧水
2. 热传递可以改变物体的内能
（1）现象探究：热传递改变物体的内能
【现象二】对手呵气。
实验现象及分析：对手哈气，手的表面温度低于人呼出的空气的温度，所以手的温度升高，内能增加。
结论：热传递改变了手的内能。
对手呵气
（2）探究归纳
热传递可以改变物体的内能。
（3）热传递
①概念：温度不同的物体互相接触时，低温物体温度升高，高温物体温度降低，我们把这个过程叫做热传递。
②热传递条件：存在温度差和相互接触。
③热传递方向：
从高温物体到低温物体， 或者从物体的高温部分到低温部分。
（4）热传递的三种方式
①热传导：物体内各部分物质不发生移动。例如：用锅烧饭时，锅把手也会热。
②热对流：物体内各部分物质间会流动，对流主要发生在气体和液体中。用锅烧饭时，锅里的水靠对流传热。
③热辐射：不需要介质，太阳的光和热就是通过热辐射的方式传到地球的。
炉子烧水
（5）热传递改变内能的实例
哈气取暖
太阳能热水器
热水器取暖
改变物体内能的途径是做功和热传递
特别注意：在分析能量及温度变化的过程中，注意方向。
功、热量和内能有相同的单位，都是焦耳（J）
做功
热传递
等效
改变物体内能的实质是机械能与内能的转化
改变物体内能的实质是能量的转移
3. 小结
1.概念：热传递过程中传递能量的多少，我们称为热量。符号为Q。
2.热量的单位：
焦耳(简称焦，用J表示)
知识点三：热量
高温物体
低温物体
内能
内能减少
内能增加
温度降低
温度升高
能量
3.热传递改变物体的内能
（1）热传递改变物体的内能的实质
能量的转移
（2）热传递的过程：内能转移的过程。
内能从高温物体向低温物体转移。（注意：不是传递温度）
烧热的工件放到冷水中，工件凉下来，冷水会变热，在此过程中发生了热传递。
（1）热量是过程量；温度、内能是状态量
（2） 表述区别
温度只能说“是、降低、升高”
热量只能说“吸收、放出”
内能只能说“有、具有、改变”
温度、热量、内能的联系
温度（升高）
（吸收）
热量
内能（增加）
一定
不一定
不一定
不一定
不一定
不一定
4.温度、热量、内能的区别
①内能：物体内所有分子无规则运动的分子动能与分子
势能的总和称为物体的内能。单位是焦（J）.
②分子热运动：物体的温度越高，分子运动越剧烈，
物理学中把分子的这种无规则运动叫做分子热运动.
③影响内能大小的因素：温度、质量、状态、物质种类.
改变内能的
两种途径
内能及其改变
热量
物体的内能
在热传递过程中，物体间内能传递的多少称为热量 .
单位是焦（J）.
①做功可改变内能，实质是内能与其它能的转化.
②热传递可改变内能，实质是内能的转移.
③热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射.
1.关于物体的内能,下列说法正确的是( )
A.温度为0 ℃的物体没有内能
B.物体的机械能越多,内能就越多
C.0 ℃的冰化成0 ℃的水,内能增加
D.温度相同的1 kg水和1 g水,内能相同
C
2.下列生活实例中,利用做功改变物体内能的是( )
D
A.暖手宝暖手 B.棉被被晒热
C.烧水水温升高 D.搓手取暖
3.关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A.0 ℃的冰没有内能
B.物体的温度越高,所含的热量一定越多
C.物体的内能增加,它的温度可能不变
D.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
C

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