第一讲 内能 功 热量
[目标定位] 1.知道热传递的实质.2.知道做功和热传递是改变内能的两种方式，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、内能
1.定义：物体内部所有分子做热运动的动能和分子势能的总和. 2.影响因素：物体的内能由物体的温度、体积、物质的量共同决定. 二、改变物体内能的两种方式 1.做功
在绝热过程中内能的改变用功来量度.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. 2.热传递
(1)热传递：高温物体总是自发地把它的内能传递给低温物体，这种没有做功而使物体内能改变的现象称为热传递.
(2)热量：热传递过程中物体内能变化的量度.
(3)在系统与外界互不做功的条件下系统吸收了多少热量，系统的内能就增加多少；系统放出了多少热量，系统的内能就减少多少. 解决学生疑难点
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一、功和内能关系的理解 1.内能
(1)微观：所有分子的动能和势能之和.
(2)宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量. (3)状态量.
2.功和内能变化的关系
1
做功可以改变系统的内能，功是系统内能转化的量度，在绝热过程中： (1)外界对系统做功，系统内能增加，即ΔU＝U2－U1＝W； (2)系统对外界做功，系统内能减少，即ΔU＝W. 3.内能与机械能的区别和联系
(1)区别：内能与机械能是两个不同的概念.
(2)联系：在一定条件下可以相互转化，且总量保持不变.
例1 如图1所示，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、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1
A.E甲不变，E乙减小 C.E甲增大，E乙不变 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，气体对外界做功，内能就减少，故D选项正确.
借题发挥 (1)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. 例2 下列关于系统的内能的说法正确的是( ) A.系统的内能是由系统的状态决定的
B.分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的 C.做功可以改变系统的内能，但单纯地对系统传热不能改变系统的内能 D.气体在大气中绝热膨胀时对外做了功，但气体的内能不变 答案 AB
解析 系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，A对；正因为内能是由系统的状态决定的，所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致的，B对；做功和热传递都可以改变系统的内能，C错；气体绝热膨胀时对外界做了功，又因为与外界没有热交换，所以系统的内能要减小，故D错.
2
B.E甲不变，E乙增大 D.E甲增大，E乙减小
二、热和内能
1.传热和内能变化的关系
系统在单纯传热过程中，内能的增量ΔU等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q. 2.区分三组概念
(1)内能与热量：内能是状态量，可以说系统具有多少内能而不能说传递多少内能；热量是过程量，不能说系统具有多少热量，只能说传递了多少热量. (2)热量与温度
热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志.虽然热传递的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是能量，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，功是能量变化的量度，但它们之间有着本质的区别.
例3 一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度T1，比铁块的温度T2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则( )
A.从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量 B.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块内能减少量不等于铁块内能的增加量 C.达到热平衡时，铜块的温度T＝
T1＋T2
2
D.达到热平衡时，两者的温度相等 答案 AD
解析 一个系统在热交换的过程中，如果不与外界发生热交换，温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸收的热量，直到温度相等，不再发生热交换为止，而热量是热传递过程中内能的变化量，所以选项A和D都正确，选项B错误；根据热平衡方程c铜m(T1－T)＝c铁m(T－T2)，解得T＝
c铜T1＋c铁T2
，由此可知选项C是错误的.
c铜＋c铁
例4 若对物体做1200J的功，可使物体温度升高3℃，改用传热的方式，使物体温度同样升高3℃，那么物体应吸收________J的热量，如果对该物体做3000J的功，物体的温度升高5℃，表明该过程中，物体应________(填“吸收”或“放出”)热量________J. 答案 1200 放出 1000
解析 做功和传热在改变物体内能上是等效的，因此物体用做功方式使温度升高3℃，如用吸热方式，也使温度升高3℃应吸收1200J的热量.
如对物体做功3000J，温度升高5℃，而物体温度升高5℃，需要的功或热量应为ΔE. 1200J＝cm×3℃，ΔE＝cm×5℃， 所以ΔE＝2000J.
Q＝ΔE－W＝－1000J，
3
高中物理 第三章 热力学基础 第一讲 内能 功 热量教案 粤教版选修33
