3.1功熱和內(nèi)能的改變

3.1功、熱和內(nèi)能的改變知識點一、焦耳的實驗1．絕熱過程：系統(tǒng)不從外界吸熱，也不向外界放熱的過程．2．代表性實驗(1)重物下落時帶動葉片轉(zhuǎn)動，攪拌容器中的水，水由于摩擦而溫度上升．(2)通過電流的熱效應(yīng)給液體加熱．3．實驗結(jié)論：在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中，外界對系統(tǒng)做的功僅由過程的始末兩個狀態(tài)決定，不依賴于做功的具體過程和方式．4．內(nèi)能：只依賴于熱力學(xué)系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量．知識點二、功與內(nèi)能的改變1．功與內(nèi)能的改變在熱力學(xué)系統(tǒng)的絕熱過程中，當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過絕熱過程達到狀態(tài)2時，內(nèi)能的變化量ΔU＝U2－U1，等于外界對系統(tǒng)所做的功W，即ΔU＝W.2．理解(1)ΔU＝W的適用條件是絕熱過程．(2)在絕熱過程中：外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的內(nèi)能增加；系統(tǒng)對外做功，系統(tǒng)的內(nèi)能減少．知識點三、熱與內(nèi)能的改變1．傳熱(1)條件：物體的溫度不同．(2)傳熱：熱從高溫物體傳到了低溫物體．2．熱和內(nèi)能(1)熱量：在單純的傳熱過程中系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度．(2)熱與內(nèi)能的改變當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)1經(jīng)過單純的傳熱達到狀態(tài)2時，內(nèi)能的變化量ΔU＝U2－U1等于外界向系統(tǒng)傳遞的熱量Q，即ΔU＝Q.(3)傳熱與做功在改變系統(tǒng)內(nèi)能上的異同．①做功和傳熱都能引起系統(tǒng)內(nèi)能的改變．②做功時，內(nèi)能與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化；傳熱只是不同物體(或一個物體的不同部分)之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移．改變內(nèi)能的兩種方式的比較比較項目做功熱傳遞內(nèi)能變化外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對外界做功，物體的內(nèi)能減少物體吸收熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能減少物理實質(zhì)其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移相互聯(lián)系做一定量的功和傳遞相同量的熱量在改變內(nèi)能的效果上是相同的（2023?慈溪市校級開學(xué)）在一個真空的鐘罩中，用不導(dǎo)熱的細線懸吊一個鐵塊，中午時鐵塊的溫度是28℃，晚上鐵塊的溫度是23℃。鐵塊的內(nèi)能（）A．變大 B．變小 C．不變 D．無法判斷【解答】解：因為物體的內(nèi)能與溫度、體積有關(guān)，當(dāng)鐵塊的溫度降低時，鐵塊的體積變化很小，所以其內(nèi)能隨溫度降低而減小，故ACD錯誤，B正確。故選：B。（2023?和平區(qū)模擬）關(guān)于熱現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．溫度由攝氏溫度t升至2t，對應(yīng)的熱力學(xué)溫度便由T升至2T B．相同溫度下液體中懸浮的花粉小顆粒越大，布朗運動越劇烈 C．做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式 D．分子間距離越大，分子勢能越大，分子間距離越小，分子勢能也越小【解答】解：A．溫度由攝氏溫度t升至2t，對應(yīng)的熱力學(xué)溫度便由T升至T′，且T＝（t+273）K，T′＝（2t+273）K，所以T′不等于2T，故A錯誤；B．相同溫度下液體中懸浮的花粉小顆粒越小，受力越不易平衡，布朗運動越劇烈，故B錯誤；C．做功和熱傳遞都可以改變內(nèi)能，是改變內(nèi)能的兩種方式，故C正確；D．若分子力表現(xiàn)為斥力時，分子間距離越大，分子力做正功，分子勢能越??；分子間距離越小，分子力做負功，分子勢能越大；若分子力表現(xiàn)為引力時，分子間距離越大，分子力做負功，分子勢能越大；分子間距離越小，分子力做正功，分子勢能越小，所以分子間距離越大，分子勢能不一定越大，分子間距離越小，分子勢能也不一定越小，故D錯誤。故選：C。（2022春?東昌府區(qū)校級期中）下列說法正確的是（）A．單晶體有確定的熔點，而多晶體沒有確定的熔點 B．布朗運動是分子熱運動，而擴散現(xiàn)象不是分子熱運動 C．做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞，內(nèi)能不一定發(fā)生變化 D．葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面分子引力小于分子斥力【解答】解：A、單晶體與多晶體都有確定的熔點，故A錯誤；B、布朗運動是固體小顆粒的無規(guī)則運動，不是分子熱運動，擴散現(xiàn)象是分子熱運動，故B錯誤；C、做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞，如果做的功與傳遞的熱量相等，內(nèi)能不一定發(fā)生變化，故C正確；D、葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面分子引力大于斥力，分子力表現(xiàn)為引力造成的，故D錯誤。故選：C。（2022?雨花區(qū)校級開學(xué)）關(guān)于溫度、內(nèi)能和熱量，下列說法正確的是（）A．把零下10℃的冰塊放在0℃的冰箱保鮮室中，一段時間后，冰塊的內(nèi)能會增加 B．在汽油機的壓縮沖縮中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 C．用鋸條鋸木板，鋸條的溫度升高，是由于鋸條從木板吸收了熱量 D．我們不敢大口喝熱氣騰騰的湯，是因為湯含有的熱量較多【解答】解：A.把零下10oC的冰塊放在0oC冰箱保鮮室中，一段時間，冰塊從冰箱中吸收熱量，內(nèi)能一定會增加，故A正確；B.在汽油機的壓縮沖程中，是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯誤；C.用鋸條鋸木板，鋸條的溫度升高，是通過做功的方式增加了鋸條和木板的內(nèi)能，故C錯誤；D.我們不敢大口喝熱氣騰騰的湯，是因為湯的溫度高，熱量是一個過程量，不能說含有，故D錯誤。故選：A。（多選）（2022秋?濟南月考）如圖所示是學(xué)習(xí)“內(nèi)能與熱機”曾做過的一個演示實驗。這個實驗（）A．說明做功改變物體的內(nèi)能 B．說明可用內(nèi)能來對外做功 C．過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 D．反映了熱機的工作原理【解答】解：A、圖中水蒸氣對軟木塞做功，說明內(nèi)能可用來對外做功，故A錯誤；B、圖示的實驗中，軟木塞被頂起，蒸汽對木塞做功，說明可以利用蒸汽的內(nèi)能來做功，故B正確；C、圖中軟木塞被蒸汽頂起，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故C正確；D、熱機就是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能的裝置，此圖反應(yīng)了熱機的工作原理，故D正確.故選：BCD。（多選）（2022秋?濟南月考）關(guān)于各事例中能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的分析，下列說法正確的是（）A．太陽能熱水器工作時，太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．燃料燃燒放熱的過程，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C．用冷水冷卻汽車發(fā)動機，內(nèi)能發(fā)生了轉(zhuǎn)移 D．給電動車蓄電池充電時，電能發(fā)生了轉(zhuǎn)移【解答】解：A、太陽能熱水器工作時，太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，故A正確；B、燃料燃燒放熱的過程，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B正確；C、用冷水冷卻汽車發(fā)動機，冷水吸熱，發(fā)動機放熱，內(nèi)能發(fā)生了轉(zhuǎn)移，故B正確；D、給電動車蓄電池充電時，把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，不是電能發(fā)生了轉(zhuǎn)移，故D錯誤；故選：ABC。（2021秋?徐匯區(qū)校級期中）下列各事例中是通過熱傳遞改變物體內(nèi)能的是（）A．車床上車刀切削工件后發(fā)熱 B．用肥皂水淋車刀后車刀降溫 C．擦火柴時火柴頭溫度升高 D．搓搓手就會覺得手發(fā)熱【解答】解：A、車床上車刀切削工件后發(fā)熱是通過摩擦將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬于做功改變物體的內(nèi)能，故A錯誤；B、用肥皂水淋車刀后車刀降溫是因為車刀上的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到肥皂水中，屬于熱傳遞，故B正確；C、擦火柴時火柴頭溫度升高是通過摩擦將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬于做功改變物體的內(nèi)能，故C錯誤；D、搓搓手就會覺得手發(fā)熱是通過摩擦將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬于做功改變物體的內(nèi)能，故D錯誤。故選：B。（2021秋?靜海區(qū)校級月考）高溫物體甲和低溫物體乙發(fā)生熱傳遞，最后達到熱平衡，這個過程的實質(zhì)是（）A．甲把內(nèi)能傳給乙，最后甲、乙兩者溫度相等 B．甲把內(nèi)能傳給乙，最后甲、乙兩者內(nèi)能相等 C．甲把溫度傳給乙，最后甲、乙兩者溫度相等 D．甲把溫度傳給乙，最后甲、乙兩者內(nèi)能相等【解答】解：CD、溫度微觀上是分子平均動能的標志，溫度的高低只能代表分子平均動能的大小，不能傳遞，故CD錯誤；AB、內(nèi)能只能從高溫物體傳向低溫物體，最后達到熱平衡也就是溫度相同，另外內(nèi)能大小還與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量未知所以無法確定甲乙的內(nèi)能是否相同，故A正確、B錯誤；故選：A。（2021秋?金山區(qū)校級期中）下述改變物體內(nèi)能的方法中，屬于做功的是（）A．冷的物體接觸熱的物體后變熱 B．物體在火爐旁被烤熱 C．電流通過燈絲使燈絲發(fā)熱 D．熱的物體放在通風(fēng)地方?jīng)鱿聛怼窘獯稹拷猓篈、冷的物體接觸熱的物體后變熱，內(nèi)能從熱物體轉(zhuǎn)移到冷物體，屬于熱傳遞，故A錯誤；B、物體在火爐旁被烤熱，屬于熱傳遞，故B錯誤；C、電流通過燈絲使燈絲發(fā)熱，是通過電流做功引起的，故C正確；D、熱的物體放在通風(fēng)地方?jīng)鱿聛?，屬于熱傳?dǎo)中的熱對流，故D錯誤；故選：C。（2021秋?豐城市校級期中）如圖所示，熱熔鉆工藝是在金屬薄板上一次加工出孔的技術(shù)。鉆頭與薄板接觸時，鉆頭高速旋轉(zhuǎn)，與薄板劇烈摩擦，將能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使鉆頭附近的金屬迅速升溫熔化，從而鉆出一個孔。這是通過的方式改變了物體的內(nèi)能?！窘獯稹拷猓寒?dāng)鉆頭與薄板相互摩擦?xí)r，要克服摩擦做功，此過程中將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，兩者的內(nèi)能都會增大，溫度急劇升高，這是通過做功的方式改變了物體的內(nèi)能。故答案為：機械，做功。（多選）（2021秋?夏河縣校級月考）關(guān)于分子動理論和物體內(nèi)能的理解，下列說法正確的是（）A．理想氣體放出熱量，其分子的平均動能可能不變 B．當(dāng)分子間的作用力表現(xiàn)為斥力時，若減小分子間的距離，則分子間的作用力一定增大 C．懸浮在水中的花粉的布朗運動就是花粉分子的無規(guī)則運動 D．分子勢能一定隨著分子間的距離的減小而減小 E．一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強不變時，分子每秒對器壁單位面積平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而增加【解答】解：A、理想氣體放出熱量，若外界對氣體做功，理想氣體的內(nèi)能可能不變，其溫度不變，則分子的平均動能可能不變，故A正確；B、根據(jù)分子力與分子間距離的關(guān)系，可知若兩分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，若減小分子間的距離，則分子間的作用力一定增大，故B正確；C、花粉是由大量分子組成的，所以花粉的布朗運動不是花粉分子的無規(guī)則運動，而是大量花粉分子集體做的無規(guī)則運動，故C錯誤；D、若分子力表現(xiàn)斥力，則分子勢能一定隨著分子間的距離的減小而增大，故D錯誤；E、一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強不變時，溫度降低，分子的平均速率減小，則分子對器壁的平均碰撞力減小，所以分子每秒對器壁單位面積平均碰撞次數(shù)增加，故E正確。故選：ABE。（2021秋?長沙縣校級月考）已知晚上空氣柱的長度l＝19cm，晚上的溫度為12℃，氣體長度比中午縮短了Δl＝1cm，若當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭妏0＝1×105Pa保持不變，飲料管的橫截面積S＝5×1