物体的内能能的转化和守恒定律

1、,物体的内能能的转化和守恒定律,要点疑点考点,课 前 热 身,能力思维方法,延伸拓展,要点疑点考点,1.内能的概念 (1)分子的平均动能：物体内分子动能的平均值叫分子平均动能. 温度是分子平均动能的标志.温度越高，分子平均动能越大.,要点疑点考点,【说明】 温度是大量分子的平均动能的标志，对个别分子来讲，温度无意义. 不同物质的物体，如果温度相同，则它们的分子平均动能相同，但它们的分子平均速率不同. 分子的平均动能与物体机械运动的速率无关.,要点疑点考点,(2)分子势能： 意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能，称为分子势能. 分子势能的决定因素. 微观上：决定于分子间距离和分子排列情况. 宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关，但和温度与分子平均动能的关系不同，分子势能随物体的体积的变化并不是单调的.,要点疑点考点,(3)物体的内能： 物体中所有分子动能与势能的总和叫物体的内能.内能是状态量. 物体的内能是由物质的量、温度、体积等因素所决定的. 对于气体，只考分子动能，一定质量气体的内能只由温度决定.,要点疑点考点,2.物体的内能的变化 改变物体的内能

2、有两种方式： (1)做功其他形式的能与内能相互转化的过程，内能改变可以用做功的数值来量度. (2)热传递是物体间内能转移的过程.内能改变可以用传递的热量数值来量度.,要点疑点考点,热传递的条件：温度不同.热量自动地从高温物体向低温物体传递，当温度相等时达到动态平衡即热平衡.热量是过程量，与物体的内能多少、温度高低无关. 做功和热传递在改变物体的内能上是等效的.,要点疑点考点,二、能的转化和守恒定律 1.热力学第一定律： (1)内容：物体内能的增量E等于外界对物体做的功W和物体吸收的热量Q的总和. (2)表达式：W+Q=E， (3)符号法则：外界对物体做功物体体积减小，W取正值；物体对外界做功物体体积增大，W取负值.物体吸收热量，Q取正值；物体放出热量，Q取负值；物体内能增加， E取正值，物体内能减少， E取负值.,要点疑点考点,2.能的转化和守恒定律 能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或从一个物体转移到别的物体. 【说明】(1)能的转化和守恒定律是自然界的普遍规律.违背该定律的永动机每类永动机是永远无法实现的. (2)物质的不同运动形式对应不同的形式的

3、能.各种形式的能在一定条件下可以转化或转移，在转化或转移过程中，能的总量守恒.,要点疑点考点,3.热力学第二定律 (1)两种表述： 不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化. 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化.或：第二类永动机是不可能制成的. (2)意义：有大量分子参与的宏观过程有方向性.如“能量耗散”,要点疑点考点,4.能源与环境 常规能源有：煤、石油、天然气等，存量有限，利用时对环境有污染. 新能源有：风能、水流能、太阳能、沼气、原子能等，资源丰富，无(或者少)污染.,课 前 热 身,1.A、B两个分子，在外力作用下从相距10-6m处逐渐靠近到不能再靠近的过程中，分子力对A、B两个分子() A.始终做正功 B.始终做负功 C.先做正功后做负功 D.先做负功后做正功,课 前 热 身,2.下列说法中正确的是(A) A.温度相等的物本内部分子的平均动能相等 B.体积相等的物体内部分子的势能相等 C.温度、体积相等的物体的内能相等 D.吸收相等热量的物体的内能相等,课 前 热 身,3.内能可与其他形式的能互相转化，例如，通过电流的导线温度升高，是 电

4、 能转化为内能；燃料燃烧生热，是 化学 能转化为内能；炽热的电灯灯丝发光，是电能转化为 光 能.,课 前 热 身,4.设想发明一种热机，用它把物体与地面摩擦产生的热量全部都吸过来，并再对该物体做功，将内能全部转化为动能，使因摩擦而停止运动的物体重新运动起来，而不引起其他变化，这是否违背了能量守恒定律? 不违背 ，那么这种热机能造出来吗? 不能 若不能，那么是违背了 热力学第二定律.,课 前 热 身,5.用活塞压缩气缸里的空气，对空气做了850J的功，同时气缸向外散热200J，空气的内能将 增加 (填“增加”或“减小”) 650J .,能力思维方法,【例1】关于分子势能，下列说法中正确的是(设两分子相距无穷远时分子势能为0)(C) A.体积增大，分子势能增大，体积缩小，分子势能减小 B.当分子间距离r=r 0时，分子间合力为0，所以分子势能为0 C.当分子间作用力为引力时，体积越大，分子势能越大 D.当分子间作用力为斥力时，体积越大，分子势能越大,能力思维方法,【解析】设想两个分子间距处于无穷远处(r10-9m)，此时分子间势能为0.当两个分子越来越近，分子间引力做正功，分子势能减小，当

5、r=r 0时，分子势能减到最小为负值，故选项B错误.分子间为引力时，体积越大，分子间距越大，分子间引力做负功，分子势能增大；分子间为斥力时，体积越大，分子间距越大，分子间斥力做正功，分子势能减小. 故选项A与D错，选项C正确,能力思维方法,【例2】关于物体内能及其变化，下列说法正确的是(B) A.物体的温度改变时，其内能必定改变 B.物体对外做功，其内能不一定改变，向物体传递热量，其内能不一定改变 C.对物体做功，物体内能必定改变；物体向外传出一定热量，其内能必定改变 D.若物体与外界不发生热交换，则物体的内能必定不改变,能力思维方法,【解析】一定质量的物体，其内能由温度和体积共同决定物体的温度改变时，其内能不一定改变.所以A错误.做功和热传递是改变物体内能的两种方式若物体对外做功W焦，同时吸收Q焦的热量，且WQ，则物体的内能减少；WQ，则物体的内能不变；WQ，则物体的内能增加，所以只有B正确.,能力思维方法,【解题回顾】关于内能变化的讨论，一方面从内能的微观意义和对应宏观表征量来看，取决于温度、体积和物质的量；另一方面有两种物理过程做功和热传递都可以改变物体的内能分析问题既要有发散思

6、维选准思路，又要有全面的观点注意思维的严密性.,能力思维方法,【例3】一定质量的气体从外界吸收了4.2105J的热量，同时气体对外做了6105J的功，问： (1)物体的内能增加还是减少?变化量是多少? (2)分子势能是增加还是减少? (3)气体的温度是增加还是减少?,能力思维方法,【解析】(1)气体从外界吸热，Q=4.2105气体对外做功，W=-6105J.由热力学第一定律得： E=W+Q=(-6105)+(4.2105)J=-1.8105J. E为负，说明气体的内能减少了，减少1.8105J (2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，考虑此时分子间相互作用为引力，分子力做负功，气体分子势能增加了 (3)因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了所以，气体温度增大.,能力思维方法,【解题回顾】本题中虽然判断出分子势能增加了，但无法确定分子势能增加了多少，因而也无法确定分子动能减少了多少还应注意研究对象不是理想气体.,能力思维方法,【例4】下面设想符合能量转化和守恒定律的是(D) A.利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械 B.做

7、成一条船，利用流水的能量逆水航行 C.通过太阳照射飞机，即使飞机不带燃料也能飞行 D.利用核动力，驾驶地球离开太阳系,能力思维方法,【解析】利用磁场能可以使磁铁所具有的磁场能转化为动能，但由于摩擦力的不可避免性，动能最终转化为内能使转动停止，故A错，让船先静止在水中，设计一台水力发电机使船获得足够电能，然后把电能转化为船的动能使船逆水航行；同理可利用光能的可转化性和电能的可收集性，使光能转化为飞机的动能，实现飞机起飞；故B、C可选；设计一种利用反冲理论以核动力为能源，使地球获得足够大的能量，挣脱太阳引力的束缚而离开太阳系，故D可选.,延伸拓展,【例5】用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触2点插在冷水中，如图8-2-2所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象这一实验是否违反热力学第二定律?热水和冷水的温度是否会发生变化?简述这过程中能的转化情况.,图8-2-2,延伸拓展,【解析】这一实验不违反热力学第二定律热力学第二定律的开尔文表述为“不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其他影响”此实验中热水为高温热源，冷水为低温热源热水的温度下降，冷水的温度升高这说明热水中的一部分内能转化为电流的能量，而一部分电流能量在冷水中放热，又转化为冷水的内能，即产生了其他影响.,

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