3.1功热和内能的改变

3.1功、热和内能的改变知识点一、焦耳的实验1．绝热过程：系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程．2．代表性实验(1)重物下落时带动叶片转动，搅拌容器中的水，水由于摩擦而温度上升．(2)通过电流的热效应给液体加热．3．实验结论：在热力学系统的绝热过程中，外界对系统做的功仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式．4．内能：只依赖于热力学系统自身状态的物理量．知识点二、功与内能的改变1．功与内能的改变在热力学系统的绝热过程中，当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1，等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝W.2．理解(1)ΔU＝W的适用条件是绝热过程．(2)在绝热过程中：外界对系统做功，系统的内能增加；系统对外做功，系统的内能减少．知识点三、热与内能的改变1．传热(1)条件：物体的温度不同．(2)传热：热从高温物体传到了低温物体．2．热和内能(1)热量：在单纯的传热过程中系统内能变化的量度．(2)热与内能的改变当系统从状态1经过单纯的传热达到状态2时，内能的变化量ΔU＝U2－U1等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝Q.(3)传热与做功在改变系统内能上的异同．①做功和传热都能引起系统内能的改变．②做功时，内能与其他形式的能发生转化；传热只是不同物体(或一个物体的不同部分)之间内能的转移．改变内能的两种方式的比较比较项目做功热传递内能变化外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少物理实质其他形式的能与内能之间的转化不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移相互联系做一定量的功和传递相同量的热量在改变内能的效果上是相同的（2023•慈溪市校级开学）在一个真空的钟罩中，用不导热的细线悬吊一个铁块，中午时铁块的温度是28℃，晚上铁块的温度是23℃。铁块的内能（）A．变大 B．变小 C．不变 D．无法判断【解答】解：因为物体的内能与温度、体积有关，当铁块的温度降低时，铁块的体积变化很小，所以其内能随温度降低而减小，故ACD错误，B正确。故选：B。（2023•和平区模拟）关于热现象，下列说法正确的是（）A．温度由摄氏温度t升至2t，对应的热力学温度便由T升至2T B．相同温度下液体中悬浮的花粉小颗粒越大，布朗运动越剧烈 C．做功和热传递是改变物体内能的两种方式 D．分子间距离越大，分子势能越大，分子间距离越小，分子势能也越小【解答】解：A．温度由摄氏温度t升至2t，对应的热力学温度便由T升至T′，且T＝（t+273）K，T′＝（2t+273）K，所以T′不等于2T，故A错误；B．相同温度下液体中悬浮的花粉小颗粒越小，受力越不易平衡，布朗运动越剧烈，故B错误；C．做功和热传递都可以改变内能，是改变内能的两种方式，故C正确；D．若分子力表现为斥力时，分子间距离越大，分子力做正功，分子势能越小；分子间距离越小，分子力做负功，分子势能越大；若分子力表现为引力时，分子间距离越大，分子力做负功，分子势能越大；分子间距离越小，分子力做正功，分子势能越小，所以分子间距离越大，分子势能不一定越大，分子间距离越小，分子势能也不一定越小，故D错误。故选：C。（2022春•东昌府区校级期中）下列说法正确的是（）A．单晶体有确定的熔点，而多晶体没有确定的熔点 B．布朗运动是分子热运动，而扩散现象不是分子热运动 C．做功和热传递都可以改变物体的内能，但同时做功和热传递，内能不一定发生变化 D．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面分子引力小于分子斥力【解答】解：A、单晶体与多晶体都有确定的熔点，故A错误；B、布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，不是分子热运动，扩散现象是分子热运动，故B错误；C、做功和热传递都可以改变物体的内能，但同时做功和热传递，如果做的功与传递的热量相等，内能不一定发生变化，故C正确；D、叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面分子引力大于斥力，分子力表现为引力造成的，故D错误。故选：C。（2022•雨花区校级开学）关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（）A．把零下10℃的冰块放在0℃的冰箱保鲜室中，一段时间后，冰块的内能会增加 B．在汽油机的压缩冲缩中，内能转化为机械能 C．用锯条锯木板，锯条的温度升高，是由于锯条从木板吸收了热量 D．我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多【解答】解：A.把零下10oC的冰块放在0oC冰箱保鲜室中，一段时间，冰块从冰箱中吸收热量，内能一定会增加，故A正确；B.在汽油机的压缩冲程中，是将机械能转化为内能，故B错误；C.用锯条锯木板，锯条的温度升高，是通过做功的方式增加了锯条和木板的内能，故C错误；D.我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤的温度高，热量是一个过程量，不能说含有，故D错误。故选：A。（多选）（2022秋•济南月考）如图所示是学习“内能与热机”曾做过的一个演示实验。这个实验（）A．说明做功改变物体的内能 B．说明可用内能来对外做功 C．过程中内能转化为机械能 D．反映了热机的工作原理【解答】解：A、图中水蒸气对软木塞做功，说明内能可用来对外做功，故A错误；B、图示的实验中，软木塞被顶起，蒸汽对木塞做功，说明可以利用蒸汽的内能来做功，故B正确；C、图中软木塞被蒸汽顶起，内能转化为机械能，故C正确；D、热机就是把内能转化成机械能的装置，此图反应了热机的工作原理，故D正确.故选：BCD。（多选）（2022秋•济南月考）关于各事例中能量转化和转移的分析，下列说法正确的是（）A．太阳能热水器工作时，太阳能转化为内能 B．燃料燃烧放热的过程，化学能转化为内能 C．用冷水冷却汽车发动机，内能发生了转移 D．给电动车蓄电池充电时，电能发生了转移【解答】解：A、太阳能热水器工作时，太阳能转化为水的内能，故A正确；B、燃料燃烧放热的过程，燃料的化学能转化为内能，故B正确；C、用冷水冷却汽车发动机，冷水吸热，发动机放热，内能发生了转移，故B正确；D、给电动车蓄电池充电时，把电能转化为化学能储存起来，不是电能发生了转移，故D错误；故选：ABC。（2021秋•徐汇区校级期中）下列各事例中是通过热传递改变物体内能的是（）A．车床上车刀切削工件后发热 B．用肥皂水淋车刀后车刀降温 C．擦火柴时火柴头温度升高 D．搓搓手就会觉得手发热【解答】解：A、车床上车刀切削工件后发热是通过摩擦将机械能转化为内能，属于做功改变物体的内能，故A错误；B、用肥皂水淋车刀后车刀降温是因为车刀上的内能转移到肥皂水中，属于热传递，故B正确；C、擦火柴时火柴头温度升高是通过摩擦将机械能转化为内能，属于做功改变物体的内能，故C错误；D、搓搓手就会觉得手发热是通过摩擦将机械能转化为内能，属于做功改变物体的内能，故D错误。故选：B。（2021秋•静海区校级月考）高温物体甲和低温物体乙发生热传递，最后达到热平衡，这个过程的实质是（）A．甲把内能传给乙，最后甲、乙两者温度相等 B．甲把内能传给乙，最后甲、乙两者内能相等 C．甲把温度传给乙，最后甲、乙两者温度相等 D．甲把温度传给乙，最后甲、乙两者内能相等【解答】解：CD、温度微观上是分子平均动能的标志，温度的高低只能代表分子平均动能的大小，不能传递，故CD错误；AB、内能只能从高温物体传向低温物体，最后达到热平衡也就是温度相同，另外内能大小还与物体的质量有关，质量未知所以无法确定甲乙的内能是否相同，故A正确、B错误；故选：A。（2021秋•金山区校级期中）下述改变物体内能的方法中，属于做功的是（）A．冷的物体接触热的物体后变热 B．物体在火炉旁被烤热 C．电流通过灯丝使灯丝发热 D．热的物体放在通风地方凉下来【解答】解：A、冷的物体接触热的物体后变热，内能从热物体转移到冷物体，属于热传递，故A错误；B、物体在火炉旁被烤热，属于热传递，故B错误；C、电流通过灯丝使灯丝发热，是通过电流做功引起的，故C正确；D、热的物体放在通风地方凉下来，属于热传导中的热对流，故D错误；故选：C。（2021秋•丰城市校级期中）如图所示，热熔钻工艺是在金属薄板上一次加工出孔的技术。钻头与薄板接触时，钻头高速旋转，与薄板剧烈摩擦，将能转化为内能，使钻头附近的金属迅速升温熔化，从而钻出一个孔。这是通过的方式改变了物体的内能。【解答】解：当钻头与薄板相互摩擦时，要克服摩擦做功，此过程中将机械能转化为内能，两者的内能都会增大，温度急剧升高，这是通过做功的方式改变了物体的内能。故答案为：机械，做功。（多选）（2021秋•夏河县校级月考）关于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（）A．理想气体放出热量，其分子的平均动能可能不变 B．当分子间的作用力表现为斥力时，若减小分子间的距离，则分子间的作用力一定增大 C．悬浮在水中的花粉的布朗运动就是花粉分子的无规则运动 D．分子势能一定随着分子间的距离的减小而减小 E．一定质量的理想气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加【解答】解：A、理想气体放出热量，若外界对气体做功，理想气体的内能可能不变，其温度不变，则分子的平均动能可能不变，故A正确；B、根据分子力与分子间距离的关系，可知若两分子间的作用力表现为斥力，若减小分子间的距离，则分子间的作用力一定增大，故B正确；C、花粉是由大量分子组成的，所以花粉的布朗运动不是花粉分子的无规则运动，而是大量花粉分子集体做的无规则运动，故C错误；D、若分子力表现斥力，则分子势能一定随着分子间的距离的减小而增大，故D错误；E、一定质量的理想气体，在压强不变时，温度降低，分子的平均速率减小，则分子对器壁的平均碰撞力减小，所以分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数增加，故E正确。故选：ABE。（2021秋•长沙县校级月考）已知晚上空气柱的长度l＝19cm，晚上的温度为12℃，气体长度比中午缩短了Δl＝1cm，若当地的大气压强p0＝1×105Pa保持不变，饮料管的横截面积S＝5×1