2024-2025學年高中物理第十章熱力學定律2熱和內(nèi)能學案新人教版選修3-31

PAGE5-其次節(jié)熱和內(nèi)能【素養(yǎng)目標定位】※了解熱傳遞的三種方式※知道熱傳遞和做功都可以變更物體的內(nèi)能※了解熱與內(nèi)能的關系，區(qū)分熱量與內(nèi)能的概念【素養(yǎng)思維脈絡】課前預習反饋學問點1熱傳遞1．概念兩個溫度不同的物體相互接觸時溫度高的物體要__降溫__，溫度低的物體要__升溫__，即熱量從__高溫__物體傳到了__低溫__物體，這個過程就叫作熱傳遞。2．熱傳遞的方式__熱傳導__、__熱對流__和__熱輻射__。3．熱傳遞的條件__存在溫度差__。4．實質(zhì)熱傳遞過程實質(zhì)是__能量__轉(zhuǎn)移的過程。學問點2熱和內(nèi)能1．熱傳遞與內(nèi)能變更的關系(1)在單純熱傳遞中，系統(tǒng)從外界汲取多少熱量，系統(tǒng)的__內(nèi)能__就增加多少，即Q吸＝__ΔU__。(2)在單純熱傳遞中，系統(tǒng)向外界放出多少熱量，系統(tǒng)的__內(nèi)能__就削減多少，即Q放＝__－ΔU__。2．熱量熱量是在單純的熱傳遞過程中系統(tǒng)__內(nèi)能變更__的量度。辨析思索『判一判』(1)熱傳遞過程具有肯定的方向性。(√)(2)在任何狀況下，公式ΔU＝Q都適用。(×)(3)溫度高的物體含有的熱量多。(×)(4)熱量肯定從內(nèi)能多的物體傳遞給內(nèi)能少的物體。(×)(5)做功和熱傳遞都能變更物體的內(nèi)能。(√)(6)熱傳遞變更內(nèi)能的實質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)移。(√)『選一選』(多選)(2024·上海市金山區(qū)高二期末)下列過程中，主要通過熱傳遞方式變更物體內(nèi)能的是(ABC)A．濕衣服中的水蒸發(fā)B．水中的冰溶化C．池水在陽光的照耀下溫度上升D．錘子敲擊釘子后釘子變熱解析：濕衣服中的水蒸發(fā)是因為熱傳遞，故A正確；水中的冰溶化是因為熱傳遞，故B正確；池水在陽光的照耀下溫度上升是熱量的傳遞，故C正確；錘子敲擊釘子后釘子變熱是因為錘子對釘子做功轉(zhuǎn)化為熱量，故D錯誤?！合胍幌搿蝗鐖D所示是熱傳遞的三種方式——傳導、對流和輻射，請在圖片基礎上思索以下問題：(1)這三種方式在傳遞能量時有什么共同點？(2)熱傳遞和做功都可以變更物體的內(nèi)能，這兩種方式在變更物體內(nèi)能時本質(zhì)上又有什么不同？答案：(1)熱量總是從溫度高的物體向溫度低的物體傳遞。(2)做功是其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化，熱傳遞是內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)移。課內(nèi)互動探究探究探究功、內(nèi)能、熱量和溫度的區(qū)分與聯(lián)系┃┃思索探討__■在寒冷的冬季，人們經(jīng)常生火取暖，當我們雙手靠近火源，雙手馬上就會感受到手變熱了。思索一下內(nèi)能的概念，你認為變更物體的內(nèi)能有幾種方式？提示：做功和熱傳遞。┃┃歸納總結(jié)__■1．內(nèi)能與溫度從宏觀看，溫度表示的是物體的冷熱程度；從微觀看，溫度反映了分子熱運動的激烈程度，是分子平均動能的標記。物體的溫度上升，其內(nèi)能肯定增加。但向物體傳遞熱量，物體的內(nèi)能卻不肯定增加(可能同時對外做功)。2．熱量和內(nèi)能內(nèi)能是由系統(tǒng)狀態(tài)確定的，狀態(tài)確定，系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定，要使系統(tǒng)的內(nèi)能發(fā)生變更，可以通過熱傳遞或做功兩種途徑來完成。而熱量是傳遞過程中的特征物理量，和功一樣，熱量只是反映物體在狀態(tài)變更過程中所遷移的能量，是用來衡量物體內(nèi)能變更的。有過程，才有變更，離開過程，毫無意義。就某一狀態(tài)而言，只有“內(nèi)能”，根本不存在什么“熱量”和“功”，因此，不能說一個系統(tǒng)中含有“多少熱量”或“多少功”。3．熱量與溫度熱量是系統(tǒng)的內(nèi)能變更的量度，而溫度是系統(tǒng)內(nèi)大量分子做無規(guī)則運動猛烈程度的標記。熱傳遞的前提條件是兩個系統(tǒng)之間要有溫度差，傳遞的是熱量而不是溫度。4．熱量與功熱量和功都是系統(tǒng)內(nèi)能變更的量度，都是過程量，肯定量的熱量與肯定量的功相當，熱量可以通過系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為功，功也可以通過系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為熱量，但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)分。特殊提示只要存在溫度差，熱傳遞過程就會進行，與原來物體內(nèi)能的多少大小無關。熱傳遞過程能量可以由內(nèi)能大的物體傳到內(nèi)能小的物體上，也可以由內(nèi)能小的物體傳到內(nèi)能大的物體上。┃┃典例剖析__■典例對于熱量、功、內(nèi)能三個物理量，下列各種說法中正確的是(D)A．熱量、功、內(nèi)能的物理意義等同B．熱量、功都可以作為物體內(nèi)能的量度C．熱量、功、內(nèi)能的單位不相同D．熱量和功是由過程確定的，而內(nèi)能是由物體狀態(tài)確定的解題指導：求解此題應把握以下三點：(1)明確功、熱量、內(nèi)能的物理意義；(2)明確功、熱量、內(nèi)能分別是過程量還是狀態(tài)量；(3)功、熱量、內(nèi)能的單位相同。解析：物體的內(nèi)能是物體的全部分子動能和分子勢能的總和，而要變更物體的內(nèi)能，可以通過做功和熱傳遞兩種方式，這三者的物理意義不同，故選項A錯誤；熱量是熱傳遞過程中，物體內(nèi)能的變更量，而不是內(nèi)能的量度，故選項B錯誤；熱量、功、內(nèi)能三者的單位一樣，都是焦耳(J)，故C項錯誤；熱量和功是量度物體內(nèi)能的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的，而物體的內(nèi)能是由物體本身所處的狀態(tài)，即溫度、體積、摩爾數(shù)確定的，故選項D正確。┃┃對點訓練__■(2024·蘇州市高新區(qū)第一中學高二下學期期中)下列說法中正確的是(A)A．做功和熱傳遞是變更物體內(nèi)能的兩種不同的物理過程B．做功和熱傳遞在變更物體內(nèi)能上是等效的，因此對物體做功就是對物體傳熱C．熱量是熱傳遞過程中，內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體或物體內(nèi)能大的部分向內(nèi)能小的部分轉(zhuǎn)移的內(nèi)能大小的量度D．高溫物體具有的熱量多，低溫物體具有的熱量少解析：做功和熱傳遞是變更物體內(nèi)能的兩種不同的物理過程，故A正確；做功和熱傳遞在變更物體內(nèi)能上是等效的，但是對物體做功與對物體傳熱的本質(zhì)是不同的，故B錯誤；熱量是熱傳遞過程中，溫度高的物體向溫度低的物體或物體溫度高的部分向溫度低的部分轉(zhuǎn)移的內(nèi)能大小的量度，故C錯誤；熱量是熱傳遞過程中，內(nèi)能變更的量度，是過量程，故D錯誤。核心素養(yǎng)提升做功和熱傳遞在變更物體內(nèi)能上的關系變更內(nèi)能的兩種方式的比較：比較項目做功熱傳遞內(nèi)能變更外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對外界做功，物體的內(nèi)能削減物體汲取熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能削減物理實質(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)系做肯定量的功或傳遞肯定量的熱量在變更內(nèi)能的效果上是相同的案例(多選)器壁透熱的氣缸固定在恒溫環(huán)境中，如圖所示。氣缸內(nèi)封閉著肯定量的氣體，氣體分子間相互作用的分子力可以忽視不計，當緩慢推動活塞Q向左運動的過程中，下列說法正確的是(BC)A．活塞對氣體做功，氣體的內(nèi)能增加B．活塞對氣體做功，氣體的平均動能不變C．氣體的單位分子數(shù)增大，壓強增大D．氣體向外散熱，內(nèi)能削減解析：解決本題的關鍵是理解緩慢推動活塞Q的物理含義，推動活塞Q使活塞對氣體做功，原來氣體的溫度應上升，但是由于緩慢推動活塞，所以使氣體增加的內(nèi)能又以熱量的形式釋放到四周環(huán)境中，由于環(huán)境溫度恒定，所以氣缸內(nèi)氣體的溫度不變，內(nèi)能不變，氣體的平均動能不變，A、D錯誤，B正確；由于氣體被壓縮，氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，所以單位面積上，氣缸受到氣體分子的碰撞次數(shù)增多，因此氣體的壓強增大，C正確。課堂鞏固達標1．(2024·海南省三亞吉陽區(qū)校級月考)關于熱傳遞，下列說法中正確的是(B)A．熱傳遞的實質(zhì)是溫度的傳遞B．物體間存在著溫度差，才能發(fā)生熱傳遞C．熱傳遞可以在任何狀況下進行D．物體內(nèi)能發(fā)生變更，肯定是汲取或放出了熱量解析：熱傳遞的實質(zhì)是能量的傳遞。故A錯誤；物體間存在著溫度差，才能發(fā)生熱傳遞。故B正確；熱傳遞必需在有溫度差的狀況下進行。故C錯誤；物體的內(nèi)能發(fā)生了變更，可能是由于發(fā)生了熱傳遞，也可能是由于做功導致的。故D錯誤。2．(多選)關于物體內(nèi)能，下列說法中正確的是(BD)A．將物體舉高或使它們的速度增大，是利用做功來使物體內(nèi)能增大的B．陽光照曬衣服，衣服的溫度上升，是利用熱傳遞來變更物體內(nèi)能的C．物體在空中自由下落是用做功增加內(nèi)能D．拉彎的弓把箭射出去，箭在空氣中飛行的過程中，內(nèi)能增加解析：將物體舉高或使它們的速度增大，是利用做功來使物體機械能增大，與內(nèi)能無關，故A錯誤。陽光照曬衣服，衣服的溫度上升，是利用熱傳遞來變更物體的內(nèi)能，故B正確。物體在空中自由下落，重力做功，增加動能，與內(nèi)能無關，故C錯誤。拉彎的弓把箭射出去，箭在空氣中飛行的過程中，克服空氣阻力做功，內(nèi)能增加，故D正確。3．(多選)(2024·山東省濟南市部分重點中學高二檢測)如圖所示，絕熱的容器內(nèi)密閉肯定質(zhì)量的志向氣體(不考慮分子間的作用力)，用電阻絲緩慢對其加熱時，絕熱活塞無摩擦地上升，下列說法正確的是(AD)A．單位時間內(nèi)氣體分子對活塞碰撞的次數(shù)削減B．電流對氣體做功，氣體對外做功，氣體內(nèi)能可能削減C．電