物理選修3-3教材梳理第十章2熱和內(nèi)能含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精庖丁巧解牛知識(shí)·巧學(xué)一、熱傳達(dá)1.定義：熱量從物體的一部分傳達(dá)到另一部分，或從一個(gè)物體傳達(dá)給另一個(gè)物體的物理過程。2。熱傳達(dá)的方式:傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射。辨析比較熱傳導(dǎo)過程發(fā)生在相互接觸的兩固體之間，或同一物體的不一樣部分間,如用酒精燈灼燒鐵棒的一端，另一端會(huì)發(fā)燙，這主若是經(jīng)過熱傳導(dǎo)來傳達(dá)熱量，而熱對(duì)流發(fā)生在氣體、液體的傳熱過程中，如加熱水壺的底部，表層的水溫也上升；冬天暖氣片能使整間房屋里的氣溫上升，這都是靠對(duì)流來完成的,曬衣服時(shí)，衣服溫度高升,主若是太陽依靠熱輻射來傳達(dá)熱量的.3.熱傳達(dá)的條件：兩物體間存在溫度差。誤區(qū)警示只要存在溫度差，熱傳達(dá)過程就會(huì)進(jìn)行,與原來物體內(nèi)能的多少?zèng)]關(guān)。熱傳達(dá)過程能量能夠由內(nèi)能大的物體傳到內(nèi)能小的物體上，也能夠由內(nèi)能小的物體傳到內(nèi)能大的物體上.4.熱傳達(dá)的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。二、熱和內(nèi)能1。熱量:在單純的傳熱遞過程中系統(tǒng)內(nèi)能改變的量度.也許這樣表述:系統(tǒng)在單純的傳熱過程中，內(nèi)能的增量ΔU等于外界向系統(tǒng)傳達(dá)的熱量Q,即U=Q.誤區(qū)警示熱量是用來衡量熱傳達(dá)過程中內(nèi)能變化的一個(gè)物理量，是一個(gè)過程量.因此只有在熱傳達(dá)過程中才談熱量。熱量和內(nèi)能是兩個(gè)截然相反的看法，內(nèi)能是狀態(tài)量，我們說物體在必然狀態(tài)下有內(nèi)能，學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精而不能夠說有熱量.2。熱傳達(dá)和內(nèi)能變化的關(guān)系熱傳達(dá)改變物體內(nèi)能的過程是物體間內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程，熱傳達(dá)使物體的內(nèi)能發(fā)生變化時(shí)，內(nèi)能改變的多少可用熱量來量度。物體吸取了多少熱量，物體的內(nèi)能就增加多少;物體放出了多少熱量,物體的內(nèi)能就減少多少。3.做功和熱傳達(dá)在改變物體內(nèi)能上的關(guān)系(1）兩種方式的差異做功：其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)變，當(dāng)機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能時(shí)，必定經(jīng)過物體的宏觀運(yùn)動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)。熱傳達(dá)：物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，即內(nèi)能從物體的一部分傳到另一部分,或從一個(gè)物體傳達(dá)給另一物體，它是在分子相互作用下，經(jīng)過分子的微觀運(yùn)動(dòng)來達(dá)到內(nèi)能的改變的,物體間發(fā)生熱傳達(dá)的必要條件是存在溫度差。在熱傳達(dá)過程中,內(nèi)能從高溫物體傳達(dá)給低溫物體,使高溫物體內(nèi)能減少，低溫物體內(nèi)能增加，最后達(dá)到溫度相等.2）兩種方式的聯(lián)系做功和熱傳達(dá)都能夠改變物體的內(nèi)能，從它們改變內(nèi)能的最后結(jié)果看，兩者是等效的.深入升華實(shí)質(zhì)的差異:做功使物體的內(nèi)能改變，是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)變，比方摩擦生熱就是機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能,熱傳達(dá)改變物體的內(nèi)能是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，如太陽照射冰，使冰化成水,就是太陽的內(nèi)能經(jīng)過輻射這一熱傳達(dá)的方式轉(zhuǎn)移到冰,使冰的內(nèi)能增加。辨析比較（1）熱量和內(nèi)能學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，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)生變化,能夠經(jīng)過熱傳達(dá)或做功兩種過程來完成,而熱量是熱傳達(dá)過程中的特色物理量，和功相同，熱量可是反響物體在狀態(tài)變化過程中所遷移的能量，是用來衡量物體內(nèi)能變化的，有過程，才有變化,走開過程，毫沒心義，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,不能夠說一個(gè)系統(tǒng)中含有“多少熱量”或“多少功”.（2)熱量和溫度熱量是系統(tǒng)的內(nèi)能變化的量度，而溫度是系統(tǒng)內(nèi)部大量分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的激烈程度的標(biāo)志，誠然熱傳達(dá)的前提是兩個(gè)系統(tǒng)之間要有溫度差,但是傳達(dá)的是能量,不是溫度。熱傳達(dá)不但能夠使系統(tǒng)溫度發(fā)生變化，還可以夠使物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化。在物質(zhì)狀態(tài)變化中，傳達(dá)給系統(tǒng)的熱量并沒有使系統(tǒng)的溫度發(fā)生變化,因此不能夠說“系統(tǒng)吸取熱量多，溫度變化必然大”，也不能夠認(rèn)為“系統(tǒng)的溫度高，它放出的熱量必然多”。由于放出的熱量，不僅和溫度的變化值有關(guān)，還和比熱容有關(guān)。總之，熱量和溫度之間誠然有必然的聯(lián)系，但它們是完好不一樣的兩個(gè)物理量。（3)熱量和功熱量和功，都是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，都是過程量，必然量的熱量還與必然量的功相當(dāng)，熱量能夠經(jīng)過系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，功也能夠?jīng)過系統(tǒng)過程轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚鼈冎g有實(shí)在質(zhì)的差異.用做功來改變系統(tǒng)的內(nèi)能，是系統(tǒng)內(nèi)分子隨整體的有序運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)化為另一系統(tǒng)的分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的過程,是機(jī)械能或其他形式的學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)變過程。用熱傳達(dá)來改變系統(tǒng)的內(nèi)能，是經(jīng)過傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射來完成的,它將分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，從一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)系統(tǒng)，這種轉(zhuǎn)移就是系統(tǒng)間內(nèi)能變換的過程.典題·熱題知識(shí)點(diǎn)一熱傳達(dá)例1以下所述現(xiàn)象中屬于利用熱傳導(dǎo)的方式來傳熱的是（）A.冬天，用手去拿室外的鐵塊，手感覺冷B。夏天,開空調(diào)后一段時(shí)間整個(gè)房間內(nèi)溫度降低C。在地面上曬小麥。冬天，用暖水袋暖手解析：冬天，室外的鐵塊溫度低，手溫度高，用手拿鐵塊時(shí)，手上的熱量直接經(jīng)過熱傳導(dǎo)的方式傳到鐵塊上；用暖水袋暖手,道理同上；開空調(diào)后整個(gè)房間內(nèi)溫度降低，是空氣經(jīng)過對(duì)流的方式使熱空氣降溫；曬小麥?zhǔn)且揽刻枱彷椛鋪砦崃康模虼苏_答案為A、D.答案:AD例2一銅塊和一鐵塊，質(zhì)量相等，銅塊的溫度T1比鐵塊的溫度T2高,當(dāng)它們接觸在一起時(shí)，若是不和外界交換能量，則（)A.從兩者開始接觸到熱平衡的整個(gè)過程中,銅塊內(nèi)能的減少量等于鐵塊內(nèi)能的增加量B.在兩者達(dá)到熱平衡以前的任意一段時(shí)間內(nèi)，銅塊內(nèi)能的減少量不等于鐵塊內(nèi)能的增加量學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精C.達(dá)到熱平衡時(shí)，銅塊的溫度T=T1T22D.達(dá)到熱平衡時(shí),兩者的溫度相等解析:一個(gè)系統(tǒng)在熱交換的過程中，若是不與外界發(fā)生熱交換，溫度高的物體放出的熱量等于溫度低的物體吸取的熱量,直到溫度相等，不再發(fā)生熱交換為止。而熱量是熱傳達(dá)過程中內(nèi)能的變化量，因此選項(xiàng)A和D都正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.依照熱平衡方程c銅m（T1—T)=c鐵m（T—T2),解得T=c銅T1c鐵T2，由此可知選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的.c銅c鐵答案:AD方法歸納兩個(gè)物體相接觸，能夠發(fā)生熱傳達(dá)的前提條件是兩者之間存在溫度差，熱傳達(dá)過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的量可用熱量來量度，熱傳達(dá)的最后結(jié)果是兩者溫度相等.知識(shí)點(diǎn)二熱和內(nèi)能例3以下關(guān)于內(nèi)能與熱量的說法中,正確的選項(xiàng)是（)A.馬鈴薯所含熱量高B。內(nèi)能越大的物體熱量也越多C。熱量總是從內(nèi)能大的物體流向內(nèi)能小的物體D.熱量總是從溫度高的物體流向溫度低的物體解析：A是一種很常有的說法，在平常生活中不用計(jì)較，但從物理學(xué)的角度看，確有不妥，熱量是過程量，不是狀態(tài)量，不能夠像內(nèi)能那樣包括在物體中，A錯(cuò)。說法B與說法A有相同的錯(cuò)誤。其他，學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精物體的內(nèi)能與可能發(fā)生的熱量之間,在數(shù)量上沒有必然聯(lián)系。B錯(cuò).兩物體之間的熱量流向只與它們的溫度高低有關(guān)，而與它們的內(nèi)能沒關(guān)，C錯(cuò),D對(duì).答案：D誤區(qū)警示本例中須注意，熱量是交換傳達(dá)中的內(nèi)能,若是走開熱傳達(dá)過程，就談不上什么熱量，并且內(nèi)能是狀態(tài)量,而熱量是過程量.知識(shí)點(diǎn)三做功和熱傳達(dá)例4以下關(guān)于做功和熱傳達(dá)的說法中正確的選項(xiàng)是（）A.做功和熱傳達(dá)的實(shí)質(zhì)是相同的B.做功和熱傳達(dá)在改變物體內(nèi)能上是等效的C。做功和熱傳達(dá)是對(duì)同一過程中的兩種說法D.做功和熱傳達(dá)是不能能同時(shí)發(fā)生的解析：做功和熱傳達(dá)在改變物體內(nèi)能上是等效的，但實(shí)質(zhì)不一樣,做功是將其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能或?qū)?nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?熱傳達(dá)是將一個(gè)物體的內(nèi)能傳達(dá)給另一個(gè)物體,且做功和熱傳達(dá)能夠同時(shí)進(jìn)行，故正確選項(xiàng)為B.答案：B誤區(qū)警示不要將等效認(rèn)為是相等（同），做功和熱傳達(dá)實(shí)質(zhì)不一樣，但在改變物體內(nèi)能上是等效的，注意它們的差異和聯(lián)系。例5一個(gè)氣泡從恒溫水槽的底部緩慢向上浮起，（若不計(jì)氣泡內(nèi)空氣分子勢能的變化）則（)A。氣泡對(duì)外做功,內(nèi)能不變，同時(shí)放熱B.氣泡對(duì)外做功,內(nèi)能不變,同時(shí)吸熱學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精C.氣泡內(nèi)能減少，同時(shí)放熱D.氣泡內(nèi)能不變,不吸熱也不放熱解析：在氣泡緩慢上升的過程中，氣泡外面的壓強(qiáng)逐漸減小，氣泡膨脹，對(duì)外做功，故氣泡中空氣分子的內(nèi)能減小，溫度降低,但由于外面恒溫，且氣泡緩慢上升，故能夠認(rèn)為上升過程中氣泡內(nèi)空氣的溫度向來等于外界溫度，內(nèi)能不變，故須從外界吸取熱量,且吸取的熱量等于對(duì)外界所做的功.答案：B方法歸納做功和熱傳達(dá)在改變物體內(nèi)能上是等效的,且它們能夠同時(shí)進(jìn)行，它們引起內(nèi)能變化的方向能夠是都使系統(tǒng)內(nèi)能增加或減小,也能夠是一者使系統(tǒng)內(nèi)能增加，另一者使系統(tǒng)內(nèi)能減小.知識(shí)點(diǎn)四內(nèi)能的改變和能量轉(zhuǎn)變知識(shí)的綜合例6某同學(xué)想要估測每秒鐘太陽輻射到地球表面上的能量，他用一個(gè)橫截面積S=3。2dm2的保溫圓筒,內(nèi)裝有質(zhì)量為m=0。4kg的水，讓太陽光垂直照射t=3min，水高升的溫度t=2。2℃，已知水的比3熱容c=4.2×10J/（kg·℃），地球半徑為R=6400km，試求太陽向地球表面輻射能量的功率。解析：太陽以熱輻射的方式向地球表面?zhèn)鬟_(dá)熱量，依照公式Q=cmΔt先求出單位時(shí)間輻射到地球表面單位面積上的功率，再求總功率。太陽輻射到水中的能量Q=cmt=4。332×10×0。4×2。2J=3。7×10J太陽光在1s內(nèi)垂直照射到1m2面積上的功率Q=3.71032P=St3.210-2360W=6.4×10W學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精太陽輻射到地球表面上能量的功率22。14×（64003216P′=P×πR=6。4×10×3×）10W=8。2×10W.方法歸納(1)明確公式Q=cmΔt中各量的意義.(2）太陽照射地球時(shí)，地球表面僅有半個(gè)表面被照亮，這相當(dāng)于在垂直太陽光方向上半徑為地球半徑的圓面所接收到太陽的功率。問題·研究方案設(shè)計(jì)研究問題請(qǐng)以水和煤油為例研究。不一樣種類的物質(zhì)，吸熱的本領(lǐng)相同嗎？研究思路：實(shí)驗(yàn)裝置如圖10—2—1所示，取兩只相同的燒杯分別裝入500g水和500g煤油，它們的初溫都處于室溫，用相同的電加熱器加熱。圖10—2—11）使它們被加熱的時(shí)間相等,觀察并讀出溫度計(jì)示數(shù)