一、内能與内能變化

（1）物體的内能是指物體内所有分子熱運動的動能和分子勢能之和。

☞理想氣體分子勢能為0，内能為分子動能，平均動能表現為溫度。

（2）當物體溫度變化時，分子平均動能變化。物體體積變化時，分子勢能發生變化，即物體的内能是由它的狀态決定的，且物體的内能變化隻由初、末狀态決定，與中間過程及方式無關。

（3）内能與溫度

①溫度高的物體内能一定大嗎？

不一定，内能的大小不僅與溫度有關，還與分子數目、物質狀态有關，例如一滴開水的内能遠遠小于一座冰山的内能。

溫度高是平均動能大(注意是平均)

②内能增大溫度一定升高嗎？

“錯”，例如，0℃的冰化成0℃的水，雖然溫度沒變，分子動能沒變，但由于熔化是一個吸熱過程，吸收的能量用于增加分子勢能，故此，我們說，分子勢能是增加的，内能是增加的，而溫度不變。

③物體溫度升高，内能一定增大嗎？

物體溫度升高内能不一定增加。物體在溫度升高的同時對外做功，消耗掉了吸收熱量獲得的能，所以物體内能不一定增大。

☞理想氣體，溫度升高，内能一定增加。

物體溫度升高與内能關系

内能大小與物體的質量、體積、溫度及構成物體的物質種類都有關系。現階段主要掌握與溫度的關系。當其他條件不變時（即勢能不變），一個物體溫度升高，它的内能增大；溫度降低，内能減小。切記“溫度不變時，它的内能一定不變”是錯誤的。如晶體熔化、液體沸騰時，溫度保持不變，但要吸熱，内能增加。溫度不變時，它的内能也可能減小。同樣，物體放出熱量時，溫度也不一定降低。一定要在外界環境和物質性質都不變的情況下，才能溫度不變，内能一定不變。

（4）熱量與内能

内能是有系統狀态決定的，系統的内能也随之之确定，要使系統的内能發生變化，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，熱量隻是反映物體在狀态變化過程中所遷移的能量，是用來衡量物體内能變化的。有過程，才有變化，離開過程，毫無意義。就某一狀态而言，隻有“内能”，根本不存在什麼“熱量”和“功”，因此，不能說一個系統中含有“多少熱量”或“多少功”。

（5）熱量與溫度

熱量是系統的内能變化的量度，而溫度是系統内大量分子做無規則運動劇烈程度的标志。

熱傳遞的前提條件是兩個系統之間要有溫度差，傳遞的是熱量而不是溫度。

（6）熱量與功

熱量和功都是系統内能變化的量度，都是過程量，一定量的熱量與一定量的功相當，熱量可以通過系統轉化為功，功也可以通過系統轉化為熱量，但它們之間有着本質的區别

二、改變内能的兩種方式

做功和熱傳遞

1、做功可以改變物體的内能。（如鑽木取火、打氣筒發熱）

2、熱傳遞可以改變物體的内能（如放置冰塊使物體降溫）。

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，這個過程就叫做熱傳遞，實質是能量轉移的過程。

熱傳遞的三種形式：熱傳導，熱對流（一般見于氣體和液體）以及熱輻射。熱傳遞的條件是物體間必須有溫度差，隻要存在溫度差，熱傳遞就會進行，與原來物體内能無關，能量可以由内能大的物體傳到内能小的物體，也可以由内能小的物體傳到内能小大的物體。

三、熱力學第一定律

1.内容：一個熱力學系統的内能

等于外界對它所做的功與外界向它傳遞的熱量的和。

2.表達式：△U=W Q

①氣體(物體)膨脹，體積增大，氣體(物體)是對外界做正功，外界對氣體(物體)做負功，W<0；

☞向真空膨脹不做功。

②氣體(物體)收縮，體積減小，氣體(物體)對外界做負功，外界對氣體(物體)做正功，W>0.

☞研究對象是氣體(物體)，W取正值還是負值，要針對氣體(物體)，而不是外界。

③如何計算對氣體(物體)做功？

a.等容變化不做功;

b.膨脹對氣體(物體)做負功，收縮對氣體(物體)做正功，轉化為p-v圖求功，p-v圖像線與v軸圍成的面積表示功。

例：A→B→A循環過程對氣體所做的功為陰影部分面積。

④系統對外吸熱Q>0，系統對外界放熱Q<0，絕熱Q=0。

⑤△U>0表示内能增加，△U<0表示内能減小，△U=0表示内能不變；

當做功和熱傳遞同時發生時，物體的内能可能增加，也可能減小，還可能保持不變；

物體内能發生變化可能是由做功引起的，也可能是由熱傳遞引起的，還可能是兩者共同作用的結果。

⑥幾種特殊情況：

a.若過程是絕熱的，即Q＝0，則△U＝W，物體内能的增加量等于外界對物體做的功。

b.若過程中不做功，即W＝0，則△U＝Q，物體内能的增加量等于物體從外界吸收的熱量。

c.若過程的始末狀态物體的内能不變，即△U＝0，則W＝-Q（或Q＝-W），外界對物體做的功等于物體放出的熱量（或物體吸收的熱量等于物體對外界做的功）。

練習1：【判一判】

（1）某一系統經質絕熱過程時，隻要初末狀态相同，則做功數量也一定相同。（✓）

（2）在絕熱過程中，做功方式不同會直接影響系統狀态變化的最終結果。（×）

（3）在絕熱過程中，系統對外界做的功等于系統内能的增加量。（×）

（4）功和内能都是能量轉化的量度。（×）

（5）搓搓手會感到手暖和些，是通過做功改變了手的内能。（✓）

（6）熱傳遞過程具有一定的方向性。（✓）

（7）在任何情況下，公式△U＝Q都适用。（x）

（8）溫度高的物體含有的熱量多。（×）

（9）熱量一定從内能多的物體傳遞給内能少的物體。（×）

（10）做功和熱傳遞都能改變物體的内能。（✓）

練習2：

打氣筒是日常生活中的一種工具，當我們用打氣筒給自行車打氣的時候，就是在克服氣體壓力和摩擦力做功。打氣的過程中你有沒有試着去摸一下打氣筒的外殼？有什麼感覺？打氣筒的溫度升高了，這是怎麼回事呢？

答案：當向下壓氣筒的時候，對氣筒内氣體做功，氣筒内氣體的體積被壓縮，氣體分子的平均動能增大，所以内能增大，氣體溫度大于氣筒壁溫度，氣體就會向氣筒壁傳熱，導緻筒壁溫度升高。

練習3：

“火”不但可以用來取暖，還可以用來加熱食物，“火”把人類帶入了文明的殿堂。我們的祖先很早就發明了“鑽木取火”的用具，使人們不再僅僅依靠自然的“恩賜”而得到“火”。你知道“鑽木取火”的道理嗎？

答：做功可以改變物體的内能，“鑽木取火”就是通過外力做功，機械能轉化為内能。木材内能增加，溫度達到着火點而燃燒。

練習4：在寒冷的冬季，人們常常生火取暖，當雙手靠近火源時，我們就會感受到手變暖和了。

1.烤火是通過什麼方式來增加手的内能？

2.熱量總是從内能多的物體向内能少的物體傳遞的嗎？

3.改變物體的内能有幾種方式？這些改變物體内能的方式在本質上有什麼不同？

1.熱傳遞。

2.不是，熱量總是從溫度高的物體向溫度低的物體傳遞。

3.做功和傳熱可以改變物體的内能。做功是其他形式的能與内能發生轉化，傳熱是不同物體（或一個物體的不同部分）之間内能的轉移。

練習5：現在市場上流行的一種所謂“全自動”機械手表，既不需要上發條，也不用任何電源，卻能不停地走下去。這是不是一種永動機？如果不是，你知道維持表針走動的能量是從哪兒來的嗎？

答：不是永動機；根據能量守恒定律可知，能量不可能憑空産生；手表戴在手上，手運動的機械能一部分轉化為手表擺動的能量。

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