13-2 内能(解析版)

13.2 内能

——精剖细解讲义

知识点1：内能

1、分子动能

一切运动的物体都具有动能。物体内的分子在不停的做无规则运动，运动的分子具有动能，叫做分子动能。

分子运动示意图如下：

2、分子势能

分子之间因为相互的作用力而具有势能，叫做分子势能。

分子势能示意图如下：

3、内能

构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。

单位：焦耳；符号：J。

物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大。同一个物体（物态不变），温度越高，内能越大。 由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，其内能会发生变化。所以分子势能与物体的体积有关。

内能大小与物体的质量、温度、状态等有关。

因为所有物质的分子都在不停地做无规则的运动，所以所有物体都具有内能， 任何物体在任何情况下都具有内能。

内能是指物体的内能，是物体内所有分子热运动的动能和势能之和，是一个宏观量，单纯考虑一个分子的内能是无意义的。

不能测出一个物体具体的内能，只能通过物体的前后变化判断内能是增加了还是减少了，或者变化了多少。

对于同一个物体来说，温度升高时内能增加，温度降低时内能减少。

内能的影响因素

影响因素 解释

温度 温度越高，物体内部分子的无规则运动越剧烈，分子动能越大。另外由于热胀冷缩，温度升高，物体体积变大，分子间势能也变大，所以物体的温度越高，内能越大。

质量 质量反映了物体内分子数目的多少。在其他条件相同时，质量越大，物体内分子个数越多，分子动能和分子势能总和就越大，即内能越大。

体积 体积体现了分子间平均距离的大小。分子间距离的大小变化引起分子间作用力大小的变化，从而影响分子势能的大小，也就影响了内能大小。

种类 不同物质的分子大小、结构都不同，在温度、质量相同时，尽管它们的分子平均动能相同，但分子间作用力不同，分子势能不同，物体内分子个数也不同，所以内能不同。

状态 物体的物态不同，分子间距不同，相互作用力也不同，分子势能就不同。因此物体的物态影响内能的大小。比如50 g、0 ℃的水的内能比50 g、0 ℃的冰的内能大。同种物质质量、温度都相同时，处于气态时内能最大，液态时次之，固态时最小。

4、内能的改变 改变物体内能的两种方法：做功和热传递。

物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大。

做功的例子如下：

①活塞压缩气体做功，使空气的内能增大，温度升高，达到硝化棉的着火点。机械能转化为了内能。

②塞子跳起来时瓶内出现白雾，说明瓶内的水蒸气液化成了小水滴。 这个过程中，瓶内气体膨胀对外做功，温度降低，内能减小。内能转化为了机械能。

热传递过程：高温物体放热，内能减少，温度降低；低温物体吸热，内能增加，温度升高。（热量总是自发的从高温物体转移到低温物体。）

在热传递过程中，传递的能量的多少叫做热量，单位是焦耳。

热传递条件：存在温度差。

热传递的本质：内能从一个物体转移到另一个物体。

做功和热传递在改变内能方面是等效的（原因：当物体温度升高、内能增加时，不能断定内能的增加是通过热传递还是做功的方式实现的），但实质不同：做功改变内能属于能的转化，热传递改变内能属于能的转移。

并不是任何情况下对物体做功都会改变物体的内能。比如举高物体，此时人对物体做功，但物体的内能不变，机械能增大。

物体的机械能和内能的大小没有任何关系，但是可以相互转化。

温度、热量和内能之间的关系

物理量 温度 热量 内能

定义 表示物体的冷热程度。 在热传递过程中，传递的能量的多少叫做热构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子量。 势能的总和，叫做物体的内能。

联系 物体温度升高，内能一定增大，但不一定吸收热量，因为做功也可以使物体的内能增大；

物体内能增大，温度不一定升高，也不一定吸收热量，因为内能增大有可能是因为状态改变造成的，做功也可以使物体的内能增大；

物体吸收热量，内能一定增大，但温度可能升高，也可能不变，因为吸收热量有可能改变物体的状态。

温度、热量与内能的关系（热量是一个过程量，一般说传递热量；内能是一个状态量一般说具有内能；温度是一个状态量，一般说升高或者降低温度）

内能的概念

1．下列与内能有关的说法中，正确的是（ ）

A．物体的温度升高，它的内能一定增加

B．物体的机械能增加，它的内能一定增加

C．温度高的物体一定比温度低的物体内能多

D．热传递的方向都是从内能多的物体传向内能少的物体

【分析】（1）内能是物体内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，大小与其温度及质量有关；

（2）热传递是将能量从高温物体传递到低温物体的过程，吸收热量，内能增大，放出热量，内能减小。

【解答】解：A、物体的温度升高，它的分子运动更加距离，所以内能一定增加，A说法正确；

B、内能与物体的机械运动情况无关，所以物体的机械能增加，它的内能不一定增加，B说法错误；

C、内能是物体内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，不仅与物体的温度有关，还与物体所含分子的多少有关，C说法错误；

D、热传递的方向都是从温度高的物体传向温度低的物体，而不是从内能多的物体传向内能少的物体，D说法错误。

故选：A。 2．下列关于内能的说法中正确的是（ ）

A．0℃以下的物体没有内能

B．静止的物体没有内能

C．内能和机械不能相互转化

D．内能与物体的温度有关

【分析】（1）内能是指物体内部所有做无规则运动的分子具有的分子动能和分子势能的总和，一切物体都有内能；

（2）任何物体都有内能，内能的大小与物体的速度无关；

（3）改变物体的内能有两种途径，即做功和热传递；

（4）内能的大小跟质量、温度、状态有关，同一物体，温度升高，内能增加。

【解答】解：A、一切物体都具有内能，0℃以下的物体也具有内能，故A错误；

B、静止的物体动能为零，内能不为零，故B错误；

C、内能和机械能可以相互转化，如热机在做功冲程中将内能转化为机械能，在压缩冲程中将机械能转化为内能，故C错误；

D、内能的大小与物体质量、温度和状态有关，故D正确。

故选：D。

内能的利用及其意义

3．如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住管口，将水加热一段时间，可以看到塞子飞出，同时管口有白雾产生，下列说法错误的是（ ）

A．气体对塞子做功，自身内能减小

B．在此过程中，内能转化为机械能

C．白雾的产生是汽化现象

D．利用此原理制成热机

【分析】A、物体对外做功，内能会减少； B、燃料燃烧时产生的热量传给水和水蒸气，塞子受到水蒸气的压力而冲出去；

C、白雾是由水蒸气液化而产生的；

D、此实验虽然简单，却基本展示了热机的工作原理。

【解答】解：A、物体对外做功，内能会减少，气体对塞子做了功，气体内能就会减小，故A正确；

B、在此实验过程中，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故B正确；

C、白雾的产生是液化现象，故C错误；

D、人们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的热机，故D正确。

故选：C。

4．下列装置中，能把内能转化为机械能的是（ ）

A．电视机 B．热机 C．洗衣机 D．电吹风机

【分析】电视机将电能转化为光能，声能和内能；热机就是利用热来工作的机器，将内能转化为机械能；洗衣机将电能转化为机械能；电吹风机将电能转化为内能和机械能。

【解答】解：A、电视机将电能转化为光能，声能和内能，故A错误；

B、热机将内能转化为机械能，故B正确；

C、洗衣机是消耗电能的，将电能转化为机械能，故C错误；

D、电吹风机是消耗电能，吹出热风来工作的，将电能转化为内能和机械能；故D错误。

故选：B。

物体内能的改变

5．如图所示情境中，改变物体内能的方式与其他三个不同的是（ ）

A．棉被晒得热乎乎的

B．冬天男孩搓手使双手变暖 C．铁锅热得烫手

D．暖风机使房间温度升高

【分析】解决此类问题要知道：改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，而做功过程是能量的转化过程。

【解答】解：

A、棉被晒得热乎乎的，是棉被从太阳光中吸收热量温度升高，属于热传递改变了物体的内能；

B、冬天男孩搓手使双手变暖，手克服摩擦做功，机械能转化成内能，属于做功改变内能；

C、铁锅热得烫手，铁锅从火焰吸收热量，通过热传递改变了物体的内能；

D、暖风机使房间温度升高，房间的空气从暖风机吸收热量温度升高，属于热传递改变了物体的内能；

综上所述，ACD是通过热传递改变了物体的内能，只有B是通过做功改变了物体的内能。

故选：B。

6．下列现象中，物体的内能减小的是（ ）

A．冰块化成水 B．被举高的杠铃

C．被加热的冷水 D．被冰镇的饮料

【分析】内能是分子动能和分子势能的总和，它的大小与物体的材料、温度、状态和质量有关。

【解答】解：

A、冰块化成水需要吸收热量，故温度升高，内能增大，故A不符合题意； B、杠铃被举高，杠铃的材料、温度、状态和质量都没有变化，故内能不发生变化，故B不符合题意；

C、冷水被烧开需要吸收热量，水的温度升高，内能增大，故C不符合题意；

D、被冰镇的饮料，饮料放出热量，温度降度，内能减小，故D符合题意。

故选：D。

做功改变物体内能

7．火箭从地面向上发射过程中，火箭外壳和大气摩擦温度越来越高，则火箭箭体的（ ）

A．内能增大，机械能减小 B．内能增大，机械能增大

C．内能减小，机械能减小 D．内能减小，机械能增大

【分析】克服摩擦做功时，物体的温度升高，内能增大；

机械能包括动能和势能，动能的大小与质量和速度有关，重力势能的大小与质量和高度有关。

【解答】解：火箭从地面向上发射过程中，火箭箭体的质量不变，速度增大，高度增大，动能增大，重力势能增大，机械能等于动能和重力势能之和，所以机械能增大，火箭箭体温度不断升高，质量不变，状态不变，温度升高，内能增加，故B正确。

故选：B。

8．如图所示现象中，利用做功使物体内能增加的是（ ）

A．发烧时，用冷毛巾给头部降温

B．钻木时，来回转动硬木棒取火

C．天晴时，晒太阳使身体变暖和

D．煮茶时，火焰使茶水温度升高

【分析】改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，而做功过程是能量的转化过程。

【解答】解：