第九讲 内能与热传递
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热传递与内能的关系
热传递与内能有密切的关系。
内能是物体分子和原子内部的能量,是热传递的直接来源。
当物体与外界的温度差异存在时,热传递就会发生,使物体的内能发生变化。
热传递包括三种方式:传导、对流和辐射。
在传导过程中,热量通过颗粒或分子的碰撞从高温区传递到低温区,使得物体的内能发生变化。
在对流过程中,流体的运动带走热量,也会改变物体的内能。
在辐射过程中,物体通过发射和吸收电磁波来传递热量,同样改变物体的内能。
因此,热传递和内能的关系可以总结为:热传递是内能的传递和转化过程,通过热传递,物体的内能可以增加或减少。
内能热传递教学案教案教案标题:内能热传递一、教学目标:1.理解内能概念,认识内能与温度、物质性质的关系。
2.了解导热现象及其传热方式。
3.能够运用公式计算导热过程中的温度变化和热量变化。
二、教学内容:1.内能的概念及其与温度、物质性质的关系。
2.导热现象及其传热方式。
3.导热过程中的温度变化和热量变化的计算方法。
三、教学重点:1.内能概念的理解及其与温度、物质性质的关系的认识。
2.导热现象及其传热方式的理解。
四、教学难点:1.温度变化和热量变化的计算方法。
五、教学准备:实验器材:温度计、铝杯、热水槽、砂浆、铜板、蜡烛等。
教具:PPT、实验记录表。
六、教学过程:1.导入(5分钟)引导学生回顾前几次课上学习的内容,激发学生的学习兴趣和思考,提出问题:“你们知道为什么在冬天会觉得冷吗?夏天又会觉得热吗?”2.理论讲解(15分钟)通过PPT介绍内能的概念及其与温度、物质性质的关系,引导学生通过温度和物质性质来解释人们在冬天感到冷,夏天感到热的现象。
3.实验演示(20分钟)将一杯温水放在铝杯中,让学生用温度计分别测量铝杯内外的温度,并在实验记录表中记录下来。
然后用热水槽加热铝杯一段时间后,再次测量铝杯内外的温度,并记录下来。
通过实验演示,引导学生理解导热现象及其传热方式。
4.计算练习(20分钟)根据实验数据,让学生在实验记录表中进行计算。
通过计算练习,巩固学生对导热过程中温度变化和热量变化计算的理解和掌握。
5.小结归纳(10分钟)总结内能热传递的主要内容,强调内能与温度、物质性质的关系,导热现象及其传热方式,以及导热过程中温度变化和热量变化的计算方法。
七、课堂作业:1.给出一个具体的导热问题,让学生进行计算。
2.阅读相关课外资料,进一步探究内能热传递的应用实例。
八、教学反思:本节课通过实验演示和计算练习,让学生在亲自操作中感受内能热传递的现象,并培养了学生的实验观察和数据处理能力。
但是,另外一种思维提问方法如观察图片提问等,有助于培养学生的批判性思维能力和创造性思维能力。
1.热传递的条件:存在温度差。
只有存在温度差时,热量才能从温度高处传到温度低处。
2.热量传递的方向:热量将从高温处传到低温处且一定是从高温处传到低温处3.热传递的实质:是能量(也叫热量)的转移。
4.热量:在热传递过程中,传递的能量的多少叫热量。
理解:热量是一个过程量,离开了热传递的过程,热量是不存在的。
热量必须在热传递这个过程中才能提得出来。
5.在热传递过程中:高温物体(部分),内能减少,放出了热量;而低温物体(部分)内能增加,吸收了热量。
但高温物体(部分)的温度不一定降低了,低温物体的温度也不一定上升了。
因为此时要考虑到内能改变时,温度不变的情况,即:在熔化、在凝固、在沸腾过程中的物体的内能虽然在改变,但温度却没有变化。
总之,1)在没有发生物态变化时,物体吸收(放出)热量,内能增大(减小),温度升高(降低)2)在发生物态变化时,物体吸收(放出)热量,内能增大(减小),温度不变。
6.热量、温度、内能之间区别1)温度只能说成:是多少、达到多少,而不能说成:有、没有、含有2)热量只能说成:吸收多少、放出多少,而不能说成:有、没有、含有3)内能只能说成:有,而不能说成:无,内能可用:大、小来比较,而不能说成高低7.做功和热传递是改变物体内能的两种方法,且在改变物体的内能上是等效的。
可用功和热量来度量物体的内能的改变。
8.用Q来表示热量,用J来表示热量的单位。
9.练习:1)下列说法中正确的是( )A.物体吸收热量,温度一定升高。
B、物体温度升高,一定是吸收了热C.物体温度不变,就没有吸收热量,或者没有放出热量。
D、物体温度升高,内能增加。
2)下列说法中正确的是( )A.高温物体比低温物体的热量多。
B、高温物体比低温物体的内能大。
C.热量从温度高的物体传向温度低的物体。
D、热量从热量多的物体传向热量少的物体。
初三物理第12章第2节内能、热传递江苏科技版【本讲教育信息】一. 教学内容:第12章第2节内能、热传递二、主要知识点:1、内能的概念、单位,大小的表示方法2、热传递是改变内能的一种方式。
三、教学重点、难点1、利用分子动理论的知识来迁移理解内能的概念;2、热传递的概念、认识热传递是改变物体内能的一种方式四、知识点小结:1、内能:物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。
A、分子的无规则运动(热运动)所具有的能,我们称之为分子动能。
B、分子之间存在着引力和斥力,也存在能,我们称之为分子势能。
C、内能是指物体所具有的分子做无规则运动的动能和势能的总和。
D、同一物体温度越高分子的动能越大,分子的内能也就越大。
2、热传递A、定义:当物体间或物体的不同部分之间存在着温度差,热就会从高温物体传向低温物体,这就是热传递。
B、条件:有温度差,即两个物体(或物体的两个部分)温度不一样。
C、实质:传递的是能量。
D、方式:传导、对流、辐射【典型例题】例1. 下列与内能有关的说法,正确的是()A、温度低于0℃的物体不具有内能B、物体具有内能,也可以同时具有机械能C、具有机械能的物体不一定具有内能,D、内能与机械能是同一种形式的能分析:内能是物体内部所有分子所具有的分子动能和分子势能之和,而在上一章我们知道,所谓能是物体做功的一种本领,如果物体能够做功,我们就说物体具有能。
你知道,烧开水的水蒸气,可以将锅盖顶起,这表明物体具有做功的本领即具有能,这种能可以看成是内能,内能也可以转化成其它形式的能。
温度低的物体分子也仍在运动,所以仍具有内能,所以A错。
内能与机械能不是同一个概念,一个物体可能没有机械能,但是一定具有内能。
机械能增加,内能不一定增加;热传递的实质是内能从温度高的物体传给温度低的物体。
而不是从内能多的传给内能少的物体,故C、D错。
答案:B说明:对于内能的理解需要深入,真正弄懂它的含义,是一切分子都具有的动能和势能的总和。
【学习目标】1、知道分子运动的快慢与温度的关系。
2、了解内能的概念,能简单描述描述温度和内能的关系。
3、知道人类改变和利用内能的两种方式。
4、了解热量概念。
5、通过对比演示或自主实验探究,知道物体越高,分子热运动越剧烈。
课前导学】一、复习回顾1.温度表示物体的_____________。
2.分子动理论:物体是由大量_____________组成的,分子都在不停地做_____________。
分子间存在着_____________。
二、尝试学习(看书P6—8完成)1.通过做P6图书馆1-2-2实验,你能得出什么结论?什么叫热运动?2.__________________________叫物体的内能,内能与温度的关系怎样?3.改变物体内能的方式有_____________和_____________,你能举例说明吗?4.__________________________叫做热量。
【课堂导学】一、温度与热运动科学探究:温度对扩散的影响猜想:温度越高,扩散越_____________。
(依据是什么?)进行实验:把两滴蓝墨水分别同时滴入盛有冷水和热水的两个玻璃杯中(书P6图1-2-2)。
你观察到什么?答_______________________________________。
结论:物体的温度越高,扩散越_____________,构成物体的大量分子做无规则运动越_____________。
人们常常把__________________________叫做热运动。
[及时练习1]校门口新搬来一个烤臭豆腐的小摊,同学们远远就能闻到臭豆腐的味道,这属_____________现象,臭豆腐经烧烤后,温度升高,分子无规则运动_____________。
二、物体的内能1.内能的定义:_______________________________________。
交流讨论:南极的冰山有内能吗?结论是_____________(依据是什么?)进一步分析得出:内能是储存在物体内部的能量,一切物体都有_____________,同一物体,温度越高,物体内分子运动越_____________,分子动能越_____________,内能也越_____________。
热和内能相关知识点讲解_1.热传递①热量从高温物体传递到低温物体,或从物体的高温部分传递到低温部分,叫做热传递。
②热传递的三种方式:热传导、热对流和热辐射。
2.热传递的实质:热传递实质上传递的是能量,结果是改变了系统的内能。
传递能量的多少用热量来量度。
3.传递的热量与内能改变的关系①在单纯热传递中,系统从外界吸收多少热量,系统的内能就增加多少。
即 U= Q吸②在单纯热传递中,系统向外界放出多少热量,系统的内能就减少多少。
即Q放= - U4.热传递具有方向性,热量从高温物体传递到低温物体,或从物体的高温部分传递到低温部分,不会自发的从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分。
5.改变系统内能的两种方式:做功和热传递。
做功和热传递都能改变系统的内能,这两种方式是等效的,都能引起系统内能的改变,但是它们还是有重要区别的。
做功是系统内能与其它形式的能之间发生转化,而热传递只是不同物体(或物体不同部分)之间内能的转移。
典例探究例1 如果铁丝的温度升高了,则()A.铁丝一定吸收了热量B.铁丝一定放出了热量C.外界可能对铁丝做功D.外界一定对铁丝做功解析:做功和热传递对改变物体的内能是等效的,温度升高可能是做功,也可能是热传递。
故C正确。
答案:C友情提示:铁丝的温度升高从结果我们无法判断是哪种方式改变了内能,因为做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
例2 下列关于热量的说法,正确的是()A.温度高的物体含有的热量多B.内能多的物体含有的热量多C.热量、功和内能的单位相同D.热量和功都是过程量,而内能是一个状态量解析:热量和功都是过程量,而内能是一个状态量,所以不能说温度高的物体含有的热量多,内能多的物体含有的热量多;热量、功和内能的单位相同都是焦耳。
选C、D 答案:C、D友情提示:注意区分状态量与过程量的不同特点例3 有一个10m高的瀑布,水流在瀑布顶端时速度为2m/s,在瀑布底与岩石的撞击过程中,有10%的动能转化为水的内能,请问水的温度上升了多少摄氏度?已知水的比热容为4.2 103 J/(kg ℃) ,g取10m/s2 .解:根据机械能守恒定律知,当水流到达瀑布底时的动能友情提示:搞清能量转化的物理情景及转化过程中的数量关系,从而由能量守恒定律来列方程求解。
内能与热传递1.掌握内能的基本概念及影响因素2.学会运用两种改变内能的方式3.比热容的概念与公式运用【课堂导入】 思考:生活中司空见惯的热水和冷水有什么不同?为什么热水能把人烫伤而冷水不能?思考:为什么抓着铁棍子的一端也会感觉到发热?热量是怎样“跑”到手上的?1、内能 (1)物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能 (2)物体在任何情况下都有内能:既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用,那么内能是无条件的存在着。
无论是高温的铁水,还是寒冷的冰块。
(3)影响物体内能大小的因素(举例)①温度:在物体的质量,材料、状态相同时,温度越高物体内能越大②质量:在物体的温度、材料、状态相同时,物体的质量越大,物体的内能越大 ③材料:在温度、质量和状态相同时,物体的材料不同,物体的内能可能不同④存在状态:在物体的温度、材料质量相同时,物体存在的状态不同时,物体的内能也可能不同。
2、内能的改变(1)内能改变的外部表现①物体温度升高(降低)——物体内能增大(减小)②物体存在状态改变(熔化、汽化、升华)——内能改变(2)改变内能的方法①做功a.做功可以改变内能:对物体做功物体内能会增加。
物体对外做功物体内能会减少b. 做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化c.解释事例:钻木取火:使木头相互摩擦,人对木头做功,使它的内能增加,温度升高,达到木头的燃点而燃烧②热传递可以改变物体的内能知识点梳理重难点 第九讲【例1】擦燃火柴时,火柴的温度_____,内能_____。
这是通过_____的方式改变火柴的内能。
火柴放在火上也可点燃,这是通过__________的方式改变火柴的内能。
【例2】如图所示,在空可乐瓶内滴一滴酒精,用装有气门芯的橡皮塞塞紧瓶口,再用打气筒通过气门芯向瓶内打气。
当塞子从瓶口冲出,原来透明的瓶内充满了白雾,这一实验现象表明( )A .气体对外界做功,瓶内温度升高,内能减少B .外界对气体做功,瓶内温度升高,内能增加C .气体对外界做功,瓶内温度降低,内能减少D .外界对气体做功,瓶内温度降低,内能增加【例3】质量、初温度都相同的水和铁块吸收相同的热量后彼此接触时:()A .热量从铁块传给水B .热量从水传给铁块C .温度从铁块传给水D .温度从水传给铁块【例4】一个物体的温度升高了,则( )A .物体一定吸收了热量B .一定是外界对物体做了功C .物体的内能一定增大D .物体的比热容一定增大1.关于物体的内能,下列说法正确的是( )A .温度相等的1 kg 和100 g 的水内能相同B .物体内能增加,一定要从外界吸收热量C .温度为0℃的物体没有内能D .在相同物态下,同一物体温度降低,它的内能会减少2.对于下列四种现象解释错误的是( )A .冷天人们喜欢搓手取暖是由于热传递改变内能B .下滑时臀部有热的感觉是由于克服摩擦做功C .酒精蒸发吸热用来给高烧病人降温D .水的比热容大用来冷却发动机3.关于热量、温度、内能之间的关系,下列说法正确的是( )A .物体温度不变,一定没有吸热B .物体吸收热量,温度一定升高C .物体温度升高,内能一定增加D .物体温度升高,一定吸收热量4. 下列关于功、内能和热量的描述中正确的是( )A .物体的温度不变,内能一定不变B .做功和热传递都能改变物体的内能C .温度高的物体含有的热量比温度低的物体多 针对训练典例归纳D .热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递(1)热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象(2)热传递的特点①热传递的条件是有温度差,热传递过程中,物体吸热,温度升高,内能增加;放热温度降低,内能减少.(晶体熔化或凝固过程中,也发生热传递,但温度不变,内能变化) ②传递方式是:传导、对流和辐射③热传递传递的是内能(热量),而不是温度④热传递的最终结果是热传递双方温度相等(3)摩擦、撞击等有阻力存在的方式都是做功思考:撒哈拉沙漠白天的温度高达60摄氏度而晚上的温度低至0摄氏度,你知道是什么原因导致的吗?一、比较不同物质的吸热能力“信息快递”:如果加热方法完全相同,就可以认为 内物质吸收的 相同.实验思考题:(1)小明的实验方法是在 相同的情况下,我们观察的是 ;(2)小华的实验方法是在 相同的情况下,我们观察的是 . 而课本中的实验是采取 (小明/小华)的实验方法.(3)实验中取相同质量的水和沙子,所采取的研究方法是 .(4)在实验中用搅拌器给沙子不断搅拌的目的是 .(5)在实验过程中我们应观察 .2.分析与结论:怎样才能比较不同物质吸收热量的差异?质量相等的不同物质,升高相同的温度,它们吸收的热量是 (相同/不同)的,物理学中用 来比较各种物质的这种性质. 如果质量都取单位质量(1kg),温度都1℃,比较起来容易,进一步引出比热容的定义: _________的某种物质升高(降低)1℃所吸收(放出)的 叫做这种物质的 .3.比热容: 火星小贴士沙(1)符号:(2)单位:,读作 . (3)查表可知:水的比热容:,物理意义: . 4.思考讨论:①一滴水和一盆水的比热容谁大? .②把一根铁丝截为长短不同的两段,哪段铁丝的比热容大? .二、比热容是物质的一种属性1.从比热容表中可以看出:同种物质的比热容(相同/不同),不同物质的比热容一般(相同/不同).2.讨论:为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样?白天在阳光照射下,相同质量的砂石和水,如果吸收相同的热量,的温度升高的快,晚上如果放出相同的热量,则的温度下降得快.3.海陆风的成因:在沿海地区,白天的风通常从(大海/陆地)吹来,而晚上的风通常从(大海/陆地)吹去.在受太阳照射的条件相同时,内陆地区的夏季比沿海地区(温度高/温度低),冬季比沿海地区;沿海地区比内陆地区的昼夜温差(大/小).1、比热容(C)──单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量,叫做这一物质的比热容(1)单位: J/(kg·℃)读作“焦每千克摄氏度”(2)比热容反映了物质的吸热本领,比热越大,不容易升温,也不容易降温。
相同质量的物质比热容大的,吸热能力大,但温度变化慢(3)比热定义也适用温度降低的情况例如水的比热:表示1千克水温度降低1摄氏度需要放出4.2×103焦的热量2、常见物质的比热容从上表中可发现的规律(1)水的比热最大,是4.2×103焦/(千克·℃)(2)同种物质在不同状态时比热值不同(如水和冰)(3)水的比热容意义:表示1千克水温度升高1摄氏度需要吸收4.2×103焦的热量(4)比热是物质的特性之一,不同物质的比热一般不同。
物质的比热容跟密度相似,也是物质的物理属性之一.可以用比热容来鉴别物质。
(5)对某种确定的物质来讲,比热容是一个确定的数值,跟物体质量的大小,温度改变的多少,物体的形状、体积、位置等无关,它仅与物质的种类和状态有关3、热量计算(热量的表示Q ,单位J)(1)根据某种物质的比热,可以确定质量不是1kg 的某种物质,温度升高或降低不是1℃时吸收或放出的热量(2)物体的初温用t 0表示,末温用t 表示,比热用c 表示,质量用m 表示,物体吸收或放出的热量分别用Q 吸和Q 放表示(3)计算公式①物体升高的温度为t -t 0,吸收热量可表示为Q 吸=cm (t -t 0)降低温度为t 0-t ,放出热量可表示为Q 放=cm(t 0-t)②物体温度改变的多少也常常表示为△t ,即△t=t —t 0或△t =t 0-t ,物体温度改变时吸收或放出的热量由物质的比热、物体的质量和物体温度改变的多少这三个因素决定,与物体的初温、求温的高低无关【例1】有关物质的比热容,下列说法中正确的是( )A 、 比热容跟物体的质量有关,质量越大,比热容越大B 、 比热容跟物体的温度有关,温度越高,比热容越大C 、 比热容跟物体吸收或放出的热量有关D 、 比热容是物质本身的一种特性,与物体的温度、质量都无关【例2】1kg 水与2kg 冰的比热容之比为( )A .1∶1B .1∶2C .2∶1D .无法确定【例3】在北方农村,农民常在菜窖里储存几桶水,可防止蔬菜冻坏,这是因为 ( )A.水的比热容比较大,气温升高时放出的热量较多,使储存的蔬菜不容易冻坏。
B.水的比热容比较大,气温降低时放出的热量较多,使储存的蔬菜不容易冻坏C.水的比热容比较大,气温降低时吸收的热量较少,使储存的蔬菜不容易冻坏D.水的比热容比较大,气温升高时放出的热量较少,使储存的蔬菜不容易冻坏【例4】在受太阳照射条件相同时,沿海地区比内陆地区温度变化小,这是因为水与干沙土相比__________的__________较大。
【例5】甲乙两个物体,其质量、温度均相同,c 甲<c 乙,当它们放出相同的热量后接触,则( )A.乙物体温度传给甲物体B.甲物体把热量传给乙物C.甲物体吸热,乙物体放热D.乙物体吸热,甲物体放热【例6】质量为300g 的铜锅内,盛有1kg15℃的水,要把水烧开,问需要多少热量?【例7】太阳能热水器(如图14)具有安全、节能、经济和环保等优点。
请问:(1)太阳能热水器在工作时其能量如何转化?(2)若该热水器的水箱内装有160kg 水,经阳光照射后,水温由20℃升高到70℃,水吸收的热量是多少焦?[水的比热容是4.2×103J/(kg ·℃)] 典例归纳【例8】为了比较水和沙子容热本领的大小,小明做了图所示的实验:在2个相同的烧杯精灯对其加热,实验数据记录如下:(1)在此实验中,用加热时间的长短来表示物质____________。
(2)分析下表中的实验数据可知;质量相同的水和沙子,升高相同的温度时,水吸收的热量_____(大于/小于)沙子吸收(3)如果加热相同的时间,质量相同的水和沙子,_____(沙子/水)升高的温度更高.(4)实验中有些同学发现:刚开始加热时,情况与(3)结论不符,你认为可能的原因____________________。
针对训练1.将金属块在砂石上迅速地来回摩擦,金属块和砂石的温度_________,内能_________,这是通过_________的方式改变物体的内能。
2.克服摩擦做功可使物体内能______。
气体被压缩时内能______,气体膨胀做功时内能______(填“增大”、“减少”、“不变”)3.两个相互接触的物体之间没有热传递,是因为这两个物体具有相同的()A.热量B.熔点C.内能D.温度4.冬天用手去摸户外的木头和金属,觉得金属比木头更凉一些,这是由于()A.金属比木头温度低. B.木头比金属传热快.C.金属比木头传热快. D.金属比木头密度大.5.日常生活中有许多物体内能发生改变的现象,请写出以下现象中改变物体内能的方式.(1)用打气筒打气时,筒壁发热:_________;(2)金属汤勺一端放在热汤中,另一端变烫:_________;(3)双手互相搓,感觉暖和:_________.6.热水与冷水混合后,热水放出的热量和冷水吸收的热量______,它们最后的温度______7.我们发现一根锯条的温度升高了,则可以确定()A.一定是对它做了功B. 一定是对它传了热C.可能对它做了功,也可能对它传了热D.不可能同时对它既做了功,又传了热8.在下列过程中,由于做功而使物体内能增加的是()A、把铁丝反复弯曲,弯曲处变热B、用酒精灯对烧杯中的水加热C、把钢球放入炉火中烧一段时间D、烧开水时,蒸汽将壶盖顶起9.爆米花是将玉米放入铁锅内,边加热边翻动一段时间后,“砰”的一声变成了玉米花。