13.2 内能（考点解读）（解析版）

132 内能（考点解读）（解析版） 1、内能的概念： （1）分子有质量，分子在不停地做着无规则运动，所以分子具有动能；分子间存在着相 互 作用力，所以分子之间还具有势能；在物理学中，把物体内部所有分子热运动的动能与 分 子势能的总和，叫做物体的内能。 （2）单位：内能的单位是焦耳，简称焦，用字母表示。 （3）内能的特点： ①任何物体在任何情况下都具有内能； ②内能具有不可测量性，即不可能准确地知道一个物体具有多少内能； ③内能是可以变化的； ④对单个分子或少量分子谈内能是无意义的； （3）决定物体内能大小的因素 ①物体的内能与温度有关，温度越高，物体内部分子的无规则运动越剧烈，物体的内能就 越大； ②物体的内能与质量有关，在温度一定时，物体的质量越大，分子的数量越多，物体的内 能就越大； ③物体的内能还和状态有关，如：一定质量的固态晶体熔化为同温度的液体时，内能增大。 2、热量定义：在热传递过程中，传递能量的多少叫热量。 物体本身没有热量，不能说某个物体具有多少热量，更不能比较两个物体热量的大小。 3、内能的利用和意义： （1）利用内能来加热——热传递 ①内能一个重要应用就是直接用它来加热物体，物体在获得内能以后，温度会升高； ②实质是利用热传递，将内能从高温物体转移到低温物体； （2）利用内能来做功 ①在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出； ②利用内能做功的实质是内能转化为其他形式能的过程。 4、内能和温度的关系 （1）物体内能的变化，不一定引起温度的变化，这是由于物体内能变化的同时，有可能 发生物态变化； 如晶体的熔化和凝固过程，还有液体沸腾过程，内能变化，温度保持不变； （2）温度的高低，标志着物体内部分子运动速度的快慢， 因此，物体的温度升高，其内 部分子无规则运动的速度增大，分子的动能增大，因此内能也增大，反之，温度降低，物 体内能减小，因此，物体温度的变化，一定会引起内能的变化。 5、内能与热量的关系 （1）物体的内能改变了，物体却不一定吸收或放出了热量，这是因为改变物体的内能有 两种方式：做功和热传递，即物体的内能改变了，可能是由于物体吸收（或放出）了热量 也可能是对物体做了功（或物体对外做了功）； （2）热量是物体在热传递过程中内能变化的量度，当物体与外界不做功时，物体吸收热 量，内能增加，物体放出热量，内能减少，因此物体吸热或放热，一定会引起内能的变化 6、热量与温度的关系 （1）物体吸收或放出热量，温度不一定变化，这是因为物体在吸热或放热的同时，如果 物体本身发生了物态变化（如冰的熔化或水的凝固），这时，物体虽然吸收（或放出）了 热量，但温度却保持不变； （2）物体温度改变了，物体不一定要吸收或放出热量，也可能是由于对物体做功（或物 体对外做功）使物体的内能变化了，温度改变了。 （3）内能和温度是物体本身就具有的，而热量是伴随着热传递存在的，内能和温度都是 状态物理量，而热量则是过程物理量；物体吸收热量，内能一定增加，温度不一定升高； 物体温度升高，内能一定增加．三个物理量之间既有密切联系，又有本质区别。 ※注意热量、温度和内能：“热量不能含、温度不能传、内能不能算”。 7、热传递的概念与方式 （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的现象，叫 做热传递。没有做功而使内能改变的物理过程叫做热传递。 （2）热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。 ①传导——热量通过接触物体由高温部分向低温部分传递； ②对流——通过液体或气体（流体）自身的流动由高温部分向低温部分传递； ③辐射——热量不通过物体媒介，直接由高温物体发射到低温物体的传递。 （3）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。 （4）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。 8、物体内能的改变方式：做功和热传递。 （1）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的； （2）做功和热传递在本质上是不同的； 做功使物体的内能改变，是其他形式的能量和内能之间的转化（不同形式能量间的转化） 热传递使物体的内能改变，是物体间（或物体不同部分）内能的转移（同种形式能量的转 移）。 方式1 热传递改变物体内能 （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的现象，叫 做热传递；没有做功而使内能改变的物理过程叫做热传递。 （2）热传递使物体内能发生改变的实质是：同一种形式的能量（内能）发生了转移．其 转移的规则是内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分。 方式2 做功改变物体内能 （1）做功：对物体做功，物体的内能增加；物体对外做功内能减少； （2）做功使物体的内能改变的实质：其他形式的能量（如机械能）与内能之间的相互转 化。 【考点1 内能的概念及其利用和意义】 【典例1-1】（2023•九龙坡区二模）中华文明源远流长，博大精深。古诗词是我国传统文 化瑰宝，有的优美词句还与我们物理知识有着联系。下列词句与对应的热学物理知识叙 述正确的是（ ） ．“清寒小雪前”，雪的温度很低，其内能为零 B．“松风自扫尘”，尘土飞扬说明分子在不停地做无规则运动 ．“疑是地上霜”，霜是由水蒸气凝华形成 D．“露从今夜白”，露是由水汽化形成的 【答】 【分析】（1）一切物体都有内能； （2）尘土不是分子； （3）霜是由水蒸气直接变成固体，属于凝华； （4）露是由空气中的水蒸气液化形成的小水珠。 【解答】解： ．一切物体都有内能，虽然雪的温度很低，但也有内能，故错误； B．“松风自扫尘”，尘土不是分子，不能说明分子在不停地做无规则运动，故B 错误； ．“疑是地上霜”，霜是由水蒸气直接变成固体，属于凝华，故正确； D．“露从今夜白”，露是由空气中的水蒸气液化形成的小水珠，故D 错误。 故选。 【典例1-2】（2022 秋•东莞市期末）四只相同规格的烧杯中装有水，水量及其温度如图所 示。关于四只烧杯中水的内能的大小，内能最小的是 杯中的水，内能最大的是 d 杯中的水，无法比较内能大小的是 b 两杯中的水。 【答】；d；b。 【分析】内能大小跟物体的质量、状态、温度有关；在状态和温度相同时，质量越大， 内能越大；在质量和状态相同时，温度越高，内能越大。 【解答】解：由题可知，、b、、d 四杯水中， b 杯内水的质量相同，b 杯内水温度高，杯内水内能小，b 杯内水内能大； d 杯内水质量相同，d 杯内水温度高，杯内水内能小，d 杯内水内能大； 杯温度相同，杯内水质量小，内能小； bd 杯温度相同，d 杯质量大，内能大； 综上分析可知，杯内水的内能最小，d 杯内水的内能最大。 b 杯内的水相比，b 的温度高，但质量小；的温度低，但质量大，无法分析内能大小。 故答为：；d；b。 【变式1-1 】（2023• 市北区二模）对下列图片描述错误的是（ ） ．图1 逐渐向外抽空气时，声音越来越小，说明真空不传声 B．图2 表明重力方向垂直向下 ．图3 中水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能 D．图4 说明锤头具有惯性 【答】B 【分析】（1）真空不能传声； （2）重力的方向总是竖直向下的； （3）气体膨胀做功时，气体的内能转化为塞子的机械能； （4）物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性。 【解答】解：图1 逐渐向外抽空气时，声音越来越小，说明真空不传声，故正确； B 图2 是利用重垂线来检查墙壁是否竖直，表明重力方向总是竖直向下的，故B 错误； 图3 中气体膨胀做功时，水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，故正确； D 锤头松了，将锤柄用力在凳子上撞击几下，利用惯性将锤头牢牢固定在锤柄上，利用 了锤头具有惯性，故D 正确。 故选：B。 【变式1-2】（2022•嘉定区开学）中国队获北京冬奥会短道速滑混合团体接力金牌。比赛 交接棒过程中，“交棒”运动员用力推“接棒”运动员，“接棒”运动员被推出后，此 推力 不做 （选填“做”或“不做”）功；在冰刀的压力下，冰面稍有融化，这是 因为冰的内能 增大 ，冰化成水后，质量 不变 。（后两空选填“增大”、“减 小”或“不变”） 【答】不做；增大；不变 【分析】（1）做功的必要条件：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过 的距离； （2）晶体的熔点与杂质的存在和外界的压强有关。压强越大，晶体的熔点越低； （3）质量是物体的一种属性，决定于物体所含物质的多少，与形状、状态、空间位置 以及温度无关。 【解答】解：（1）因为当“交棒”运动员用力推“接棒”运动员，“接棒”运动员被 推出后，“接棒”运动员不再受到“交棒”运动员施加的推力作用，因此此推力不做功； （2）冰在冰刀的压力下，冰受到的压强增大，冰的熔点将降低，更容易熔化，晶体熔 化过程中需要吸热，内能增大； （3）冰化成水后，状态改变，所含物质的多少不变，所以质量不变。 故答为：不做；增大；不变。 【考点2 温度、热量与内能的关系】 【典例2-1】（2023•市北区二模）泡一杯崂山绿茶，茶香袭人。下列说法错误的是（ ） ．茶香袭人是因为分子在永不停息地做无规则运动 B．茶杯受到的重力与它对桌面的压力是一对平衡力 ．茶叶受到的浮力比重力小时、在水中下沉 D．往凉杯子中倒热水，热水放出热量，内能减小，温度降低 【答】B 【分析】（1）分子在不停地做无规则运动； （2）根据平衡力和相互作用力的区别来区分； （3）物体在水中排开的水量越少，受到的浮力越小；物体在水中排开水量越多，受到 的浮力越大； （4）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。 【解答】解：、茶香袭人属于扩散现象，说明分子在永不停息地做无规则运动，故正确； B、茶杯受到的重力与桌面对它的支持力是一对平衡力，故B 错误； 、下沉的物体浸入水中的体积越大受到的浮力也越大，当物体在水中受到的浮力小于重 力时就下沉，故正确； D、热水温度降低过程中是通过热传递减少了热水的内能，内能减小，温度降低，故D 正确。 故选：B。 【典例2-2】（2023•望花区三模）当地时间2 月3 日，美国俄亥俄州发生了一场火车脱轨 事故，导致油罐车厢燃烧并向空气中释放了有毒的氯乙烯。附近的居民可以闻到氯乙烯 的味道这是 扩散 现象。氯乙烯持续燃烧导致周围气体温度升高内能 变大 （选 填“变大”“变小”或“不变”）。气体受热膨胀密度变 小 ，向上运动形成“蘑 菇云”。 【答】扩散；变大；小。 【分析】（1）组成物质的分子永不停息地做无规则运动，扩散现象就是分子无规则运 动的表现； （2）热传递可以改变物体的内能； （3）空气受热膨胀，密度变小。 【解答】解：（1）闻到氯乙烯的味道，是因为氯乙烯分子不停地做无规则运动，扩散 到空气中造成的； （2）氯乙烯持续燃烧通过热传递的方式导致周围气体温度升高内能变大； （3）由公式ρ＝ 可知，气体受热膨胀密度变小，向上运动形成“蘑菇云”。 故答为：扩散；变大；小。 【变式2-1】（2023•任城区校级二模）明末科学家宋应星编写的《天工开物》是一部百科 全书式的科学巨著。书中全面、系统地记录了我国古代农业和手工业的生产技术，在科 学史上具有很高的价值。书中《冶铸》篇记录了铸造铜钟的过程，大致分为“制模一熔 炼一浇铸一脱模—打磨”的过程。下列说法中错误的是（ ） ．整个铸造过程中，金属经历了熔化和凝固的物态变化 B．熔炼过程中，金属温度不断升高，直到全部变为液态 ．浇铸过程中，金属向外放热，内能不断降低 D．打磨过程中，铜钟的质量不断减小 【答】B 【分析】（1）凝固是指物质由液态变成固态的过程，凝固放热；熔化是指物质由固态 变成液态的过程，熔化吸热；晶体的熔化过程吸热温度不变； （2）打磨过程中，有质量损失。 【解答】解：、整个铸造过程中，金属经历了先熔化成液态的铜水，再凝固成固态的铜 块，故正确； B、铜是晶体，熔化过程中吸热温度不变，故B 错误； 、浇铸过程中，是液态到固态，凝固放热，内能不断降低，故正确； D、打磨过程中，有质量损失，铜钟的质量不断减小，故D 正确。 故选：B。 【变式2-2】（2023•普宁市校级二模）北方寒冷的冬季，雨雪过后屋檐下会形成如图所示 的冰锥，它是积雪熔化后的水在下落过程中 凝固 （填物态变化名称）形成的，冰 锥在形成过程中温度 不变 （选填“升高”、“降低”或“不变”），冰锥在形成 过程中内能 减小 （选填“减小”、“增大”或“不变”）。 【答】凝固；不变；减小。 【分析】物质从液态变成固态是凝固，晶体凝固时，不断放出热量，温度保持不变。 【解答】解：冰锥是积雪融化后的水在下落过程中又变成冰锥，是物质从液态变成固态， 是凝固过程，冰是晶体，冰锥形成过程中，不断放出热量，温度保持不变，但内能减小。 故答为：凝固；不变；减小。 【考点3 热传递的概念与方式】 【典例3-1】（2023•巴中模拟）关于物体的内能，下列说法中正确的是（ ） ．物体的内能增加，一定是从外界吸收了热量 B．0℃的冰熔化成0℃的水内能不变 ．物体温度升高，内能一定增加 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移 【答】 【分析】（1）做功和热传递都能改变内能； （2）内能的大小与物体的质量、温度有关； （3）物体温度升高，内能一定增加； （4）热量是一个过程量，存在于热传递过程中，只能说吸收或者放出热量，不能说含 有或者具有热量；热量是从高温物体向低温物体传递的。 【解答】解：、物体内能增加，可能是从外界吸收了热量，也可能是外界物体对它做了 功，故错误。 B、冰熔化成水时要吸热，所以0℃的冰熔化成0℃的水，温度虽然不变，但内能增加， 故B 错误。 、物体温度升高，内能一定增加，故正确。 D、热量总是从高温物体向低温物体传递的，内能大的物体温度不一定高，故D 错误。 故选：。 【典例3-2】（2022 春•虹口区校级期末）实验表明，只要物体之间或同一物体的不同部分 存在 温度差 ，就会有热传递现象发生，并且将一直持续到它们的 温度 相同为 止。 【答】温度差；温度。 【分析】发生热传递的条件是存在着温度差，据此分析解答。 【解答】解：热传递的发生条件是物体之间或同一物体的不同部分存在温度差；热传递 发生时高温物体放出热量，温度降低，低温物体吸收热量，温度升高，直到它们的温度 相同为止。 故答为：温度差；温度。 【变式3-1】（2023 春•无为市月考）学习了热学知识后，小聪同学做了如下总结，其中正 确的是（ ） ．物体内能增加，其温度一定升高 B．发生热传递的两物体之间一定存在温度差 ．“摩擦生热”中的“热”是指“热量” D．温度高的物体含有的热量多 【答】B 【分析】（1）温度是指物体的冷热程度；热传递的条件是要有温度差； （2）内能是物体内部所有分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和；内能与物体 的质量、温度、状态等因素有关；物体吸热或温度升高，内能一定增大；但物体的内能 增大，不一定是由物体吸热或温度升高引起的； （3）热量是热传递过程中转移能量的多少，是过程量。 【解答】解：、晶体在熔化过程中，吸热但温度不变，内能增大，所以物体的内能增加， 它的温度不一定升高，故错误； B、发生热传递的条件是要有温度差，温度相同的两物体间不会发生热传递，故B 正确； 、“摩擦生热”中的“热”是指“内能”，故错误； D、热量是过程量，不能说含有或者具有热量，故D 错误。 故选：B。 【变式3-2】（2022 秋•大渡口区校级月考）初温、质量都相等的甲、乙金属块，已知甲的 比热容大于乙的比热容，甲、乙在放出相同的热量后， 乙 降低的温度更多，若此时 将它们相互接触，热量将 从甲传递给乙 （选填“从甲传递给乙”、“从乙传递给 甲”或“不传递”）。 【答】乙；从甲传递给乙。 【分析】热传递发生的条件是要有温度差；相同质量的不同物质，放出相同的热量后， 比热容小的物质降低的温度值大。 【解答】解：因甲、乙两个金属块的质量、温度均相同，甲的比热容大于乙的比热容， 所以当它们放出相同的热量后，乙降低的温度值比甲降低的大，所以甲的温度会高于乙 的温度； 当它们接触后，温度高的甲会向温度低的乙传递热量，甲放出热量、内能减少，乙吸收 热量、内能增加。 故答为：乙；从甲传递给乙。 【考点4 物体内能的改变方式】 【典例4-1】（2023•忻州模拟）端午节吃粽子是我国的传统习俗。小明在端午节与妈妈一 起包粽子、煮粽子、吃粽子，体会到劳动的快乐。关于该过程中所涉及的物理知识，下 列分析正确的是（ ） ．包粽子时，感到粽叶较凉，是由于粽叶含有的热量少 B．煮粽子时，粽子的内能增大是通过做功的方式实现的 ．煮粽子时，粽香四溢，说明分子在不停地做无规则运动 D．剥粽子时，粽叶与糯米粘在一起，说明分子间存在斥力 【答】 【分析】（1）热量是过程量，不能说含有多少热量，只能说吸收或放出热量； （2）做功和热传递都可以改变物体的内能； （3）组成物质的分子在不停地做无规则运动； （4）分子间存在相互作用的引力和斥力。 【解答】解：、包粽子时，感到粽叶较凉，是由于粽叶的温度较低，内能较少，故错误； B、煮粽子时，粽子吸收热量，内能增加，温度升高，这是通过热传递的方式增大粽子 的内能，故B 错误； 、煮粽子时，粽香四溢，是由于香味分子在不停地做无规则运动，故正确； D、剥粽子时，粽叶与糯米粘在一起，说明分子间存在引力，故D 错误。 故选：。 【典例4-2】（2023•泗水县二模）如图是课本中学习热学知识的两个情景，其中甲实验搓 手取暖中改变物体内能的途径是 做功 ；乙实验中活塞压缩空气，空气的内能 增 大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答】做功；增大。 【分析】（1）做功和热传递都可以改变物体的内能； （2）对物体做功，物体的内能增大，温度升高，物体对外界做功，内能减小，温度降 低。 【解答】解：搓手取暖过程中，手与手之间相互摩擦，把机械能转化为内能，这是通过 做功的方式改变物体的内能； 乙实验中活塞压缩空气，外界对空气做功，把活塞的机械能转化为空气的内能，使空气 的内能增大，温度升高。 故答为：做功；增大。 【变式4-1】（2023•兴隆台区一模）下列现象的描述，正确的是（ ） ．甲图：可用来反映晶体熔化的过程 B．乙图：汽车刹车后，刹车片的温度升高，这是通过热传递的方式改变物体的内能 ．丙图：试管中的冰熔化成水，需要使用酒精灯加热，说明冰熔化时温度升高 D．丁图：“花香扑鼻”与分子的热运动有关 【答】D 【分析】（1）晶体熔化图象整个过程中温度有上升的趋势，在熔化过程中吸收热量， 温度保持不变。 （2）对物体做功，物体的内能增加。 （3）晶体的熔化过程吸收热量，温度不变。 （4）构成物质的分子在做无规则的热运动。 【解答】解：、图像说明物体的温度逐渐下降，