《高二物理同步课堂帮帮帮（新教材人教版选择性必修第三册）》3.1功、热和内能的改变

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第三章热力学定律

第1节功、热和内能的改变

一、焦耳的实验

1．系统不从外界吸热，也不向外界放热的过程叫做绝热过程．

2．要使系统状态通过绝热过程发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态 1、2决定，而与做功方式无

关．

二、内能

1．任何一个热力学系统都存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，我们把它称之为系统的内能．

2．内能

(1)微观：所有分子的动能和势能之和．

(2)宏观：只依赖于热力学系统自身状态的物理量．

(3)状态量．

3．内能与机械能的区别和联系

(1)区别：内能与机械能是两个不同的概念．

(2)联系：在一定条件下可以相互转化，且总量保持不变．

三、功和内能变化的关系

做功可以改变系统的内能，功是系统内能转化的量度，在绝热过程中：

(1)外界对系统做功，系统内能增加，即 ΔU＝U2－U1＝W；

(2)系统对外界做功，系统内能减少，即 W＝ΔU.

（3）当系统从状态 1经过绝热过程达到状态 2时，内能的增加量 ΔU＝U2－ U 1

就等于外界对系统所做的功

W，即 Δ U ＝ W .

四、热和内能

1．传热和内能变化的关系

系统在单纯传热过程中，内能的增量 ΔU等于外界向系统传递的热量 Q，即 ΔU＝Q.

2．当系统从状态 1经过单纯的传热达到状态 2，内能的增加量 ΔU＝U2－ U 1

就等于外界向系统传递的热量

Q，即 Δ U ＝ Q .

五、热和内能

2．区分三组概念

(1)内能与热量：内能是状态量，可以说系统具有多少内能而不能说传递多少内能；热量是过程量，不能说

系统具有多少热量，只能说传递了多少热量．

(2)热量与温度

热量是系统的内能变化的量度，而温度是系统内部大量分子做无规则运动的激烈程度的标志．虽然热传递

的前提是两个系统之间要有温度差，但是传递的是能量，不是温度．

(3)热量与功

热量和功，都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量与一定量的功相当，功是能量变化的量

度，但它们之间有着本质的区别．

【例题 1】下列关于内能与热量的说法中，正确的是(　　)

A．马铃薯所含热量高

B．内能越大的物体热量也越多

C．热量自发地从内能大的物体流向内能小的物体

D．热量自发地从温度高的物体流向温度低的物体

【答案】　D

【解析】　选项 A是一种很常见的说法，但从物理学的角度来看，却有不妥，热量是过程量，不是状态量，

不能像内能那样蕴含在物体中，选项 A错；说法 B与说法 A存在相同的错误，此外，物体的内能与热量之

间，在数量上没有必然联系，选项 B错；两物体之间热量的流向只与它们的温度有关，与它们的内能无关，

选项 C错．

【例题 2】(多选)下列说法中正确的是(　　)

A．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能和内能都为零

B．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能为零，内能不为零

C．一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度要升高

D．一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度保持不变

【答案】　BC

【解析】　内能与零势能面的选取无关，重力势能与零势能面的选取有关，重力势能为零的静止物体机械

能为零，但内能永不为零，A错误，B正确；绝热容器停止运动，内部气体的机械能转化为内能，温度升

高，C正确，D错误．

【例题 3】(多选)对于热量、功、内能这三个量，下列说法中正确的是(　　)

A．热量、功、内能三个量的物理意义是等同的

B．热量和功二者可作为物体内能的量度

C．热量、功和内能的国际单位都相同

D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的

【答案】　CD

【解析】热量、功和内能的国际单位都是焦耳，但热量、功、内能三个量的物理意义是不同的，热量和功

是过程量，内能是状态量；热量和功二者可作为物体内能改变的量度而不是内能大小的量度．故 C、D正

确．

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