第一章 · 第二节
内能
内能的概念 · 做功与热传递 · 改变内能的方式

📖 知识点学习

🎯 学习目标

  • 理解内能的概念,知道内能包括分子动能和分子势能
  • 知道内能的大小与温度、体积有关
  • 掌握改变内能的两种方式:做功和热传递
  • 理解热传递的三种方式:传导、对流、辐射
知识点一:内能的定义
🔍 内能
内能是指物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子间相互作用的势能的总和。
一切物体都具有内能,内能与温度有关,温度越高,内能越大。
分子动能
分子热运动的动能
与温度有关
分子势能
分子间作用力产生的势能
与体积、状态有关
知识点二:改变内能的方式
🔍 做功改变内能
对物体做功,物体内能增大(如摩擦生热、压缩气体升温);
物体对外做功,物体内能减小(如气体膨胀降温)。
实质:机械能与其他形式能的相互转化。
🔍 热传递改变内能
热传递是热量从高温物体传到低温物体的过程。
高温物体放热→内能减小;低温物体吸热→内能增大。
实质:内能的转移(没有能量形式的转化)。
💡 做功与热传递的等效性
做功和热传递在改变物体内能上是等效的,但本质不同:
做功是内能与其他形式能的转化;热传递是内能的转移
知识点三:热传递的三种方式
  • 传导:热量沿物体从高温部分传到低温部分(如金属勺传热)
  • 对流:靠液体或气体的流动来传热(如烧水时水循环流动)
  • 辐射:热量以电磁波形式向外传递,不需要介质(如太阳辐射)
  • 🎬 动画讲解

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    🧪 互动实验:改变内能的方式

    💡 拖动滑块选择改变内能的方式和强度,观察物体内能变化
    ⚙️ 实验参数
    改变方式 做功
    能量变化 机械能→内能
    温度变化 +25℃
    内能变化 增大
    📋 实验结论
    做功热传递都能改变物体的内能。做功是机械能转化为内能(或反之),热传递是内能从高温物体转移到低温物体。两种方式在改变内能上是等效的,但本质不同。作用强度越大,温度变化越明显,内能变化越大。

    📝 例题精讲

    💡 提示:点击「下一步」按钮,逐步查看详细解题过程
    例题 1 判断改变内能的方式
    下列现象中,分别通过什么方式改变物体的内能?①冬天搓手取暖 ②用热水袋暖手 ③铁丝弯折处发热 ④食物在冰箱中冷却
    🔍 解题过程
    1 分析①搓手取暖:
    搓手时克服摩擦力做功,机械能转化为内能。
    → 通过做功改变内能
    2 分析②③④:
    ②热水袋暖手:热量从热水袋传到手 → 热传递
    ③铁丝弯折发热:弯折时对铁丝做功 → 做功
    ④冰箱冷却:热量从食物传到冰箱内 → 热传递
    3 总结判断方法:
    ①有摩擦、压缩、弯折等机械动作 → 做功
    ②有温度差引起的热量传递 → 热传递
    ③关键看是否有能量的转化(做功)或转移(热传递)
    ✅ ①做功 ②热传递 ③做功 ④热传递
    例题 2 压缩气体做功
    在厚壁玻璃筒底部放一团蘸了乙醚的棉花,用力将活塞迅速压下,会看到棉花燃烧。解释这个现象。
    🔍 解题过程
    1 分析过程:
    迅速压下活塞时,对筒内气体做功
    机械能转化为气体的内能,气体温度急剧升高
    2 分析结果:
    气体温度升高到超过乙醚的着火点,乙醚蒸气被点燃,棉花燃烧
    这说明对气体做功,气体内能增大,温度升高
    3 总结:
    ①外界对气体做功 → 气体内能增大 → 温度升高
    ②这是做功改变内能的典型实验
    ③能量转化:机械能 → 内能
    ✅ 对气体做功→内能增大→温度升高→达到着火点→棉花燃烧

    🚀 拓展提升

    🔬 内能与机械能的区别

    • 内能是物体内部所有分子的动能和势能之和,与分子运动有关
    • 机械能是物体的动能和势能之和,与物体整体运动有关
    • 静止的物体机械能可能为零,但内能永远不为零
    • 0℃的物体也有内能(分子仍在运动)

    📊 热传递三种方式对比

    • 传导:固体为主,热量沿物体传递,物质不移动
    • 对流:液体和气体,靠流体流动传热
    • 辐射:不需要介质,可真空中传播(如太阳传热到地球)

    📏 气体膨胀做功

    气体膨胀对外做功时,内能减小,温度降低。例如:

    • 压缩空气引火:对气体做功→内能增大→升温
    • 瓶塞弹出实验:气体膨胀做功→内能减小→降温(瓶口出现白雾)
    • 这两个实验互为逆过程,展示了做功改变内能的两个方向

    ✏️ 练习巩固

    💡 提示:每道题作答后会立即显示解析,请认真思考后再作答
    第 1 题★☆☆ 基础
    关于内能,下列说法正确的是?
    A0℃的物体没有内能
    B一切物体都具有内能
    C内能就是分子的动能
    D温度相同的物体内能一定相同
    第 2 题★☆☆ 基础
    下列改变内能的方式中,属于做功的是?
    A热水袋暖手
    B钻木取火
    C冰块在室温下熔化
    D暖气片使房间变暖
    第 3 题★★☆ 巩固
    压缩气体使其温度升高,这一过程中能量转化的情况是?
    A内能转化为机械能
    B机械能转化为内能
    C内能的转移
    D电能转化为内能
    第 4 题★★☆ 巩固
    下列关于热传递的说法,正确的是?
    A热量从低温物体传向高温物体
    B热传递是内能的创造
    C热传递是内能从高温物体转移到低温物体
    D热传递是能量形式的转化
    第 5 题★★★ 拓展
    请简述做功和热传递改变内能的本质区别是什么?

    🧠 知识点问答

    老师来考考你!下面的问题都来自本节课的知识点,看看你掌握了多少。每次点击"再考一次"题目顺序都会随机打乱哦!
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    课程完成!

    恭喜你完成了「内能」的学习!

    📌 本节核心要点回顾:
    ① 内能 = 分子动能 + 分子势能,一切物体都有内能
    ② 改变内能的两种方式:做功和热传递
    ③ 做功是能量的转化,热传递是能量的转移
    ④ 对物体做功内能增大,物体对外做功内能减小
    ⑤ 热传递三方式:传导、对流、辐射