九年级物理
改变内能的方式
改变内能的方式只有两种:做功和热传递、
做功是内能与其它形式的能量之间的转化。对物体做功,物体的内能增加;物体对外做功,物体的内能减小。上面这句话是有条件的,是说在改变物体内能的情况下。书上通常举压缩气体做功和克服摩擦做功这两个例子来论证对物体做功,物体的内能增加。
压缩气体做功的实验现象非常精彩,学生只要看一次就不会忘记。我拍的有视频,回头给大家上传。我们来分析这个实验:用活塞快速压缩小筒内的空气。空气被压缩。如果把空气看成一个质量分布均匀的圆柱体,那么这个圆柱体的重心在外力作用下向下运动,说明有外力对该物体做功,导致的后果是空气的温度升高。温度升高的外在表现是:升高的温度超过了筒底部放着的纸片,纸片燃烧,火光一闪,效果明显。空气的温度升高的微观分析是空气分子的热运动加剧,空气的内能增加。
同理两只有相互摩擦时,手温度升高,说明手的内能增加。这些增加的内能都是来自于机械能,也就是来自于机械能的减小。活塞在向下运动过程中当受到空气的阻碍与没有受到空气阻碍相比速度下降了好多。
如果大家家里有给轮胎打气的气筒的话,可以亲自试一试。先让气筒空打,不接轮胎的气嘴。打个几十下很轻松,触摸筒壁也不热。然后再让气筒给轮胎充气,打个二三十下会非常费劲,此时再触摸筒壁会发现筒壁很烫。这也说明使筒壁温度升高的主要原因是压缩气体做功而不是克服摩擦做功。
物体对外做功的例子要求记住气体膨胀做功,气体的内能减少。具体实验是用气筒向一个装有少量水的瓶内打气,当瓶塞被冲起的瞬间瓶内出现的白雾。瓶塞被冲起的的施力物体是瓶内的气体,高压气体对瓶塞做功,使瓶塞运动,瓶塞的机械能增加;白雾是小蒸气液化形成的,液化的方法之一是温度降低,说明在瓶内气体冲出瓶外体积膨胀的同时,气体的温度降低了,温度降低说明气体的内能减小。总结是气体膨胀做功,气体的内能减小、温度降低。气体的内能转化为活塞的机械能。
除了上述的内能与机械能之间的例子外,还有其它的做功改变物体内能的现象,比如电饭锅工作时,电能转化为锅的内能,使锅的温度升高。
热传递是高温物体把热量(内能)传递给低温物体或从一个物体的高温部分转移到低温部分的过程。热传递发生的条件是两物体或同一物体的不同部分要有温度差。
在热传递过程中,内能的变化量叫热量。很显然热量与功一样都是过程量,只在过程中显现。物体只会具有内能,但不会具有或含有热量。如:物体温度越高,所含有的热量越多这是一个错误说法。
当把一瓶牛奶放入一盆热水中时,我们可能说牛奶与热水之间发生了热传递。热水放出热量,内能减小,温度降低;牛奶吸收热量,内能增大,温度升高。当牛奶和热水的温度相同时,热传递停止。在热传递过程中要注意温度不同导致内能改变,但是内能改变未必使物体的温度改变。例如把一块零摄氏度的冰放入一杯10摄氏度的水中,有可能最终的结果是水温度降到零摄氏度,但冰的温度不变,仍然是零摄氏度,当然这个时候有一部分冰发生了物态变化熔化为水了。这说明在热传递过程中如果某物体在发生物态变化,这时物体的温度可能不变。
做功和热传递在改变物体的内能上效果相同(是等效的)。但二者的本质不同,做功是内能与其它能量之间的转化;热传递是内能的转移。
区别做功和热传递可以观察已知过程开始时两个物体间是否存在温度差,有的是热传递,没有的是做功。如夏天冰镇西瓜和古人钻木取火,冰和西瓜开始时温度不同,内能的改变方式是属于热传递;钻木取火开始时木材之间没有明显的温差,属于做功。
九年级化学
氧气的实验室制法
⑴反应物及反应条件
①氯酸钾和二氧化锰,加热;
②高锰酸钾,加热;
③双氧水(过氧化氢),二氧化锰,常温。
⑵反应原理
①
②
③