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改变物体的内能的方法有两种:做功和热传递。其中做功可以分为两种,对物体做功和物体对外做功。这两种方法教科书上分别做了两个实验来验证,但由于两个实验有些相似的地方,很容易把它们记混淆,我们在这里把这两个实验做一个对比,就可以很清楚地看到这两个实验相同的地方和不同的地方。

 

实验一对物体做功实验(如下图)

 

 

实验方法:在厚壁玻璃筒里放一团醮有乙醚的棉花,把活塞迅速压下去,观察瓶内的现象。

 

实验现象:棉花燃烧起来

 

    因:活塞迅速压下去,活塞压缩空气对空气做了功,使空气的内能增大,温度升高,达到了棉花的着火点,使棉花燃烧了起来。

 

实验结论:对物体做功,使物体的内能增大。

 

实验实质:机械能转化为内能

 

实验二物体对外做功实验(如下图)

 

 

实验方法:在大口的玻璃瓶内装一些水,水的上方有水蒸气。给瓶内打气,当瓶塞跳起时,观察瓶内的现象。

 

实验现象:当瓶塞跳起时,瓶内出现了白雾

 

    因:瓶内空气推动瓶塞做功,空气的内能减小,温度降低,使水蒸气液化形成小水滴。

 

实验结论:物体对外做功,本身的内能减小。

 

实验实质:内能转化为机械能。

 

由于实验二中先向瓶中打气,所以学生经常误会认为这是在压缩空气,使空气内能增大。在这里我们先向瓶内打气的目的是让瓶内的空气增多(增大瓶内压强),当瓶内的空气多到瓶子装不下的时候,就把塞子冲了出来。我们观察的是当塞子跳起来后瓶内出现的现象,而不是向瓶中打气时的现象。

 

把这两个实验综合在一起我们可以看到,做功改变物体的内能其实是内能和机械能的相互转化。

 

这里的实验二我们也可以利用身边的器材来做类似的实验:

 

2009·重庆市】 物理老师在课堂上用瓶壁较薄的矿泉水瓶做了如下演示:首先旋紧瓶盖,接着两手分别握住瓶的上、下部分,使劲拧紧瓶的下部,使其严重变形压缩瓶内空气,然后迅速旋开瓶盖,可看到瓶盖飞出数米远,瓶口和瓶内有白雾产生(如图)。

 

 

当瓶盖被冲出时,我们看到矿泉水瓶内出现白雾是因为瓶内的空气推动瓶盖做功,内能减小,温度降低,瓶内水蒸气液化形成的小水滴。

 

做功改变物体内能的事例生活中还有很多,水烧开后壶盖会被顶起,是水蒸气对壶盖做功,本身内能减少,内能转化为机械能。摩擦生热是机械能转化为内能。我们把这些例子归纳整理后,做功改变物体内能的相关知识我们就能够地掌握地很牢固了。

    
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