PowerPoint主講人:202X.X時間:第十三章內(nèi)能熱量比熱容內(nèi)能分子動理論的初步知識CONTENTS目錄PowerPoint熱量比熱容PART01PowerPoint01熱量是在熱傳遞過程中，傳遞能量的多少，符號為Q，單位是焦耳（J）。熱傳遞是能量從溫度高的物體傳到溫度低的物體，或者從物體的高溫部分傳到低溫部分的現(xiàn)象，有熱傳導(dǎo)、對流和熱輻射三種方式。例如冬天用熱水袋暖手，就是通過熱傳遞，讓熱水袋的熱量傳遞到手上，使手暖和起來。02熱量的傳遞總是從高溫物體到低溫物體，直到兩者溫度相等，達(dá)到熱平衡狀態(tài)。這就像將一杯熱水和一杯冷水放在一起，熱量會從熱水傳遞到冷水，最終兩杯水溫度相同。熱量的奧秘101單位質(zhì)量的某種物質(zhì)，溫度升高1℃所吸收的熱量叫做這種物質(zhì)的比熱容，符號c，單位為焦每千克攝氏度，符號為J/(㎏·℃）。比熱容是物質(zhì)本身的一種性質(zhì)，同種物質(zhì)在同一狀態(tài)下的比熱容與其質(zhì)量、吸收（或放出）熱量的多少及溫度的改變無關(guān)；同一種物質(zhì)在不同的狀態(tài)下比熱容不同，如冰和水的比熱容就不一樣。02水的比熱容比較大，是4.2×103J/(㎏·℃）。因?yàn)樗谋葻崛荽?，一定質(zhì)量的水升高（或降低）一定的溫度吸收（或放出）的熱量較多，所以我們用水作為冷卻劑和取暖用，比如汽車發(fā)動機(jī)常用水來冷卻。同時，由于水的比熱容較大，一定質(zhì)量的水吸收（或放出）較多的熱量而自身的溫度卻改變不多，這一點(diǎn)有利于調(diào)節(jié)氣候，沿海地區(qū)晝夜溫差小就是這個原因。比熱容的特性熱量的計(jì)算公式為Q=cmΔt，其中Q表示物體吸收或者放出的熱量，c表示物質(zhì)的比熱容，m表示物體的質(zhì)量，Δt表示溫度的變化量。例如，要計(jì)算將2千克的水從20℃升溫至80℃所需的熱量，已知水的比熱容是4.2×103焦耳每千克攝氏度，水的質(zhì)量是2千克，溫度變化量是60℃，將這些數(shù)值代入公式Q=cmΔt，便可得出結(jié)果。物體吸收或放出熱量的多少由物體的比熱容、物體的質(zhì)量和物體的溫度升高（或降低）的乘積決定，跟物體的溫度高低無關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以利用這個公式來計(jì)算各種熱學(xué)問題，比如計(jì)算熱水器將水加熱所需的能量，或者計(jì)算物體冷卻時放出的熱量等。0102熱量的計(jì)算PowerPoint分子動理論的初步知識PART02PowerPoint物質(zhì)是由大量分子、原子組成的。分子極其微小，直徑通常以10?1?m為單位來量度。把100mL的水和100mL的酒精充分混合后，總體積會小于200mL，此現(xiàn)象表明分子之間存在間隙。分子雖然微小，但它們是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元，不同物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同，決定了物質(zhì)的各種特性。例如，氧氣分子由兩個氧原子組成，它支持燃燒和呼吸；水分子由兩個氫原子和一個氧原子組成，具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。0102物質(zhì)的微觀構(gòu)成不同物質(zhì)在相互接觸時，彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象叫做擴(kuò)散。擴(kuò)散現(xiàn)象不僅發(fā)生在氣體之間，也能發(fā)生在液體和固體之間。比如打開香水瓶，滿屋飄香，這是氣體的擴(kuò)散；將鹽放入湯中，整鍋湯都有咸味，這是液體的擴(kuò)散；煤炭堆放在石灰墻旁邊幾年后，石灰墻變黑，這是固體的擴(kuò)散。擴(kuò)散現(xiàn)象表明，一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則運(yùn)動，并且溫度越高，分子的這種運(yùn)動越劇烈。例如，在熱水中滴入墨水，墨水?dāng)U散得比在冷水中更快，這是因?yàn)闊崴蟹肿舆\(yùn)動更劇烈，能更快地帶動墨水分子擴(kuò)散。0102分子的熱運(yùn)動分子間同時存在著相互作用的引力和斥力。當(dāng)分子間距離較小時，斥力起主要作用；當(dāng)分子間距離較大時，引力起主要作用。固體和液體很難被壓縮，說明分子間存在斥力；固體很難被拉伸，說明分子間存在引力。分子間作用力的大小和距離密切相關(guān)，當(dāng)分子間距離等于r?（r?=10?1?m）時，分子間引力和斥力相等，合力為0，對外不顯力；當(dāng)分子間距離減小，小于r?時，分子間引力和斥力都增大，但斥力增大得更快，斥力大于引力，分子間作用力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)分子間距離增大，大于r?時，分子間引力和斥力都減小，但斥力減小得更快，引力大于斥力，分子間作用力表現(xiàn)為引力；當(dāng)分子間距離繼續(xù)增大，大于10r?時，分子間作用力就變得十分微弱，可以忽略。破鏡不能重圓的原因是鏡塊間的距離遠(yuǎn)大于分子之間的作用力的作用范圍，鏡子不能因分子間作用力而結(jié)合在一起。0102分子間的作用力PowerPoint內(nèi)能PART03PowerPoint物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則熱運(yùn)動的動能和分子勢能的總和，叫物體的內(nèi)能。分子動能是物質(zhì)內(nèi)所有分子做無規(guī)則運(yùn)動而具有的能量，溫度越高，運(yùn)動越快，動能越大；分子勢能是由于分子間具有一定距離，也具有一定的作用力，因而分子具有勢能。內(nèi)能是指物體的內(nèi)能，不是分子的內(nèi)能。一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能，內(nèi)能具有不可測量性。例如，即使是冰冷的冰塊，其內(nèi)部的分子也在不停地做無規(guī)則運(yùn)動，具有內(nèi)能。0102內(nèi)能的概念0102影響內(nèi)能的主要因素有質(zhì)量、溫度、狀態(tài)、體積。同一個物體，質(zhì)量越大，包含的分子越多，內(nèi)能越大；溫度升高，分子熱運(yùn)動加劇，內(nèi)能增加；物體的狀態(tài)改變時，分子間距離和作用力改變，內(nèi)能也會改變，比如冰融化成水，需要吸收熱量，內(nèi)能增加；體積變化也會影響分子間距離，進(jìn)而影響內(nèi)能。以水為例，100g的水比50g的水內(nèi)能大；將水加熱，水的溫度升高，內(nèi)能增加；0℃的冰變成0℃的水，狀態(tài)改變，內(nèi)能增加；對一定質(zhì)量的氣體進(jìn)行壓縮，體積變小，內(nèi)能可能增加。影響內(nèi)能的因素內(nèi)能和機(jī)械能是兩種不同形式的能量。影響因素不同，內(nèi)能與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動和分子間相互作用有關(guān)，機(jī)械能與物體的宏觀運(yùn)動和相對位置有關(guān)；研究對象不同，內(nèi)能研究的是微觀分子層面，機(jī)械能研究的是宏觀物體；一切物體都具有內(nèi)能，但有些物體可以說沒有機(jī)械能，比如靜止在水平地面上的物體，機(jī)械能為零，但有內(nèi)能；內(nèi)能和機(jī)械能可以通過做功相互轉(zhuǎn)化，如鉆木取火，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；熱機(jī)工作時，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。在日常生活中，我們可以看到很多內(nèi)能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的例子。汽車發(fā)動機(jī)燃燒燃料，將燃料的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動汽車前進(jìn)；摩擦生熱，是通過摩擦力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別改變物體內(nèi)能的兩種方法是做功與熱傳遞。做功時，外界對物體做功，物體內(nèi)能增加，如鉆木取火，通過克服摩擦力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；物體對外界做功，物體的內(nèi)能減少，如壓縮的氣體膨脹對外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。能量的單位都是焦耳，做功的實(shí)質(zhì)是機(jī)械能和內(nèi)能之間相互轉(zhuǎn)化，常見的對物體做功的方法有壓縮體積、摩擦生熱、打擊物體、擰彎物體。01熱傳遞的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體或從同一物體的高溫部分傳到低溫部分的過程。發(fā)生條件是物體之間存在溫度差，方向是高溫物體放出熱量，內(nèi)能減少，溫度降低；低溫物體吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度升高，直到達(dá)到熱平衡。例如，用熱水袋暖手，是通過熱傳遞使手的內(nèi)能增加；冬天，手冷時向手上哈氣，也是熱傳遞改變內(nèi)能。做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的。02改變內(nèi)能的方式溫度變化，物體的內(nèi)能變化，比如物體溫度升高，內(nèi)能增加；傳遞熱量的多少可量度物體內(nèi)能改變的多少；物體吸收或放出熱量，內(nèi)能將改變，但溫度不一定改變，比如0℃的冰變成0℃的水，吸收熱量，內(nèi)能增加，但溫度不變。0202溫度是物體的冷熱程度，是分子熱運(yùn)動劇烈程度的標(biāo)志，是狀態(tài)量，表